Главная / Теория термической обработки металлов / Отжиг первого рода / Рекристаллизационный и дорекристаллизационный отжиги / Изменение свободной энергии при переходе атома через границу

Изменение свободной энергии при переходе атома через границу

На рисунке изображено изменение свободной энергии при переходе атома через границу между зернами.

Видно, что благодаря разности в свободной энергии ΔF, связанной с различием в плотности дислокаций по обе стороны от границы, переход атомов от рекристаллизованного к деформированному зерну требует преодоления большего потенциального барьера (Q + AF), чем обратный переход (Q).

Соответственно частота перехода атомов в направлении от деформированного к рекристаллизованному зерну должна быть больше, чем в обратном направлении, что и определяет «поедание» деформированного зерна рекристаллизованным.


Схема изменения свободной энергии

Схема изменения свободной энергии

Схема изменения свободной энергии при переходе атома через границу между деформированным (Д),и рекристаллизованным (Р) зернами.


Атомы растворенных примесей сегрегируют на границы и тормозят их миграцию. Одной из причин торможения является необходимость «тащить» за собой притянутые к границе примесные атомы.

Сильное торможение оказывают даже ничтожные количества примеси, так как ее атомы собираются на границе. При введении в зонноочищенный металл всего лишь 0,0001% примеси можно снизить скорость миграции границ на два порядка.


Зависимость размера рекристаллизованного

Зависимость размера рекристаллизованного

Зависимость размера рекристаллизованного зерна от времени отжига при разных температурах (схема): оа1 — инкубационный период при t1; t3 > t2 > t1.


Так как скорость миграции границ при данной температуре постоянна, то при изотермической выдержке размер зерна в период первичной рекристаллизации изменяется со временем по прямой. Чем выше температура, тем больше скорость миграции и тем больше наклон этой прямой.

Переход от прямолинейного участка к криволинейному на рисунке соответствует переходу от первичной рекристаллизации к собирательной. 

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