Энергия рекристаллизации

При малой степени деформации насыщенность дефектами незначительна и поэтому образование новых, свободных от дефектов, рекристаллизованных зерен не дает значительного эффекта в смысле выигрыша в свободной энергии. Поэтому при малой степени деформации и первичная рекристаллизация осуществляется с трудом (при высокой температуре), и роста зерна при вторичной рекристаллизации почти не проис- [c.94]

Выравнивание границ и рост зерен связаны со стремлением системы к более равновесному состоянию с меньшей свободной энергией. В соответствии с этим в литом металле после завершения кристаллизации и в отожженном металле при нагреве происходят изменения в положении границ зерен, приводящие к снижению их поверхностной энергии. Последнее достигается в результате уменьшения суммарной поверхности зерен. Она уменьшается в результате выравнивания волнистых участков на границах и уменьшения числа зерен, т. е. увеличения их размеров (рис. 13.12,а). Этот процесс называется собирательной или вторичной рекристаллизацией. Рекристаллизация реализуется в результате смещения или миграции границ зерен. [c.503]

Рекристаллизация начинается при нагреве свыше температуры рекристаллизации Грек, составляющий 0,4 т. е. когда становится заметной скорость самодиффузии. Процесс термически активирован, т. е. для образования зародышей зерен и их роста требуется определенная энергия активации, поэтому он получает развитие в металле, претерпевшем определенную критическую пластическую деформацию (около 5...10%), другими словами, после накопления в металле некоторого минимума энергии. С увеличением степени деформации снижается энергия активации рекристаллизации и несколько понижается Грек. Это приводит к увеличению скорости рекристаллизации. [c.507]

Как уже отмечалось в гл. П, пластическая деформация кристаллических тел может осуществляться не только скольжением, но и двойникованием. Двойникование для кристаллов с о. ц. к., г. ц. к. и г. п. у. решетками можно наблюдать при особых условиях деформирования. При этом металлографическими способами выявляются области, иначе травящиеся, чем окружающий матричный кристалл. Отличительными признаками этих областей являются прямолинейность и строгая кристаллографическая направленность двух параллельных границ. Дифракционными (рентгеновскими и др.) методами установлено, что эти области закономерно отличаются своей ориентировкой и расположением атомов относительно матрицы. Расположение атомов внутри этой области представляет собой зеркальное отражение расположения атомов в матричном кристалле (см. рис. 77,а). Плоскости зеркального отражения, пересечение которых с плоскостью шлифа имеют вид прямолинейных границ, являются плоскостями двойникования. Так, на рис. 77,а п б плоскостью двойникования является плоскость (112). Переориентированные области называют двойниками, а процесс их образования двойникованием. Двойники в кристаллах делятся на двойники роста (рост кристалла из расплава, в процессе рекристаллизации и отжига) и деформационные двойники. Двойникование при деформации — один из механизмов сдвиговой деформации. Для деформационного двойникования характерны высокие скорости и выделение энергии в форме звука с характерным потрескиванием в процессе деформации кристалла. Двойникование сопровождается скачкообразным изменением деформирующего усилия, [c.131]

Эти стадии рекристаллизации также сопровождаются уменьшением свободной энергии системы, хотя и не столь интенсивным, как при первичной рекристаллизации. [c.312]

Следует отметить, что в материале с высокой энергией дефектов упаковки (малой шириной расщепленных дислокаций) поперечное скольжение облегчается не только при деформации, но и при последующем отжиге. В таком материале будет проявляться заметное разупрочнение не только при рекристаллизации, но и на стадии возврата. Типичным примером этого являются алюминий и медь (соответственно с большой и малой энергией д.у). В первом случае происходит заметное разупрочнение на стадии возврата, тогда как медь разупрочняется только при рекристаллизации. Укрупнение субзерен (второй этап формирования центров) может реализоваться двумя механизмами — миграцией малоугловых границ субзерен или коалесценцией соседних субзерен с исчезновением разделяющих их субграниц. [c.319]

Скорость рекристаллизации на любой ее стадии определяется прежде всего величиной выигрыша в свободной энергии kf. Этот выигрыш и играет роль движущей силы процесса. [c.325]

