скорость роста (л. с, р.) является скоростью перемещения границы зерна, С ростом температуры оба параметра экспоненциально увеличиваются,

Некоторое время новые зерна не обнаруживаются. Это время называют инкубационным периодом. С увеличением степени деформации и температуры отжига и повышением чистоты металла инкубационный период первичной рекристаллизации уменьшается,

Кинетика первичной рекристаллизации резко отличается от кинетики возврата. Если возврат не имеет инкубационного периода, скорость его максимальна в начальный период и непрерывно уменьшается во время изотермической выдержки (см, рис, II), то рекристаллизация, наоборот, начинается после инкубационного периода, а скорость ее (приращение рекристаллизо-ванного объема в единицу времени) нарастает от нуля до максимума, а затем снижается. Затухание рекристаллизации вызвано прекращением роста все большего числа новых зерен из-за их соприкосновения между собой.

Термодинамическим стимулом первичной рекристаллизации является накопленная при пластической деформации энергия, связанная в основном с дислокациями, Уменьшение плотности дислокаций при первичной рекристаллизации приводит к высвобождению основной доли этой накопленной энергии, что обнаруживается при калориметрических исследованиях.

Уменьшение энергии в объеме кристаллов, происходящее в процессе повышения их структурного совершенства, перекрывает возрастание поверхностной энергии при любых, даже самых малых размерах рекристаллизованного зерна, Совсем не обязательно, чтобы зерна в рекристаллизоваином металле были крупнее, чем в деформированном. К моменту окончания первичной рекристаллизации суммарная поверхность равноосных зерен, выросших из множества центров, может быть больше суммарной поверхности вытянутых деформированных зерен. Несмотря на это, свободная энергия рекристаллизованного металла меньше, чем деформированного, из-за уменьшения плотности дислокаций внутри зерен,

1, Механизм зарождения центров рекристаллизации

Главным в механизме зарождения рекристаллизованных зерен в любых материалах и в любых условиях является формирование окруженного высокоугловыми границами участка с высоким структурным совершенством, Зародыши рекристаллизации формируются в тех участках деформированных зерен, где благоприятны условия для возникновения высокоугловой границы. Металлографическим анализом давно установлено, что рекристал-лизованные зерна появляются преимущественно на границах деформированных зерен и двойников, в полосах деформации, полосах сброса и около включений. 42

Зародыши рекристаллизации непосредственно на границах деформированных зерен образуются при продвижении (миграции) нльших участков готовой высокоугловой границы в сторону одного из зерен с образованием выступов, языков (рис. 16). Движущей силой такой миграции является разность в энергии наклепанных участков по обе стороны от границы, которая продвигается в зерно с большей плотностью дислокаций (на рис. 16 разная плотность дислокаций по обе стороны от границы изображена в виде разного размера ячеек). Продвигающаяся граница выметает на своем пути дефекты решетки в деформированном зерне. Увеличение поверхностной энергии при образовании языка перекрывается уменьшением накопленной при деформации энергии.

Участком, от которого начинается выгибание высокоугловой границы, может быть сравнительно крупное и совершенное субзерно. Образованию выступа может предшествовать также коалесценция субзерен в одном из зерен вблизи его границы (рис. 17). Такая коалесценция создает крупный и весьма совершенный по структуре участок, способный к поеданию своего окружения.

Прорастание почти свободного от дислокаций крупного субзерна в соседнее зерно с повышенной плотностью дислокаций создает в нем зародыш рекристаллизации. Механизм зарождения рекристаллизованных зерен путем вызванной наклепом миграции отдельных участков (размером порядка 1 мкм) уже существующей высокоугловой границы наблюдали в алюминии, меди, серебре, никеле и железе после малых и средних деформаций.

После больших деформаций основным становится другой механизм зарождения рекристаллизованных зерен, связанный не

с выгибанием существующих, а с образованием новых высокоугловых границ, В тех участках деформированного зерна, где решетка имеет повышенную кривизну, например в полосе сброса, и локальная ориентация решетки сильно отличается от ориентации окружающего материала, облегчено формирование высокоугловых границ, разделяющих участки с разной

VVyWyV,

Р л с. 16. Схема вааовавяя выступа на границе д*г<и миграции, . вызванной наклепом ЧБэк)

Рис. 17. Схема формирования выступа коалесцен-цней субзерен около высокоугловой границы В Г

(С. С. Горелик): а - до коалесценции; б - после коалесценции оубзерен и миграции участка высокоугловой гра. ницы

г fv ориентацией (рис. 18).

f- -Процесс образования за-

j f \ \ родыша можно свести

J Г \i \ к тому, что сравнительно

J чу плавное, хотя и силь-

ное изменение кристалло- графической ориентации

(рис. 18, а), как бы сгу-

Рис. 18. Схема образования зародыша рекри- . аотга рпгпрпптпаипяaf-i-сталлиэации в полосе сброса (Шьюмон): ЩаеТСЯ, СОСреДОТОЧИВЗЯСЬ

а - изгиб решетки в полосе сброса до образова- В ВИДб ВЫСОКОуГЛОВЫХ ния рекристаллизованного участка; б ~ заро- рпянич Спис 18 /т1 Rhv.

дыш рекристаллизации ГраНИЦ фИС. 10, О). ПНу-

три же зародыша ориентация совершенной решетки близка к средней ориентации в исходном участке с искривленной решеткой. Именно поэтому в таком участке и зародилось рекристаллизованное зерно, отличающееся по ориентации от деформированного.

Рассмотренная схема очень формализована, но она правильно отражает возникновение зародыша в местах с сильной локальной кривизной решетки деформированных зерен.

Дислокационные механизмы формирования зародыша рекристаллизации в участках с сильно искривленной решеткой сводятся к полигонизации как начальному этапу зародышеобразования. Этот этап и составляет сущность инкубационного периода.

В участке с повышенной кривизной решетки, т. е. с избытком дислокаций одного знака, облегчено образование субзерен, например, с помощью простейшего механизма, отображенного на рис. 12. Чем больше избыток дислокаций одного знака, тем больше угол разориентации на субзеренной границе. При росте субзерна встраивание в его границу все большего числа дислокаций одного знака приводит к увеличению угла разориентации и постепенному превращению субзерна в собственно центр рекристаллизации, окруженный высокоугловой границей.

Зародышами, из которых постепенно формируются центры рекристаллизации, могут быть отдельные наиболее совершенные и хорошо оформленные крупные ячейки и субзерна в деформированном металле, которые растут за счет окружающих ячеек и субзерен. Когда при таком медленном росте субзерна малоугловая граница становится высокоугловой, скорость ее миграции резко возрастает. Этот момент и соответствует окончанию формирования центра рекристаллизации. С увеличением степени деформации, как отмечалось в § 4, ячеистая и субзеренная структуры совершенствуются, и поэтому число зародышей рекристаллизации возрастает.

Зародыш рекристаллизации может сформироваться при групповой коалесценции субзерен, в результате которой малоугловая граница становится высокоугловой. При нагреве фольги в колонне высоковольтного электронного микроскопа наблюдали