Механизм зарождения центров рекристаллизации

Для эффективного управления рекристаллизационными процессами необходимо знать механизм зарождения рекристаллизованных зерен. Этот механизм в некоторых чертах остается еще дискуссионным, но о нем уже многое известно.

Главным в механизме зарождения рекристаллизованных зерен в любых материалах и в любых условиях является формирование окруженного высокоугловыми границами участка с высоким структурным совершенством.

В зависимости от природы металла, температуры, скорости, степени и вида пластической деформации, скорости нагревания при отжиге и других факторов зародыш рекристаллизации в деформированной матрице формируется разными путями.

Это формирование проходит в тех участках деформированных зерен, где благоприятны условия для возникновения высокоугловой границы, окружающей их. Металлографическим анализом давно установлено, что рекристаллизонные зерна появляются преимущественно на границах деформированных зерен и двойников, в полосах деформации, полосах сброса и около включений.

Наблюдения за структурными изменениями в фольгах при отжиге их в колонне электронного микроскопа показали, что зародыши рекристаллизации могут формироваться из субзерен.


Схема образования выступа

Схема образования выступа

Схема образования выступа на границе путем ее миграции,
вызванной наклепом (Бэк).


Зародыши рекристаллизации непосредственно на границах деформированных зерен образуются при продвижении (миграции) небольших участков готовой высокоугловой границы в сторону одного из зерен с образованием выступов, «языков».

Движущей силой такой миграции является разность в энергии наклепанных участков по обе стороны от границы, которая продвигается в зерно с большей плотностью дислокаций (на рисунке разная плотность дислокаций по обе стороны от границы изображена в виде разного размера ячеек).

Продвигающаяся граница «выметает» на своем пути дефекты решетки в деформированном зерне. Увеличение поверхностной энергии при образовании «языка» перекрывается уменьшением накопленной при деформации энергии.

«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков

Рекристаллизационный отжиг

Рекристаллизационный отжиг подразделяют на полный, неполный и текстурирующий. Полный рекристаллизационный отжиг, обычно называемый просто рекристаллизационным — одна из наиболее широко применяемых операций термообработки. Рекристаллизационный отжиг используют в промышленности как первоначальную операцию перед холодной обработкой давлением (для придания материалу наибольшей пластичности), как промежуточный процесс между операциями холодного деформирования (для снятия наклепа) и как окончательную (выходную) термическую…

Оптимальный режим рекристаллизационного отжига

Оптимальный режим отжига можно выбрать по графикам температурной зависимости свойств (смотрите Влияние температуры отжига и Влияние температуры часового отжига). Так, для восстановления пластичности меди можно рекомендовать часовой отжиг при 500 — 700 °С (смотрите Влияние температуры часового отжига). Верхняя температурная граница отжига выбрана ниже температуры перегрева (~800 °С), а нижняя — с некоторым превышением tкp…

Выбор режимов дорекристаллизационного и рекристаллизационного отжига

Основные параметры отжига наклепанных металлов и сплавов — температура и продолжительность. Они определяют характер и полноту структурных изменений при отжиге, а также свойства металла и сплава после отжига. В отдельных случаях, которые будут рассмотрены ниже, важную роль играют также скорость нагрева до температуры отжига и скорость охлаждения с этой температуры. Режим отжига каждого металла и…

Изменение физических свойств при отжиге

Электросопротивление изменяется при отжиге сложным образом. У многих деформированных металлов и неупорядоченных твердых растворов электросопротивление в значительной степени восстанавливается при дорекристаллизационном отжиге. Первичная рекристаллизация окончательно снимает деформационный прирост электросопротивления.  Принято считать, что с повышением температуры рекристаллизационного отжига электросопротивление снижается (если при наклепе оно возрастало). Но справочные данные не согласуются с этим представлением. У меди, никеля,…

Анизотропия свойств отожженного металла

В рекристаллизованном металле с хаотично ориентированными кристаллитами векторные свойства отдельных монокристаллов статистически усредняются по всем направлениям в макрообъеме поликристалла. При наличии текстуры рекристаллизации отожженный металл анизотропен. Его анизотропия проявляется тем сильнее, чем совершеннее текстура. Чаще всего анизотропия свойств вредна, но в отдельных случаях требуется получить изделие, в котором какое-то свойство должно быть усилено в определенном…