ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Изменение структуры при дорекристаллизационном отжиге из "Теория термической обработки металлов " У большинства промышленных металлов и сплавов, исключая легкоплавкие, при комнатной температуре подвижность атомов недостаточна, чтобы обеспечить активное развитие восстановительных процессов, уменьшающих свободную энергию наклепанного материала. Чтобы частично или полностью устранить наклеп за практически приемлемое время, приходится проводить нагрев — отжиг после холодной обработки давлением. [c.44] В зависимости от температуры и продолжительности отжига в холоднодеформированном металле протекают различные структурные изменения, которые подразделяют на процессы возврата и процессы рекристаллизации. [c.44] После нагрева наклепанного металла при сравнительно низких гомологических температурах (для металлов обычной чистоты — ниже0,3 Т пл ) под световым микроскопом не наблюдаются изменения формы и размеров деформированных зерен, не обнаруживаются новые, рекристаллизованные зерна. Однако такой дорекристаллизационный отжиг вызывает заметное изменение некоторых свойств металла, а с помощью рентгеноструктурного анализа, электронной микроскопии и других прямых и косвенных методов фиксируются изменения во внутреннем строении деформированных зерен. [c.44] Совокупность любых самопроизвольных процессов изменения плотности и распределения дефектов в деформированных кристаллах до начала рекристаллизации называют возвратом. Этот собирательный термин, относящийся к весьма разным по своему механизму явлениям, используют в связи с тем, что некоторые свойства наклепанного металла при дорекристаллизационном отжиге частично или полностью возвращаются к значениям свойств перед холодной деформацией. [c.44] Если возврат протекает без образования и миграции субграниц внутри деформированных зерен, то его называют возвратом первого рода, или отдыхом. Если же при возврате внутри деформированных кристаллитов формируются и мигрируют малоугловые границы, то-его называют возвратом второго рода, или полигонизацией. [c.44] Наши знания о механизме отдыха базируются главным образом-не на прямых структурных наблюдениях поведения дефектов кристаллов, а на результатах изучения кинетики изменения электросопротивления, выделения накопленной при на клепе энергии и других косвенных данных. [c.44] Скорость отдыха максимальна в начальный момент и непрерывно уменьшается с увеличением времени изотермиче- ской выдержки (рис. 15). Характерная 1 особенность отдыха — отсутствие инку-бационного периода. Изменение свойств начинается с самого начала отжига. [c.45] Отдых — самая низкотемпературная разновидность среди всех явлений самопроизвольного перехода наклепанного металла в более равновесное состояние. Эксперименты с медью и золотом, деформированными при температуре жидкого гелия, показали, что уменьшение электросопротивления начинается уже при температуре около — 190°С. С повышением температуры на кривой изменения электросопротивления имеется несколько перегибов, свидетельствующих о разных стадиях отдыха, разных механизмах процессов уменьшения накопленной при деформации энергии. К этим процессам относятся перераспределение точечных дефектов и уменьшение их концентрации, избыточной против равновесной для данной температуры. [c.45] Межузельные атомы аннигилируют на краевых дислокациях и при встрече с вакансиями. Вакансии мигрируют к дислокациям и границам зерен и здесь аннигилируют. [c.45] Другие процессы при отдыхе — перегруппировка дислокаций и взаимная аннигиляция дислокаций разного знака. В деформированных зернах дислокации распределены неравномерно. При отжиге из-за термической активации простое и поперечное скольжение и переползание дислокаций на небольшие расстояния приводят к такой их перегруппировке, что энергетические пики сглаживаются. Это можно трактовать как разрядку напряжений в тех субмикрообъемах, в которых внутренние напряжения оказались больше предела текучести при температуре отжига. Во время перегруппировок дислокации разного знака, встречаясь, аннигилируют и общая плотность дислокаций несколько снижается. Кроме указанных процессов, длинные дислокационные диполи самопроизвольно разбиваются на небольшие замкнутые дислокационные петли, что приводит к снижению упругой энергии. [c.45] На стадии отдыха все перемещения