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

этому в них велика доля разупрочнения, приходящаяся на дорекрнсталлизационный отжиг.

Разупрочнение при дорекристаллизационном отжиге можно ус­ корить и увеличить, приложив к изделию во время отжига неболь­ шие напряжения. Эти напряжения, не создавая еще значительно­ го наклепа, ускоряют переползание дислокаций, необходимое для развития возврата.

Показатели пластичности при отжиге после холодной деформа­ ции в общем изменяются обратно тому, как изменяются прочност­ ные свойства: в области возврата сравнительно слабо возраста­ ют, сильно повышаются при первичной рекристаллизации, когда снимается большая часть наклепа, и мало изменяются при собира­ тельной рекристаллизации (рис. 52 и 53). Максимальная пластич-

ность достигается в некотором интервале температур в области собирательной рекристаллизации. Начиная с определенной темпе­ ратуры (t\ на рис. 52 и ~800°С на рис. 53) пластичность плавно снижается, так как далеко зашедшая собирательная рекристалли­ зация приводит к образованию чрезмерно крупного зерна. Это яв­ ление называется перегревом при рекристаллизационном отжиге.

При очень высоких температурах отжига (выше t2 на рис. 52) резко падают и пластичность, и прочность, что вызвано пережо­ гом — сильным межкристаллитным окислением, а иногда и ча­ стичным оплавлением из-за примесей по границам зерен. Напри­ мер, если медную проволоку отжигать при 1000°С в воздушной среде, то сквозное межиристаллитное окисление делает ее на­ столько ломкой, что она разрушается при одном перегибе.

Вторичная рекристаллизация, дающая очень крупное зерно, а также разнозернистость снижают показатели пластичности.

В области околокритических деформаций относительное удли­ нение отожженных металлов и сплавов с увеличением степени

96

предварительной (перед отжигом) деформации снижается, дости­ гает минимума при критической деформации и затем возрастает (рис. 54). Снижение пластичности в докритической области при

Рис. 54. Зависимость относительного удлинения листового алюминия чистотой 99,7%, отожженно­ го при 450°С, от степени предварительной дефор­ мации при 20°С (Л. Ю. Золоторевская, В. 3. За­ харов, И. И. Новиков, И. Л. Рогельберг)

увеличении степени деформации вызвано возрастанием наклепа, сохраняющегося после отжига. Рост пластичности в закритической области связан с получением более мелкого зерна при рекристаллизационном отжиге (см. рис. 41). Минимум пластичности отож­ женного металла после критической деформации обусловлен, вопервых, крупным зерном и, во-вторых, максимальной степенью на­ клепа. В закритической области наклеп снимается первичной ре­ кристаллизацией, а при критической деформации он частично сох­ раняется после отжига (это прямо доказывается измерениями твердости), так как крупные зерна растут не путем полной замены деформированных зерен новыми рекристаллизованными, с низкой плотностью дислокаций, а путем укрупенния одних наклепанных зерен за счет других.

Отлично от других изменение пластичности тугоплавких ме­ таллов VIA группы (Сг, Mo, W) при рекристаллизационном отжи­ ге. Как известно, эти металлы ниже некоторой температуры, зави­ сящей от их чистоты, структуры, скорости деформации при испытаниях и других факторов, находятся в хрупком состоянии. Переход из пластичного состояния в хрупкое связан с образовани­ ем на межкристаллитных границах сегрегаций атомов примесей внедрения (углерода, кислорода и азота), находящихся в твердом растворе, а также выделением здесь карбидов, окислов и нитридов (в металлах VIA группы технической чистоты содержание приме­ сей внедрения превышает их очень малую растворимость в твер­ дом состоянии). На высокоугловых границах, образующихся при первичной рекристаллизации, сегрегация примесей и выделение избыточных фаз выражены наиболее ярко. Здесь зарождаются хрупкие трещины, развивающиеся по границам или внутри зерен. Поэтому рекристаллизационный отжиг может резко (на 200— 300°С) повысить температурный порог хрупкости хрома, молибде­ на и вольфрама по сравнению с деформированным состоянием (рис. 55). Эти металлы — оригинальный и практически важный пример того, как деформация, создающая наклеп, повышает плас­ тичность (кривые 2 и 3), а рекристаллизация, снимающая наклеп,

Рис. 55. Зависимость относительного сужения молибдена от тем­ пературы в рекриеталлизова ниом состоянии (/), после холодной де. формации ИЛ' 25 (2) и 68% (3) и после дорекристаллкзациониого по­ лучасового отжита при 870°С холоднодеформированного материала

(4) (Имгрэм)

резко охрупчивает металл (кривая 1). Малоугловые границы суб­ зерен в этом отношении ведут себя по-иному: полигонизация обыч­ но снижает температурный порог хрупкости рассматриваемых ме­ таллов (кривая 4 на рис. 55).

2. Упрочнение при дорекристаллизационном отжиге

Давно было замечено, что при низкотемпературном отжиге не­ которых металлов и сплавов до начала рекристаллизации значи­ тельно повышаются твердость, предел прочности и особенно преде­ лы текучести и упругости (см. пунктир на рис. 50). У каждого из таких материалов имеется своя оптимальная температура отжи­ га, при которой упрочнение максимально (табл. 5).

г *— степень обжатия при холодной прокатке перед отжигом.

Р8

Упрочнение в температурной области возврата внешне противо­ речит самому понятию возврата, связанного с частичным снятием наклепа и возвращением свойств к их значениям до деформации. Поэтому упрочнение при дорекристаллизационном отжиге иног­ да объясняли ошибкой эксперимента. Вместе с тем абсолютный прирост предела упругости в отдельных случаях превышает Ш— 30 кгс/мм2, что не только далеко выходит за рамки ошибок экспе­ римента, но и позволяет использовать в промышленности низко­ температурный отжиг после холодной деформации для дополни­ тельного повышения предела упругости пружин и мембран (на

100—170%, см. табл. 5).

Явление упрочнения при дорекристаллизационном отжиге свойственно большинству медных и никелевых сплавов, на кото­ рых оно изучено наиболее подробно. Величина упрочнения зависит от состава твердого раствора. У многих сплавов эффект упрочне­

разных сплавах различна. Наиболее общей причиной упрочнения является закрепление подвижных дислокаций в исходном холоднодеформированном материале и в дислокационных стенках, воз­ никших при полигонизации во время отжига. Меньшая величина упрочнения при дорекристаллизационном отжиге металлов высо­ кой чистоты и рост упрочнения с увеличением содержания приме­ сей, а также некоторых легирующих элементов указывают на то,