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 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 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