дислокаций носят локальный характер. [c.45] Прямое наблюдение дислокационной структуры при комнатной температуре в алюминиевой фольге, деформированной непосредственно в электронном микроскопе, показало, что при отдыхе происходит лишь небольшое перераспределение дислокаций, а плотность дислокаций существенно не уменьшается. В технических металлах и сплавах дислокации закреплены примесями, что дополнительно затрудняет их перемещение в интервале температур отдыха. [c.46] По всей видимости, после холодной обработки давлением наиболее важным структурным изменением при отдыхе металлов и сплавов технической чистоты является уменьшение избыточной концентрации точечных дефектов и, в частности, вакансий. [c.46] Атомы примесей и легирующих элементов могут стать ловушками точечных дефектов. Например, энергия искажений решетки вокруг примесного атома уменьшается, если в область искажений попадает вакансия. Выигрыш в энергии обеспечивает взаимное притяжение вакансии и примесного атома. Кроме упругого, между ними существует и электростатическое притяжение. Атомы примесей и легирующих элементов в твердом растворе, затрудняя перемещение вакансий, уменьшают скорость отдыха. [c.46] Для характеристики дорекристаллизационного отжига, при котором зерна металла подразделяются на части, слегка различающиеся между собой по кристаллографической ориентировке, в 1933 г. Е. Ф. Бахметьев, А. А. Бочвар, Г. С. Жданов и Я. С. Уман-ский предложили название возврат второго рода в отличие от возврата первого рода, не сопровождающегося образованием субзерен. [c.47] Б 1949 г. английский металлофизик Р. Кан обнаружил, что изогнутый монокристалл цинка при отжиге разбивается на блоки, причем криволинейная ось изогнутого кристалла разбивается на от-резки являющиеся сторонами многоугольников. Это явление было названо полигонизацией (,poligon — многоугольник). [c.47] Дислокационные стенки в изогнутом кристалле образуются в результате сочетания процессов скольжения и переползания дислокаций. Из простого сопоставления рис. 16,а и б видно, что только скольжением в горизонтальных плоскостях дислокации не могут установиться одна над другой в виде вертикальной стенки. Для этого необходимо переползание, а оно состоит в достраивании или растворении кромок неполных атомных плоскостей и обеспечивается медленным диффузионным процессом. Скорость переползания — наиболее медленного процесса — определяет скорость выстраивания дислокаций в стенки. [c.48] Стенка дислокаций одного знака является малоугловой границей, разделяющей соседние субзерна с небольшой разориентиров-кой решеток. Таким образом, при возврате субзерна с полигональными границами возникают вследствие выстраивания дислокаций в стенки—малоугловые границы. Нагревание здесь необходимо, чтобы активировать переползание большого числа дислокаций. Температура отжига для полигонизации должна быть выше, чем только для отдыха. [c.48] Простые границы наклона, состоящие из одних краевых дислокаций, и соответствующие им субзерна в виде параллельных пластинок, проходящих через весь кристалл, наблюдают обычно только при отжиге после деформации, когда действует одна система скольжения. В поликристаллических металлах при средней и большой пластической деформации всегда происходит турбулентное течение, скольжение идет по разным системам. Поэтому в них при отжиге образуются субзеренные границы, состоящие из смешанных дислокаций, имеющих к тому же разные векторы Бюргерса. Такие границы образуются в результате простого и поперечного скольжения и переползания дислокаций, причем самым медленным является переползание. [c.48] Субзерна, образующиеся при отжиге после холодной деформации поликристаллического металла, обычно более или менее равноосны, но имеют криволинейные границы. Угловая разориентировка соседних субзерен и в этом случае обусловлена избытком в субгранице дислокаций одного знака. Тело субзерен свободно или почти свободно от дислокаций. Несмотря на отсутствие границ в виде правильных многоугольников, образование таких субзерен при отжиге также называют полигонизацией. Следовательно, термин полигонизация утратил свой первоначальный смысл. Теперь полигонизацией называют образование разделенных малоугловыми границами субзерен путем перераспределения дислокаций с участием переползания как ведущего процесса. [c.48] Вернуться к основной статье