Глава II

РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИОННЫЙ И ДОРЕКРИСТАЛЛИЗАЦИОННЫЙ ОТЖИГИ

Рекристаллизационный отжиг - это термическая обработка деформированного металла или сплава, при которой главным процессом является рекристаллизация.

Дорекристаллизационный отжиг- это термическая обработка деформированного металла или сплава, при которой главным процессом является возврат.

Обе разновидности термической обработки чаще применяют после холодной обработки давлением.

§ 4. ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ МЕТАЛЛА ПРИ ХОЛОДНОЙ ОБРАБОТКЕ ДАВЛЕНИЕМ

1. Изменение структуры

Пластическая деформация вызывает в металле структурные изменения, которые условно можно разделить на три группы: а) изменение формы и размеров кристаллитов; б) изменение их кристаллографической пространственной ориентировки и в) изменение внутреннего строения каждого кристаллита.

Формоизменение металла при обработке давлением происходит вследствие пластической деформации каждого кристаллита.

Основное изменение формы кристаллитов состоит в том, что они вытягиваются в направлении главной деформации растяжения (например, в направлении прокатки или волочения).

С повышением степени холодной деформации зерна все более вытягиваются и структура становится волокнистой.

При пластической деформации кристаллические решетки зерен приобретают преимущественную пространственную ориентировку - возникает текстура деформации. Возникновение текстуры является одним из важнейших следствий кристаллографической направленности скольжения в каждом зерне по определенным плоскостям и направлениям пространственной решетки, так как эти направления закономерно поворачиваются по отношению к осям деформации изделия. Например, при растяжении монокристалла направление скольжения приближается к оси растяжения.

Характер текстуры деформации зависит от вида и условий обработки давлением (в основном от схемы главных деформаций)

Возникновение межкристаллитных пустот и образование микротрещин, ведущих к разрушению металла, здесь не рассматриваются, так как эти дефекта при последующем отжиге практически не устраняются.

,ТЛЁЛ1;ЦА I

Характерные текстуры холодной обработки давлением

И от природы металла (типа кристаллической решетки и энергии дефектов упаковки). В табл. 1 приведены текстуры холодного волочения и холодной прокатки, наиболее характерные для каждого типа кристаллической решетки.

В металлах с гранецентрированной кубической решеткой (AI, Си, Ni, Ли, Ag, Pb) параллельно оси проволоки устанавливается направление пространственной диагонали куба < 111 > или же в одних зернах устанавливается направление <111>, а в других направление ребра куба < 100 >; в последнем случае волокнистая текстура называется двойной.

Если текстура волочения характеризуется пространственной ориентировкой определенного кристаллографического направления, вокруг которого кристалл может быть как угодно повернут, то текстура прокатки характеризуется преимущественной ориентировкой и кристаллографического направления, и кристаллографической плоскости.

В холоднокатаных металлах с гранецентрированной кубической решеткой чаще всего плоскость 110 параллельна плоскости прокатки, а направление < 112> параллельно направлению прокатки. Условное обозначение такой ориентировки, называемой текстурой типа латуни 110[ < 112>.

В меди при прокатке с большими обжатиями наблюдается другая ориентировка кристаллов: {112} < 111 >, называемая текстурой типа меди. Эта текстура возникает в условиях, когда развито поперечное скольжение дислокаций. У меди энергия дефектов упаковки выше, чем у латуни, и поэтому поперечное скольжение дислокаций в ней происходит легче, чем в латуни. В алюминии, имеющем значительно более высокую энергию дефектов упаковки, дислокации легко совершают поперечное скольжение, и поэтому в нем наблюдается текстура 112 < 111 >.

В деформированном металле не все кристаллы имеют идеальную преимущественную ориентировку. Совершенство текстуры возрастает с ростом степени деформации.

Количество тепла, выделяющегося в металле при пластической деформации, меньше энергии, затраченной на деформирование. До 10-20% идущей на деформирование работы поглощается металлом. Эта часть работы, составляющая 0,1-1 кал/г при средних

*1;болБйих степенях деформации, fзадерживается в металле в виде энергии дефектов кристаллической решетки, образующихся при пластической деформации.

Наиболее важное изменение внутреннего строения кристаллов при деформации металла - увеличение плотности дислокаций (отношения суммарной длины дислокаций к объему металла). У хорошо отожженного поликристаллического металла плотность дислокаций равна 10- 10 см , при деформации на несколько процентов она возрастает до 10- 10° см % а при сильной деформации - до 10 - 101 см-2. Следовательно, плотность дислокаций при холодной обработке давлением может возрасти на пять-шесть порядков.

При степенях деформации примерно 5-10% у многих металлов и сплавов начинает формироваться ячеистая структура: сплетения дислокаций связываются между собой, образуя размытые объемные границы областей, внутри которых плотность дислокаций сравнительно невелика (рис. 9).

Эти области называют ячейками. Размер ячеек - порядка одного микрона, а толщина их границ - десятые доли микрона. С повышением степени деформации ячеистая структура становится более ярко выраженной. Границы ячеек делаются более узкими и из объемных стремятся превратиться в плоские. Ячейки полностью оконтуриваются границами, и внутри ячеек остается совсем мало дислокаций. Хорошо оформленные ячейки с плоскими стенками обычно называют субзернами и структуру соответственно называют субзеренной.

Средняя плотность дислокаций при увеличении степени деформации возрастает в результате роста их плотности в сплетениях на границах, а не внутри ячеек. Из-за избытка в границах дислокаций одного знака соседние ячейки и субзерна разориентированы на углы, находящиеся в интервале от нескольких секунд до нескольких градусов.

При пониженной энергии дефектов упаковки затруднено поперечное скольжение растянутых дислокаций, что препятствует образованию ячеистой структуры. Поэтому в разных металлах и сплавах, отличающихся по величине энергии дефектов упаковки,

Р и с. 9. Ячеистая структура хромо-циркониевой бронзы (0,33% Сг, 0,07% 7.Г) после растяжения на 5% Электронная микрофотография, фолЬ га. X 12 ООО (В. М. Розенберг, А. И. Но виков)