Основной движущей силой первичной рекристаллизации, как отмечалось, является выигрыш в объемной энергии Роб. [c.325]

Основной движущей силой собирательной рекристаллизации является уменьшение зернограничной энергии за счет сокращения протяженности границ зерен и стремление к уравновешиванию зернограничного-натяжения стыкующихся границ Ргр- [c.325]

Вторичная рекристаллизация в зависимости от условий может стимулироваться разными факторами и приводит соответственно к выигрышу объемной, поверхностной или зернограничной энергии. [c.325]

Движущей силой первичной рекристаллизации является избыточная объемная энергия, накопленная в процессе пластической деформации и практически полностью локализованная в полях напряжений, окружающих дислокации. Эта энергия может быть оценена из зависимости [c.326]

Основной движущей силой собирательной рекристаллизации (как отмечалось выше) является стремление к уменьшению зернограничной энергии и к уравновешиванию зернограничного натяжения путем установления равновесной конфигурации границ зерен. [c.327]

В тонких листах и пленках, толщина которых соизмерима с размером зерен, вторичная рекристаллизация может стимулироваться выигрышем в поверхностной энергии. Условием этого является заметное различие поверхностных энергий граней зерен, которыми последние выходят на поверхность листа (пленки). При этом центрами вторичной рекристаллизации будут зерна, у которых [c.328]

Для случая, когда размеры центров вторичной рекристаллизации примерно равны или больше толщины листа Н, они выходят на поверхности листа с обеих сторон своими гранями с минимальной энергией. Тогда движущая сила вторичной рекристаллизации равна [c.329]

Полезная информация может быть получена и из данных об энергии активации рекристаллизации Qp, входящей в выражение (151). Однако при этом следует учитывать, что на величину Qp оказывает влияние большое число факторов, и определяемое из эксперимента значение Qp, как правило, является эффективной энергией активации совокупности элементарных процессов, протекающих в деформированном сплаве при его нагреве. Трактовка физического смысла величины Qp усложняется тем, что наряду с процессами разупрочнения (перераспределения дислокаций, их частичной аннигиляции и т. д.) в сплавах могут совершаться накладывающиеся на них процессы распада пересыщенных твердых растворов, коагуляции и обратного растворения дисперсных фаз и др. Все эти факторы будут влиять на поведение дислокаций и формирование центров рекристаллизации и соответственно влиять на значение Qp. Поэтому при анализе влияния легирования на эффективную энергию активации рекристаллизации следует учитывать характер процессов, которые могут протекать в том температурном интервале, в котором определялась величина Qp, и как они могли повлиять на условия рекристаллизации. [c.342]

Более поздними исследованиями установлено, что для высоко чистых металлов б значительно меньше и составляет 0,2—0,3. Кроме степени чистоты, на температурный уровень рекристаллизации оказывает влияние структура деформированного состояния, которая в свою очередь связана с условиями деформации, типом кристаллической структуры (числом действующих систем скольжения, характером межатомных связей) и энергией дефектов упаковки. [c.343]

В материалах с высокой энергией дефектов упаковки понижение температуры деформации должно сильнее затруднить поперечное скольжение и динамический возврат, чем в металлах с низкой энергией. Соответственно переход от деформации при комнатной температуре к более низким температурам должен сильнее изменить структуру деформированного состояния (увеличить наклеп) в металлах первой группы — с большой д.у и сильнее снизить в них температуру начала рекристаллизации. [c.343]

Причина этого заключается в том, что наклеп таких материалов даже на высокие степени (поверхностная обдирка, размол и т. п.) сопровождается фактически диспергированием структуры. Плотность дислокаций в объеме зерен (субзерен) изменяется при этом незначительно. Поэтому основной движущей силой рекристаллизации после деформации таких материалов является только стремление к минимуму зернограничной энергии. Вклад объемной энергии в первичную рекристаллизацию фактически отсутствует. [c.344]

Например, на основании зависимости (154) 1% частиц диаметром 0,5 мкм создает на границе зерен с энергией 5-10-5 Дж-см-2 тормозящую силу, равную 1,0 Н-см- . Такое количество частиц не может задержать рост зародышей первичной рекристаллизации, движущая сила которой превышает lO Н-см-, но затормозит собирательную рекристаллизацию начиная с размера зерен 10 мкм и больше (см. гл. VII). [c.352]

