Изменение внутреннего строения зерен

Лекция 3.

Рекристаллизационный и дорекристаллизационный отжиг

Рекристаллизационный отжиг — это термическая обработка деформированного металла или сплава, при которой главным процессом является рекристаллизация.

Дорекристаллизационный отжиг — это термическая обработка деформированного металла или сплава, при которой главным процессом является возврат. Обе разновидности термической обработки чаще применяют после холодной обработки давлением.

Изменение структуры металла при холодной обработке давлением

Пластическая деформация вызывает в металле структурные изменения, которые включают изменение формы кристаллитов, их кристаллографической пространственной ориентировки и внутреннего строения каждого кристаллита.

Изменение формы зерен и их кристаллографической ориентировки

Форма заготовки при обработке давлением изменяется под действием внешних сил вследствие пластической деформации каждого кристаллита в соответствии со схемой главных деформаций. Основное изменение формы кристаллитов состоит в том, что они вытягиваются в направлении главной деформации растяжения (например, в направлении прокатки или волочения). С повышением степени холодной деформации зерна все более вытягиваются и структура становится волокнистой. При пластической деформации кристаллические решетки зерен приобретают преимущественную пространственную ориентировку — возникает текстура деформации. Характер текстуры деформации зависит от вида и условии обработки давлением (в основном от схемы главных деформаций), от типа кристаллической решетки и энергии дефектов упаковки.

Аксиальная текстура волочения характеризуется параллельным оси проволоки кристаллографическим направлением, вокруг которого решетка может быть повернута как угодно.

Тип решетки....... Г. ц. к. О. ц. к. Г. п.

Текстура........< 111> +< 100> < 110> < 1010>

В металлах с г. ц. к. решеткой текстура двойная: в одних кристаллах параллельно оси проволоки устанавливается направление < 111>, а в других < 100>.

Изменение внутреннего строения зерен

До 10 % работы, затраченной на холодную деформацию, поглощается металлом (остальная ее часть рассеивается в виде теплоты). Накопленная в металле энергия «задерживается» в виде энергии дефектов кристаллической решетки, образующихся при пластической деформации, а также в виде энергии упругой деформации при возникновении остаточных напряжений.

Важнейшее изменение внутреннего строения каждого кристаллита при холодной деформации — увеличение плотности дислокаций. Она определяется как отношение суммарной длины дислокаций к объему металла. У хорошо отожженного поликристаллического металла плотность дислокаций равна 10⁶— 10⁸ см ^-2, при холодной деформации на несколько процентов она возрастает до 10⁹—10¹⁰ см ^-2, а при сильной деформации (на 30—40% и более)—до 10¹¹—10¹² см ^-2. Следовательно, плотность дислокаций при холодной обработке давлением может возрасти на пять — шесть порядков.

При пластической деформации возрастает и концентрация вакансий, генерируемых порогами скользящих винтовых дислокаций. В процессах формирования структуры при отжиге холодно деформированного металла исключительно важную роль играют разного типа и происхождения локальные изменения ориентировки кристаллической решетки, возникающие в результате пластической деформации.