Файл: Новиков, И. И. Теория термической обработки металлов учебник.pdf

от механизма рекристаллизации в закритической области, т. е. при более высоких степенях деформации.

Структурные изменения при отжиге деформированного метал­ ла после критической деформации и близких к ней до- и закритических деформаций наиболее подробно экспериментально изучены и проанализированы С. С. Гореликом. Эти изменения состоят в следующем.

При отжиге после докритических деформаций происходит полигонизация, а также перемещение высокоугловых границ деформи­ рованных зерен на небольшие расстояния, составляющие всего лишь сотые — десятые доли размера зерен.

С увеличением степени деформации в докритической области возрастает неоднородность наклепа разных зерен. Критическая степень деформации соответствует состоянию, когда эта неодно­ родность становится столь большой, что из-за разности в накоплен­ ной объемной энергии соседних зерен при нагреве идет быстрая миграция отдельных границ на расстояния, соизмеримые с разме­ ром зерен, т. е. отдельные исходные зерна растут за счет сосед­ них зерен.

Общая плотность дислокаций и избыток дислокаций одного знака при критической деформации еще недостаточны, чтобы выз­ вать при нагреве образование новых высокоугловых границ, обра­ зование центров первичной рекристаллизации. Следовательно, при отжиге после критической деформации протекает не первичная рек­ ристаллизация, а одни слабо деформированные зерна укрупняются

велики, что ори отжиге быстро образуется большое число центров первичной рекристаллизации, которая охватывает весь объем ме­ талла.

С этим процессом не может конкурировать более медленный рост деформированных зерен за счет соседей вследствие миграции исходных границ, так как разница в накопленной энергии соседних деформированных зерен несравненно меньше, чем разница в объ­ емной энергии деформированных и новых рекристаллизованных зерен.

При отжиге после деформаций, не намного превышающих кри­ тическую, когда число центров первичной рекристаллизации еще очень мало, конкурируют два процесса: укрупнение зерен вследст­ вие миграции исходных границ и рост новых зерен из центров пер­ вичной рекристаллизации. Второй процесс приводит к тому, что средний размер зерен получается меньше, чем при отжиге после критической деформации.

Величина критической деформации зависит от температуры отжига, температуры деформирования, состава сплава (чистоты металла) и исходной структуры.

85

Чем выше температура отжига, тем меньше критическая дефор­ мация (рис. 41.). Это вполне понятно, так как чем выше темпера­ тура отжига, тем при меньшей разности в накопленной энергии со­ седних зерен может начаться процесс роста зерен благодаря по­ вышенной подвижности атомов.

С повышением температуры деформирования критическая де­ формация, выявляемая при последующем отжиге, возрастает (рис. 42). При более высоких температурах деформирования тре­

небольших количеств марганца и железа обусловлено тем, что они в отличие от цинка и меди очень мало растворимы в твердом алю­ минии и образуют дисперсные частицы фаз, тормозящие миграцию границ исходных деформированных зерен.

При больших степенях деформации и очень высоких темпера­ турах отжига у алюминия, меди и некоторых сплавов обнаружено появление второго максимума размера зерна (рис 45). В отдель­ ных случаях, например у электролитической меди при степени об-

86

жатия более 80% и температуре отжига более 1000°С, зерно круп­ нее, чем при критической деформации у первого максимума. Мож­ но предположить, что благодаря совершенной текстуре, возникаю­ щей при больших степенях деформации, при высокотемпературном

Содержание элемента, %

Рис. 44. Влияние разных элементов на критическую степень деформадии алюминия. Отжиг 500°С, 30 мин (В. 3. Захаров, И. И. Но­ виков, Я. Л. Рогельберг, Яо Минь-чжи)

лизации.

Размер рекристаллизованного зерна после собирательной рек­ ристаллизации обычно тем больше, чем крупнее исходное зерно. Это легко объяснить тем, что центры первичной рекристаллизации возникают предпочтительно у границ зерен. Разница в размере рекристаллизованных зерен значительно 1меньше, чем исходных, причем с повышением степени деформации влияние исходного зер­ на ослабевает.

87

Диаграммы рекристаллизации

Зависимость размера зерна от всех рассмотренных выше фак­ торов невозможно изобразить графически в виде одной диаграм­ мы. Довольно большое распространение получили пространствен­ ные диаграммы рекристаллизации, показывающие зависимость размера зерна металла или сплава от степени деформации и тем­ пературы отжига при определенном времени выдержки (рис. 46).

и-10впкм2

Рис. 46. Диаграмма рекристаллизации электролитического железа. Исход­ ная обработка: ковка и отжиг при 930°С. Окончательная обработка: хо­ лодное осаживание и отжиг 1 ч (Обергоффер, Ортель)

Эти диаграммы дают возможность в самом первом приближении выбрать режим отжига для получения желательной структуры.

Вертикальные разрезы пространственной диаграммы рекри­ сталлизации при постоянной степени деформации и постоянной тем­ пературе отжига являются графиками типа тех, что изображены на рис. 38 и 41 соответственно. На нижней горизонтальной плоскости диаграммы рекристаллизации часто проводят кривую зависимости температуры начала рекристаллизации от степени деформации (см. пунктир на рис. 46).

Пользуясь диаграммами рекристаллизации, необходимо строго учитывать те условия, при которых они получены, а именно: вре­ мя отжига, содержание примесей, исходный размер зерна, скорость нагрева при отжиге, вид обработки давлением и др. Поэтому каж­ дую диаграмму рекристаллизации следует сопровождать подроб­ ными сведениями об исходном состоянии и окончательной обра­ ботке металла. Так как весьма небольшие колебания в содержа­ нии примесей, а также различные неучитываемые факторы сущест­

89