Пластическая деформация металлов - Хоникомб Р.
Скачать (прямая ссылка):
В конечном итоге степень рекристаллизации, выраженную через объемную долю рекристаллизованного материала X, можно представить в виде
где N — число мигрирующих участков на единицу объема ? = 21LE.
(11.13)
tg а/2,
Отжиг деформированных металлов
267
§ 10. Соотношение между возвратом и рекристаллизацией
В литературе не существует единого мнения относительно того, благоприятствует или нет предварительное протекание процесса возврата последующей рекристаллизации металла. Причины подобной неясности отчасти объясняются тем фактом, что в металлах с низкой энергией дефекта упаковки дислокации не претерпевают существенного перераспределения во время возврата, тогда как в металлах с высокой энергией дефекта упаковки, например в алюминии или а-железе, легко образуется резко выраженная субструктура, которая может приводить к уменьшению запасенной энергии наклепанного металла, соизмеримому по величине с эффектом, происходящим при рекристаллизации. Большие различия в значениях запасенной энергии, наблюдаемые не только между разными металлами, но и между стадиями возврата и рекристаллизации в данном металле, допускают возможность различного толкования особенностей поведения того или иного металла при рекристаллизации.
Влияние возврата на рекристаллизацию прекрасно иллюстрируют исследования структурных превращений при отжиге деформированного очищенного зонной плавкой железа (~99,998%) [52, 53] и менее чистых образцов железа. Железо зонной очистки, деформированное растяжением не более чем на 25%, не рекристаллизуется даже при самой высокой температуре в а-области; вместо этого оно очень легко полигонизуется в пределах первоначальных зерен, причем процесс начинается ниже 200° С. Подобное поведение объясняет трудность получения больших зерен или монокристаллов высокочистого железа методом деформация — отжиг. Это затруднение можно преодолеть введением в железо перед деформацией диффузионным путем небольших количеств углерода. Углерод закрепляет дислокации и препятствует их легкому переползанию и формированию стабильной полиго-низованной структуры, обладающей достаточно низкой энергией и не склонной к образованию зародышей и их росту.
При больших степенях деформации (обжатие на 80—90% при прокатке) железо зонной очистки рекристаллизуется после выдержки в течение 1 ч при 300° С. Электронномикроскопические исследования тонких фольг сильно деформированных металлов показывают, что до рекристаллизации процесса полигонизации не происходит; сгущения дислокаций (стенки ячеек) сколько-нибудь заметным образом не перестраиваются.
Введение примесей, например углерода, существенно изменяет поведение материала. Менее чистое железо рекристаллизуется даже после слабой деформации, а после сильной деформации оно рекристаллизуется при температуре, по крайней мере на 250—300° С выше, чем подвергнутое той же деформации железо зонной очистки. Кроме того, имеются определенные данные о перераспределении дислокаций или протекании полигонизации до рекристаллизации. Например, в железе армко после обжатия на 96% и последующего отжига при 450° в течение 2 ч образуется четкая структура субзерен, имеющих размеры около 1 мкм; рекристаллизация начинается дри 550° С. Подобное поведение наблюдается в алюминии. Рекристаллизация в алюминии зонной очистки происходит, но без предварительного образования четких субзерен [54]. С другой стороны, в менее чистом алюминии перед началом рекристаллизации формируется резко выраженная структура субзерен.
О значительном влиянии возврата на рекристаллизацию можно судить также по результатам измерения запасенной энергии и изучения кинетики процесса. Наличие примесей в меди не только смещает максимум выделения энергии на стадии рекристаллизации к более высоким температурам, но и понижает его вследствие повышенного выделения энергии на стадии возврата. Аналогичные результаты были получены на никеле чистоты 99,85
268
Глава 11
и 99,6% [23], Эксперименты по изотермическому выделению запасенной энергии на разбавленных сплавах алюминий — медь [38] показали, что процессы возврата и рекристаллизации перекрываются, вследствие чего стимул для протекания рекристаллизации уменьшается. Некоторые кривые скорости выделения энергии в зависимости от времени обнаруживают типичную кинетику возврата (фиг. 11.20), но это является результатом наложения двух явлений. Замедляющее влияние возврата на рекристаллизацию видно
її
Il
1! й
J——Возврат
Л /\ / \
—- Рекристаллизация
Время отшига
Фиг. 11.20. Влияние наложения процессов возврата и рекристаллизации на выделение запасенной энергии (схема) (Вандермеер и Гордон [2]).
из кинетики процесса, если полученные результаты представить в виде зависимости объемной доли рекристаллизованного материала X73 от времени V.
X9 = I-е-**Л. (11.14)
Обычно зависимость величины 1/(1 — X0) от времени отжига для каждой температуры отжига оказывается линейной, однако в указанной работе наблюдалось отклонение от линейной зависимости. Отклонение было больше для более низких температур и менее чистого материала, т. е. условий, которые более благоприятны для образования субзерен, чем для протекания непосредственно процесса рекристаллизации. Примеси затрудняют перемещение границ зерен, необходимое для роста зародышей рекристаллизации, что ограничивает движение дислокаций, Повышая вероятность образования устойчивых субграниц.
