вменения формы и размеров деформированных зерен, не обнару-Мсиваются 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.

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.

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 поли-ьонизацией.

1. Отдых

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 наклепе энергии и других косвенных данных.

Скорость отдыха максимальна в начальный момент и непрерывно уменьшается с увеличением времени изотермической выдержки (рис. 11). Характерная особенность отдыха - отсутствие инкубационного периода. Изменение свойств начинается с самого начала отжига.

Скорость убывания или приращения (АХ) какого-то свойства можно принять обратно пропорциональной времени отдыха (т): dX к

= - (6)

где К - константа для данной температуры, зависящая от энергии активации процесса Q в соответствии с уравнением Аррениуса

/С = Л exp{~Q/RT). (7)

Отдых - самая низкотемпературная Р и с. п. схема изменения

разновидность среди всех явлений Ф - Р °-

2 И. и. Новиков 33

врепя

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.

Межузельные атомы аннигилируют на краевых дислокациях и при встрече с вакансиями. Вакансии мигрируют к дислокациям и границам зерен и здесь аннигилируют.

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. Во время перегруппировок дислокации разного знака, встречаясь, аннигилируют и общая плотность дислокаций несколько снижается.

На стадии отдыха все перемещения дислокаций носят локальный характер.

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.

По всей видимости, после холодной обработки давлением наиболее важным структурным изменением при отдыхе металлов и сплавов технической чистоты является уменьшение избыточной концентрации вакансий.

Скорость стока избыточных точечных дефектов зависит от температуры и энергии активации диффузии. Энергия активации диффузии Q у металлов растет линейно с повышением температуры плавления. Приняв Q = аТ получаем, что ехр (-QIRT) = = ехр (-olT JRT). Отсюда величина ехр (-Q/RT) должна быть примерно одинаковой для всех металлов при температуре, составляющей одну и ту же долю от температуры плавления. Следовательно, в соответствии с уравнениями (6) и (7) скорость отдыха при одинаковой гомологической температуре у разных металлов находится примерно на одипаковом уровне. Чем выше температура плавления, тем выше должна бьггь температура отжета для до-34

-етижения одного и того же эффекта отдыха. Так, в холоднокатаных меди- и никеле большая часть из&ыточных вакансий, возникших при деформации, исчезает во время отдыха - соответственно при 20 и 100° С. Эти температуры соответствуют гомологической температуре 0,21 Тл- Для алюминия комнатная температура - более высокая по гомологической шкале (0,31 Т ). Поэтому после холодной деформации алюминия отдых при комнатной температуре приводит к практически полному исчезновению всех избыточных вакансий.

Атомы примесей и легируюш,их 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.

2, Полигонизация

Для лауэграммы деформированного монокристалла характерен астеризм - радиальная вытянутость рентгеновских пятен. Астеризм обусловлен тем, что ориентация решетки в деформированном, например изогнутом, кристалле непрерывно меняется и соответствующие рентгеновские рефлексы оказываются размытыми. Отжиг в определенных условиях приводит к расщеплению размытого -пятна на ряд пятен, причем общие очертания каждого исходного пятна астеризма сохраняются. Этот эффект, впервые обнаруженный С. Т. Конобеевским и И. И. Мирер в 1932 г. при отжиге изогнутых кристаллов каменной соли, можно трактовать как самопроизвольное разделение кристалла во время возврата на слегка разориентированные фрагменты (блоки), внутри которых кристаллографические плоскости выпрямлены. Каждый блок дает свой четкий рефлекс на лауэграмме. Малые расстояния между этими рефлексами и сохранение общих очертаний исходного пятна астеризма указывают на малую угловую разориентировку блоков.

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.

В 1949 г. английский металлофизик Р. Кан обнаружил, что изогнутый монокристалл цинка при отжиге разбивается на блоки, причем криволинейная ось изогнутого кристалла разбивается на отршки, являющиеся сторонами многоугольников. Это явление было названо полигонизацией (poligon ~ многоугольник),

2* . 35