Процессы упрочнения и разупрочнения совершаются во времени, скорость их протекания существенно и по-разному зависит от многих факторов температуры, степени и скорости деформации, скорости охлаждения, энергии дефектов упаковки, исходного структурного состояния и фазового состава и т. д. Поскольку упрочнение и разупрочнение к тому же протекают параллельно, то степень реализации каждого из этих процессов и соответственно вклад в результирующую структуру сложно зависят от перечисленных выше факторов. Образующаяся при динамической рекристаллизации структура гораздо чувствительнее к небольшим изменениям этих факторов, чем структура рекристаллизации после холодной деформации. [c.361]

Особо следует отметить влияние добавок на энергию дефектов упаковки. Понижение энергии дефектов упаковки, затрудняя поперечное скольжение, уменьшает критическую степень деформации ес, необходимую для начала динамической рекристаллизации. [c.381]

Если после первичной рекристаллизации наряду с острой основной текстурой присутствует малое число центров иной ориентации, то при определенной температуре начнется их рост за счет основной компоненты, от которой они отделены подвижными границами (вторичная рекристаллизация). Но энергия активации миграции центров с разной разориентировкой относительно матрицы будет разной. В таком случае при низкой температуре будет превалировать рост центров с меньшей энергией активации миграции, а при высоких температурах — с большой величиной Q. [c.413]

Предварительная деформация может влиять на окисление стали при температурах, не превосходяш,их температуру возврата или рекристаллизации. Установлено, что предварительная деформация металла несколько ускоряет окисление в его начальной стадии вследствие повышенной энергии металла и влияния на структуру образующейся первичной окисной пленки, а растягивающие напряжения увеличивают возможность протекания местной, в частности межкристаллитной, коррозии. [c.140]

При первом нагревании вольфрамовой ленты первоначальная рекристаллизация начинается примерно при 1200 °С. Образуются ядра зерен, которые растут до соприкосновения зерен. Затем происходит небольщой дальнейщий рост зерен, пока температура не достигнет примерно 1900 °С. При этой температуре происходит вторичная рекристаллизация, когда некоторые зерна растут за счет других. Вторичная рекристаллизация продолжается до тех пор, пока поверхностная энергия зерен достаточна для преодоления блокирующих процессов, препятствующих передвижению границ зерен. Последующая работа лампы при более низких температурах будет оказывать незначительное влияние на размер зерен. [c.354]

Большая часть работы (до 95 %), затрачиваемой на деформацию металла, превращается в теплоту (металл нагревается), остальная часть энергии аккумулируется в металле в виде повышенной плотности несовершенств строения (вакансий и, главным образом, дислокаций). О накоплении энергии свидетельствует также рост остаточных напряжений в результате деформации. В связи с этим состояние наклепанного металла термодинамически неустойчиво. При нагреве такого металла в нем протекают процессы возврата, нолигонизации и рекристаллизации, обусловливающие возвращение всех свойств к свойствам металла до деформации. [c.53]

Зерна, растущие с большой скоростью, можно условно рассма тривать как зародышевые центры и поэтому процесс их роста получил название вторичной рекристаллизации. В результате вторичной рекристаллизации образуется множество мелких зерен и небольшое число очень крупных зерен. Вторичная рекристаллизация, вероятно, вызывается благоприятной для роста кристаллографической ориентировкой отдельных зерен, меньшей чем у других зерен концентрацией дефектов (величиной объемной энергии) и более высокой подвижностью границ в результате неравномерного выделения примесей. В большинстве случаев причиной вторичной рекристаллизации является торможение роста большинства зерен, образовавшихся при первичной рекристаллизации, дисперсными частицами примесей. Вторичная рекристаллизация, вызывающая образование крупного зерна и разнозернистости, способствует снижению механических свойств металлов. [c.57]

