Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
Отжиг деформированных металлов
255
ние имеет величина деформации, предшествующей! возврату. Бели взять наиболее заметные стадии в ходе возврата электросопротивления меди, то энергии активации для них составляют 0,2—0,3 и 0,7—0,9 эВ [28].
На фиг. 11.10 представлена кривая для меди, на которой четко видны две стадии с энергиями активации указанного порядка. Прибегая к простейшему объяснению, эти стадии можно связать с движением междоузельиых атомов и вакансий соответственно, но, по-видимому, для окончательного объяснения необходимо привлечь и другие конфигурации точечных дефектов, например дивакансии, которые могут давать заметный вклад в наблюдаемое поведение ниже комнатной температуры.
Как показано на фиг. 11.6, при температурах выше комнатной электросопротивление продолжает изменяться наряду с изменением запасенной энергии, но в этом интервале величина изменения^электросопротивления меньше, за исключением конечного максимума, сопровождающего процесс рекристаллизации. Перед рекристаллизацией скопления точечных дефектов, по-видимому, удаляются путем образования дислокационных петель или тетраэдрических дефектов, которые затем также исчезают. Изменение электросопротивления выше комнатной температуры связано также с изменениями механических свойств [29], что отличает эту стадию от низкотемпературной стадии изменения электросопротивления.
8. Плотность
Прецизионные измерения плотности, которые были проведены на никеле и меди во время возврата (фиг. 11.6), показывают, что плотность увеличивается постепенно, но в области возврата эффект невелик и его трудно измерить точно; основное изменение происходит при рекристаллизации. На кривой изменения плотности с температурой для никеля существуют две ступени, которые приблизительно соответствуют двум максимумам выделения запасенной энергии при возврате [30]. В последнее время способы измерения плотности были улучшены с целью достижения более высокой точности [31], однако маловероятно, чтобы этот метод получил такое же распространение, как методы измерения запасенной энергии и электросопротивления.
§ 5. Рекристаллизация
В отличие от возврата рекристаллизация приводит к полному восстановлению механических и физических свойств деформированного металла до значений, свойственных отожженному состоянию. Такие механические характеристики, как твердость, предел текучести и предел прочности, медленно изменяются на стадии возврата, но во время рекристаллизации происходит их резкое изменение в очень малом температурном интервале (фиг. 11.6). Сильно увеличивается также предельное удлинение, достигая значений, типичных для отожженного металла. Физические свойства, такие, как электросопротивление и плотность, хотя и подвергаются заметным изменениям во время возврата, на стадии рекристаллизации также изменяются очень резко.
Явление рекристаллизации представляет собой процесс зарождения и роста, при котором свободный от напряжений зародыш начинает расти в деформированном металле, когда температура становится достаточно высокой, и постепенно поглощает всю деформированную матрицу. Фиг. 11.11 иллюстрирует этот процесс при отжиге слегка деформированного кремнистого феррита.
Первое по-настоящему широкое исследование кинетики процесса было проведено Андерсоном и Мэлом [32], которые для получения основных дан-
Ф и г. 11.11. Зарождение и рост рекристаллизованных зерен в кремнистом феррите после
деформации на 4% [37].
Температура отжига 770° С. Время отжига: а — 15 мин; б — 70 мин; в 1U0 мин; г — 120 мин; д —
150 мни; с — 190 мин; х5.
Фиг. 11.12. Влияние предварительной деформации на кинетику рекристаллизации
алюминия при 350° С [32].
Отжиг деформированных металлов
257
пых о процессе определяли металлографическими способами долю рекри-сталлнзованного объема образца как функцию времени при различных температурах. На фиг. 11.12 представлены характерные результаты, полученные для алюминия, деформированного до трех различных степеней и отожжен-ного при 350° С. Из этих кривых можно вывести следующие существенные особенности, которые отличают исследуемый процесс от того, что наблюдается при возврате:
1. Имеется инкубационный период.
2. Рекристаллизация начинается медленно и постепенно достигает максимальной скорости.
3. Скорость превращения снова замедляется вблизи стадии полной рекристаллизации.
Кривые изотермического превращения наглядно иллюстрируют роль важных переменных факторов процесса, особенно если их сопоставить с данными о выделении запасенной энергии во время рекристаллизации.
§ в. Перемепные факторы, влияющие на рекрясталлязацню
В общем, чем выше степень наклепа, тем легче металл рекристалли-зуется, т. е. при более низкой температуре или после меньшего времени выдержки при постоянной температуре (фиг. 11.12). При меньших степенях
Фиг. 11.13. Влияние температуры отжига на рекристаллизацию деформированных клиновидных образцов алюминия (чистоты 99,99%) с градиеитом деформаций от 0 до 20%
удлинения (Эборалл).
деформации на единицу объема зарождается меньше зародышей и, кроме того, инкубационный период образования зародыша больше. Меньшее количество зародышей приводит к получению больших по размеру рекристалли-зованных зерен. Если степень деформации все более уменьшать, то достигается критическая деформация — наименьшая деформация, необходимая для начала рекристаллизации, после завершения которой получаются наиболее крупные зерна. Эффект может быть наглядно продемонстрирован па суживающихся к одному концу образцах, подвергаемых растяжению, в которых при подходящем выборе размеров деформация может изменяться, скажем, от нуля до 20%. После отжига более грубые зерна образуются
