Деформированный металл из-за повышенной плотности несовершенств является термодинамически неустойчивым. Пр и нагреве та к о г о металла проходят процессы, приводящие к стабилизации системы и возвращению всех свойств к свойствам металла до деформации – процессы возврата и рекристаллизации.
Наг рев на Т0 < 0,1 – 0,2 Тпл – возврат. Это уменьшение дефек-то в строения без заметного изменения структуры и свойств.
Пе р в ая стадия возврата (отдых) – все изменения на уровне то нк о й (внутризеренной) структуры без изменения формы и размеров зерен.
Проходит уменьшение вакансий и плотности дислокаций, аннигиляция дислокаций. Несколько увеличивается пл а с тич но с ть , уменьшается электросопротивление.
б) полигонизация |
а) |
до полигонизации |
Полигонизация – образование субзерен (полигонов) с мало условными границами – дислокации разных знаков аннигилируют, а избыточные дислокации одного знака выстраиваются в стенки и образуют в пределах кристалла субграницы, ограничивающие объемы (субзерна), свободные от дислокаций.
Дальнейший нагрев приводит к процессу рекристаллизации – образование и рост новых равноосных зерен с меньшим количеством дефектов, чем в волокнистой структуре деформированного металла.
Температура начала рекристаллизации tн.р. = 0,1 – 0,2 Тпл – чистые металлы; tн.р. = 0,4 Тпл – технически чистые металлы; tн.р. = 0,5 – 0,6 Тпл – сплавы.
РЕКРИСТ АЛ Л ИЗАЦИЯ
£
Первичная рекристаллизация (рекристаллизация обработки) – полная замена волокнистой структуры деформированного металла на равноосные зерна. Резко с нижаетс я плотнос ть дислокаций, наклеп с нимается пол-нос тью, растет п л а с ти ч но с ть , с нижаетс я прочность.
а) б)
а – начало б – конец
первичной рекрис таллизации
Собирательная рекристаллизация – рост одних рекристаллизованных зерен за счет других. Основная причина роста – снижение протяженности границ. Вторичная рекристаллизация – предпочтительный рост отдельных новых зерен и формирование разнозернисто-сти.
в) |
в |
г) собирательная, г – вторичная рекрис таллизация
Процесс рекристаллизации и размер рекрис таллизованного зерна влияют на свойства деформированного металла.
tп.р. – температурный порог рекристаллизации;
t1 – начало собирательной рекристаллизации.
I
Размер рекрис таллизованного зерна d зависит от температуры нагрева и степени деформации (диаграмма рекристаллизации).
Чем меньше зерно, тем выше прочность и вязкость металла.
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ
1. Что происходит с деформированным металлом при нагреве?
2. Что так о е возврат и как меняется структура и свойства деформированного металла при возврате?
3. Что та к о е рекрис таллизация:
- первичная;
- собирательная;
- вторичная?
4. Как и почему меняется структура и свойства при рекристаллизации?
5. От каких факторов зависит температура рекристаллизации?
6. Чем определяется размер зерна пластически деформированного металла после рекрис таллизации?
7. Как влияет размер рекристаллизованного зерна на свойства?
Задача № 1
В деталях из алюминия, изготовленных штамповкой, в некоторых сечениях после рекристаллизованного отжига получилось очень крупное зерно. Чем можно объяснить это явление?
Задача № 2
Определите температуру рекристаллизационного отжига латуни, если температура плавления ее 9800С.
Задача № 3
Образцы железа после холодной деформации на 80 % нагревались до температуры 300, 500, 600, 650, 7000С. Укажите, при какой Т0 произойдет резкое падение тв ер д о с ти и укажите причину этого явления (Тпл железа – 15390С).
Задача № 4
Пр и изготовлении волочением стальной проволоки ее пл а с тич но с ть оказалась очень низкой. Каким образом можно увеличить ее пл ас тич но с ть, укажите причину и режимы обработки.
Задача № 5
Зубчатое колесо из стали 45 получено горячей штамповкой (Т0 конца штамповки ~ 8000С). Объясните, почему в данном случае при деформации не произошло увеличение тв е р д о с ти (наклепа).