В холоднодеформированном металле при нагреве миграция границ зерен и изменение их размера и формы имеет свои специфические особенности. В этом случае получает развитие процесс рекристаллизации обработки или первичной рекристаллизации. Движущей силой процесса служит накопленная при пластической деформации энергия, связанная в основном с образованием дислокаций, имеющих высокую плотность (до 10"...10 см ). Рекристаллизация обработки приводит к образованию новых равноносных зерен с обновленной кристаллической решеткой. При этом свободная энергия рекристаллизованного металла становится меньше, чем деформированного вследствие уменьшения плотности дислокаций (до 10. ..10 см ). Процесс состоит из образования зародышей новых зерен и их роста. Имеется определенная аналогия с фазовыми превращениями диффузионного типа. Накопленная в объеме зерен энергия деформации примерно в 100 раз выше поверхностной энергии их границ, поэтому рекристаллизация на первых этапах может привести к образованию мелких зерен и увеличению их числа (по сравнению с деформированным металлом). [c.507]

Полигонизация — процесс образования разделенных малоугловыми границами субзерен. Полигонизация представляет собой развитие возникшей при пластической деформации ячеистой структуры. Размытые, объемные сплетения дислокаций вокруг ячеек становятся более узкими и плоскими и превращаются в субграницы, а ячейки — в субзерна. Процесс развивается при температурах более высоких, чем температура отдыха. Субграницы образуются в результате поперечного скольжения и переползания дислокаций в направлении достройки или сокращения экстраплоскостей. Хао тически распределенные дислокации выстраиваются в вертикаль ные стенки. Тело субзерен практически очищается от дислокаций Решетки соседних субзерен получают небольшую разориентиров ку (до нескольких градусов). Скорость полигонизации контроли руется относительно медленной скоростью переползания дислока ций, которая определяется скоростью перемещения вакансий Примеси, образующие на дислокациях облака Коттрелла, тормо зят полигонизацию. Субзерна при продолжительной выдержке и повышении температуры склонны к коалесценции, т. е. укрупнению. Движущей силой в этом случае служит разность энергий субграниц до и после коалесценции. При дальнейшем повышении температуры получает развитие процесс первичной рекристаллизации. [c.511]

Границы с малыми углами 0 менее подвижны, чем с большими. Скорость проскальзывания по границе с большим углом примерно в 10 раз больше, чем с малым углом. Большеугловые границы более подвижны в связи с тем, что содержат повышенную концентрацию вакансий. Подвижность границ с большими углами демонстрируется хорошо известным фактором при рекристаллизации быстрее всех растут зерна, повернутые на значительные углы. Например, для г. ц. к. металлов при повороте на угол 30—40° вокруг оси [111] по отношению к своим соседям наблюдается отличие текстуры рекристаллизации от текстуры деформации. Согласно теории большеугловых границ Мотта межзеренное проскальзывание, т. е. относительное движение двух кристаллических поверхностей, происходит тогда, когда появляется разупрочненное состояние ( оплавление ) атомов вокруг каждого из островков хорошего соответствия. Свободная энергия F, необходимая для процесса разупрочнения, уменьшается с повышением температуры и в точке плавления будет равна нулю, а при абсолютном нуле будет равна пЬ, где L — латентная теплота плавления на атом, а п — величина, характеризующая структуру границы и соответствующую числу атомов в островке хорошего соответствия. Согласно этой гипотезе предлагается следующий вид функции F T) [c.171]

Кроме формирования субзерен, полигоиизация включает и стадию их укрупнения. Укрупнение субзерен может совершаться двумя путями 1) миграцией субграниц под влиянием стремления к уменьшению и уравновешиванию зернограничного натяжения или к уменьшению объемной энергии смежных полигонов 2) путем коалесценции соседних полигонов с рассыпанием разделяющей их дислокационной субграницы (механизм коалесценции будет рассмотрен при обсуждении механизмов формирования центров рекристаллизации). [c.309]

Рекристаллизация представляет собой процесс полной или частичной замены одних зерен данной фазы другими зернами той же фазы с меньшей энергией, совершающийся путем возникновения и движения (первичная рекристаллизация) или только движения (собирательная и вторичная) границ с большими углами разориентиров-ки. [c.311]

Таким образом рекристаллизация, как и возврат, является многостадийным процессом. Первая, самая низкотемпературная ее стадия, называемая первичной рекристаллизацией. следует непосредственно за полигони-зацией или одновременно с полигонизацией, протекающей в соседних участках. На этой стадии происходит наиболее радикальное уменьшение числа дефектов кристаллического строения, внесенных деформацией, и соответственно уменьшение запасенной объемной энергии деформации вплоть до полного восстановления структуры н свойств недеформированного материала. [c.311]

КОМ радиусе зародыша в случае рекристаллизации нетривиально. Критический радиус зародыша первичной рекристаллизации представляет собой локальный радиус кривизны, изменяющийся от точки к точке. Для того чтобы зародыш мог расти за счет деформированной матрицы, он не должен быть отделен от нее со всех сторон большеугловыми границами. Если отдельный небольшой участок зародыша рекристаллизации даже очень малых размеров суш,ественно отличается по ориентировке от окружаюш,ей деформированной матрицы, то радиус кривизны данного участка окажется больше критического, ибо рост зародыша на этом участке не вызывает увеличения зернограничной энергии. [c.316]

В случае первичной рекристаллизации, реализуемой миграцией исходных границ зерен, вызванной градиентом наклепа ( strain indu ed ), движущая сила создается тем, что уменьщение объемной энергии за счет выметания дефектов должно превышать прирост зернограничной энергии из-за увеличения протяженности границы при образовании выступа . Движущая сила тогда будет равна [c.326]

ТЕМПЕРАТУРА И ДЛИТЕЛЬНОСТЬ НАГРЕВА. Зарождение и рост центров рекристаллизации являются термически активируемыми процессами. Для данной степени деформации зависимость Я и G от температуры описывается уравнениями Аррениуса N = Noexp —QnI JRT)-, G = Goexp —Qo RT), где и Qo — соответственно эффективные энергии активации процессов зарождения и роста центров. [c.338]

При дальнейшем увеличении концентрации растворенной примеси околодислокационные участки насыщаются и разность в концентрации примеси в этих участках и в объеме кристаллитов начинает уменьшаться. В результате перераспределение дислокаций и формирование центров рекристаллизации требуют меньшей энергии и дальнейшее повышение становится более пологим, а в некоторых системах даже сменяется понижением по сравнению со сплавами меньшей концентрации. В этом случае на кривой зависимости t" от количества растворенной примеси появляется максимум в области малых концентраций. [c.345]

Это значит, что для того чтобы затормозить рост зародышей первичной рекристаллизации, стимулируемой разной плотностью дефектов, в центре рекристаллизации и деформированной матрице объемная доля нераство-ренных частиц должна быть больше, а размеры частиц меньше, чем для торможения миграции границ на стадии собирательной рекристаллизации, стимулируемой только стремлением системы к уменьшению энергии границ. [c.352]

Какой нз механизмов — полигонизация или рекристаллизация — ответствен за разупрочнение, определяется условиями деформа ции и свойствами самогс материала, в частности величиной энергии дефектов упаковки д.у- [c.362]

Формирование текстур рекристаллизации происходит три нагреве и связано со структурными изменениями, таправление которых определяется стремлением системы с уменьшению энергии и внутренними, локально весьма [c.403]

Область I на диаграммах рис. 239, а и 240, а — область с завершенной динамической рекристаллизацией при температурах деформации 0 0о и скоростях деформации е ео- В этом случае поглощенная (скрытая) энергия не возрастает с увеличением степени деформации и при постоянных значениях 0 и е величина as= = onst (<3os/(3e=0) и не зависит от степени деформации. Металл ведет себя как идеально пластическая среда, для которой величина as уменьшается с повышением температуры и уменьшением скорости деформации. Скорость деформации ео, ниже которой полностью [c.452]

Влияггае химического состава на показатели П](0), П2(0), Ь, 2 и критическую скорость ei могут быть также связаны с изменением энергии дефекта упаковки. Это относится прежде всего к безаномальным областям 0S—0 и oTs—е диаграмм, где увеличение содержания примесей приводит к уменьшению показателей п(в) и скорости ёь а также к увеличению температуры начала рекристаллизации 0i. [c.472]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...