Энергия упругого притяжения примесного атома

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

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…

Упрочнение при дорекристаллизационном отжиге

Давно было замечено, что при низкотемпературном отжиге некоторых металлов и сплавов до начала рекристаллизации значительно повышаются твердость, предел прочности и особенно пределы текучести и упругости. У каждого из таких материалов имеется своя оптимальная температура отжига, при которой упрочнение максимально. Максимальный прирост предела упругости (Δσ/σ ) после дорекристаллизационного получасового отжига при оптимальной температуре (tопт) (Э. Н….

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,…