Энергия упругого притяжения примесного атома с радиусом Rп к краевой дислокации пропорциональна фактору размерного несоответствия (Rп — Rо) / Rо, где Rо — радиус атома основы в случае раствора замещения, а в случае раствора внедрения — радиус такого жесткого шара, который, будучи внесен в то место решетки, где расположен примесный атом, не вызовет объемных искажений.
Поэтому температура начала рекристаллизации растет тем сильнее, чем больше фактор размерного несоответствия атомов основы и добавки.
Наиболее сильно повышают температуру начала рекристаллизации элементы, мало растворимые в твердом состоянии в металле — основе.
Это связано, во-первых, с тем, что обычно малая растворимость в твердом состоянии обусловлена большой разницей в атомных радиусах элементов, и, во-вторых, большой разницей в валентностях основы и легирующего элемента. Энергия же электрического взаимодействия краевой дислокации и атомов добавки пропорциональна разнице в валентностях основы и легирующего элемента.
Чем чище исходный металл, тем сильнее действие добавляемого элемента, так как в более грязном исходном металле на дислокациях уже имеются примесные атмосферы, затрудняющие рекристаллизацию.
В тех редких случаях, когда малая добавка понижает температуру начала рекристаллизации, это может быть результатом того, что исходный металл был загрязнен примесями, сильно повышающими температуру начала рекристаллизации, а добавляемый легирующий элемент связывает эти примеси в соединения и выводит их из твердого раствора.
Во многих системах по достижении максимума в области сравнительно небольших концентраций (десятые доли процента — проценты) температура начала рекристаллизации снижается.
Это снижение С. С. Горелик объяснил влиянием легирующего элемента на структуру деформированного сплава.
Если добавка уменьшает энергию дефектов упаковки твердого раствора, то дислокации сильно расщеплены, поперечное скольжение их затруднено и при пластической деформации образуются участки с большим избытком дислокаций одного знака.
В таком твердом растворе температура начала рекристаллизации должна быть ниже, чем в менее легированном сплаве, где энергия дефектов упаковки более высокая.
«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков