Миграция границы направлена к центру кривизны

Искривление границ происходит путем их миграции с одновременным перемещением точки тройного стыка.

На рисунке, б сплошные линии изображают искривленные границы в равновесном тройном стыке после такой миграции, а пунктирные — исходное положение границ в неравновесном тройном стыке. Но искривленные границы нестабильны. Под действием поверхностного натяжения они стремятся уменьшить длину. Каждая граница выпрямляется миграцией в направлении центра ее кривизны.

На рисунке, в сплошные линии изображают спрямленные границы, а пунктирные
— их исходное положение в равновесном стыке.


Схема границ на стыке трех зерен в разные моменты отжига

Схема границ на стыке трех зерен в разные моменты отжига

Схема границ на стыке трех зерен в разные моменты отжига:

а — до отжига;

б — после установления равновесия сил поверхностного натяжения в тройной точке путем искривления границ;

в — после выпрямления границ, нарушившего равновесие в тройной точке.


Миграция границы направлена к центру кривизны, потому что на вогнутой поверхности у атома больше связей с соседями из своего зерна, чем на выпуклой. Некомпенсированный переход атомов через границу и обусловливает рост зерен с вогнутыми границами за счет зерен с выпуклыми границами.

Спрямление границ нарушает ранее достигнутое равновесие в тройных стыках (в угол при вершине зерна А стал меньше 120°). Для достижения равновесия в тройном стыке границы вновь изгибаются миграцией и т. д. Таким путем зерна Б и В на рисунке постепенно растут за счет зерна А.

В плоской модели зеренной структуры поликристалла зерна с числом сторон больше шести должны укрупняться, а с числом сторон меньше шести — «поедаться» соседями. В реальном металле зерно с одной стороны имеет вогнутую поверхность и растет за счет соседа, а с другого края оно может иметь выпуклую поверхность и само поглощаться соседом. В целом же средний размер зерен возрастает.

При изотермическом отжиге зерна укрупняются с затуханием, так как сетка границ приближается к равновесной и движущая сила миграции границ постепенно уменьшается. При анализе структур на шлифах следует иметь в виду, что конфигурация трехмерной равновесной сетки границ зерен более сложная, чем двумерной.

В пространстве равновесию сил поверхностого натяжения отвечает упаковка из зерен четырнадцатигранников с несколько изогнутыми границами.

Даже если такая идеализированная равновесная конфигурация зерен и будет достигнута при отжиге, то в плоскости шлифа размеры произвольных сечений зерен получаются разными, а углы встречи трех границ будут отличаться от 120°.

«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,…