Главная Процесс термической обработки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [ 13 ] 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 оба механизма зарождения рекристаллизованных зерен из субзерен: опережающий рост наиболее крупных субзерен за счет соседей характерен для меди, а групповая коалесценция субзерен, приводящая к формированию центра рекристаллизации, - для алюминия. При реализации любого из рассмотренных механизмов заро-дышеобразования ведущую роль играют диффузионные процессы, в частности переползание дислокаций, объемная диффузия, необходимая для поворота субзерен (см. § 5), и др. Поэтому образование центров рекристаллизации - термически активируемый процесс, ускоряющийся с ростом температуры. Возврат, предшествующий рекристаллизации, влияет на заро-дышеобразование, причем влияние это двойственное. Отдых всегда должен в той или иной степени затруднять зарождение центров рекристаллизации, так как уменьшение концентрации вакансий при отдыхе замедляет диффузионные процессы, контролирующие скорость формирования центров рекристаллизации. Более сложно влияние полигонизации. Если в слабодеформи-рованном металле по всему объему одновременно и с примерно одинаковой скоростью формируются и растут субзерна, то они могут достигнуть большого размера и высокого совершенства, а границы между ними останутся малоугловыми. Такая полигонизация затрудняет рекристаллизацию. Далеко зашедшая полигонизация (рекристаллизация на месте) приводит к образованию столь совершенной субструктуры со стабильной сеткой малоугловых границ, окружающих крупные субзерна, что первичная рекристаллизация не наблюдается вплоть до точки плавления. Поэтому в данном случае, характерном для отжига после малых деформаций, можно говорить, что возврат - это процесс, конкурирующий с рекристаллизацией. Если же в деформированном металле дислокации распределены неравномерно, имеются участки с большим избытком дислокаций одного знака и ячейки, то ускоренная полигонизация в предпочтительных местах приводит к образованию крупных субзерен, которые растут за счет соседей, быстро набирают угловую раз-ориентировку на своей границе и превращаются в центры рекристаллизации. Такая полигонизация является начальным этапом рекристаллизации, что характерно для отжига поликристаллов после средних и больших деформаций. 2. Температура начала рекристаллизации При разработке режимов термической обработки и для других целей необходимо уметь экспериментально фиксировать начало появления рекристаллизованных зерен сравнительно простым методом. При решении большинства прикладных задач условное начало рекристаллизации определяют с помощью световой Микроскопии по появлению первых, обычно более светлых равноосных зерен на фоне сильнее травящейся деформированной матрицы или рентгеновским методом По появлению точечных пятен ( уколов ) на размытых интерференционных линиях рентгенограммы. Каждое такое пятно со--Степень дефорггааии Ответствует отражению рентгено- Р и е. 19. Влияние степени деформации КХ ЛуЧСЙ ОТ рСКриСТаЛЛИЗОВаН-на температуру начала рекристалли- НОГО ЗСрНа раЗМСрОМ 2-5 МКМ. Световая микроскопия надежно выявляет рекристаллизованные зерна после достижения ими размера 10-50 мкм. Иногда начало рекристаллизации определяют по началу интенсивного падения твердости или предела прочности. Но, как будет показано в § И, ЭТОТ метод пригоден не для всех материалов. Температура появления рекристаллизованных зерен, т. е. ттпература начала рекристаллизации (ф, не является физической константой, такой как точка плавления. В отличие от температуры фазового равновесия температура начала рекристаллизации зависит от времени отжига, что вытекает из анализа рис. 15. Если время отжига составляет 1000 мин, то при температурах 325, 350 и 370° С первичная рекристаллизация успевает полностью закончиться, а при 310° С она еще только начинается. При времени отжига 10 мин начало рекристаллизации фиксируется при 370° С, а при более низких температурах новые зерна не обнаруживаются. Следовательно, при длительности отжига 1000 мин tl = 310° С, а при 10 мин fp = 370° С. Другой фактор, сильно влияющий на температуру начала рекристаллизации, - степень деформации при обработке давлением. С увеличением степени деформации температура начала рекристаллизации снижается (рис. 19). Объясняется это тем, что с увеличением степени деформации растут плотность дислокации и энергия, накопленная при деформации, т. е. возрастает термодинамический стимул рекристаллизации. Так как плотность дислокаций и соответственно накопленная при деформации энергия с увеличением степени деформации растут с затуханием, то и температура начала рекристаллизации снижается при увеличении степени деформации с затуханием, достигая определенного предела при данном времени отжига (ем. рис. 19). С увеличением времени отжига сильно деформированного металла температура начала ео рекристаллизации снижается с затуханием, достигая приближенно постоянной величины через 1-2 ч отжига. Наинизшая температура начала рекристалли- дии металла или сплава, соответствующая большим деформа-цйям (более 60-70%) и времени отжига 1-2 ч, в определенной мере может служить характеристикой материала. Будем называть ее далее температурным порогом рекристаллизации (/,.р на рис. 19) в отличие от любых других более высоких значений р. С повышением чистоты металла температурный порог рекристаллизации снижается: Чистота А1, % .... 99,7 99,9 99,99 99,9992 /п.р, °С....... 240 200 100 -45 А. А. Бочвар показал, что между температурным порогом рекристаллизации и температурой плавления металлов имеется простое соотношение: рекристаллизация начинается при температуре, составляющей одинаковую для всех металлов долю от температуры плавления по абсолютной шкале, а именно Г,р=(0.3-0,4)Г ,. (8) Коэффициент 0,3-0,4 в этой формуле относится к металлам сравнительно высокой технической чистоты (около 99,99%). Для особо чистых металлов р - (0,25-0,3) Тпл- По правилу А. А. Бочвара, можно оценить в первом приближении температурный порог рекристаллизации по известной температуре плавления металла. Это бьшает необходимо, когда нет справочных данных. Например, можно оценить температуру начала рекристаллизации свинца: (327 -\- 273) 0,4-273 = -33°. Измельчение исходного (до деформации) зерна приводит к понижению температуры начала рекристаллизации, так как в более мелкозернистом металле больше суммарная площадь высокоугловых границ, где зарождаются центры рекристаллизации, и больше накопленная при деформации энергия. Влияние состава сплава на температуру начала рекристаллизации В однофазной области твердых растворов в двойных системах зависимость температуры начала рекристаллизации от состава имеет немонотонный характер (рис. 20). Только в области малых концентраций наблюдается простая .закономерность - малые добавки почти всегда повышают температуру начала рекристаллизации, причем с увеличением их концентрации температура начала рекристаллизации возрастает с затуханием. Атомы добавки упруго притягиваются к дислокациям, образуя атмосферы Коттрелла. Эти примесные атмосферы мешают перераспределению дислокаций, необходимому для формирования центров рекристаллизации. Примеси тормозят не только зарождение,- но и.рост центров рекристаллизации, так как они лритягиваются к границе зародыша. При нагреве металла до более даеокнх температур примесные атмосферы размываются уси- |
© 2011 - 2024 www.taginvest.ru
Копирование материалов запрещено |