Скорость миграции границы

Скорость миграции границы должна быть тем больше, чем сильнее искривлена граница, т. е. чем меньше радиус ее кривизны.

Если принять, что радиус кривизны границ равноосного зерна пропорционален его диаметру, то скорость роста зерен при собирательной рекристаллизации должна быть обратно пропорциональна диаметру зерен D и прямо пропорциональна поверхностному натяжению γ:

Формула

где: К — константа, экспоненциально зависящая от температуры интегрируя, получаем:

Формула

где: D0 — начальный диаметр рекристаллизованных зерен; τ — время отжига.

Если начальный диаметр зерен намного меньше текущего и D20 « D2 то:

Формула

Экспериментальные данные показывают, что зависимость среднего размера зерен в металлах и однофазных сплавах от времени отжига подчиняется выражению:

Формула

где: n = 0,1 / 0,5, а В — константа, зависящая от температуры. Отклонение показателя степени n от теоретической величины 1/2 в сторону меньших значений, т. е. менее интенсивный рост зерен, вызван торможением границ из-за растворенных примесей, включений и другими причинами.

Атомы растворенных примесей, как уже отмечалось, упруго притягиваются к границе, и миграция ее связана с протаскиванием за собой примесных атомов. Мигрирующая граница встречает на своем пути примесные атомы, распределенные в теле «поедаемого» зерна, и концентрация примеси на границе накапливается, усиливая ее торможение.

Если мигрирующая граница встречает включения второй фазы, то она должна огибать эти включения и затем отрываться от них.

Так как по мере развития собирательной рекристаллизации движущая сила ее уменьшается, то включения могут через некоторое время полностью затормозить рост зерна. Чем больше объемная доля включений f и меньше их размер d, тем меньше конечный размер зерна Dк, достигаемый при данной температуре отжига:

Формула

Следовательно, наибольшее препятствие росту зерен при собирательной рекристаллизации представляют высокодисперсные включения с большой объемной долей их в сплаве, а барьерный эффект от отдельных крупных включений невелик.

«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…

Анизотропия свойств отожженного металла

В рекристаллизованном металле с хаотично ориентированными кристаллитами векторные свойства отдельных монокристаллов статистически усредняются по всем направлениям в макрообъеме поликристалла. При наличии текстуры рекристаллизации отожженный металл анизотропен. Его анизотропия проявляется тем сильнее, чем совершеннее текстура. Чаще всего анизотропия свойств вредна, но в отдельных случаях требуется получить изделие, в котором какое-то свойство должно быть усилено в определенном…

Фестонистость

Наибольший вред текстура рекристаллизации приносит в том случае, когда листы или ленты предназначаются для глубокой вытяжки. Холоднокатаный лист или ленту перед штамповкой отжигают. Если при отжиге возникает достаточно совершенная текстура рекристаллизации, то лист становится анизотропным. В этом легко убедиться, вырезая плоские образцы для растяжения под разным углом к направлению прокатки. Схема вырезки разрывных образцов Схема…