Механизмы зарождения центров рекристаллизации

Механизм упрочнения металлов при дорекристаллизацнонном отжиге.

Скорость полигонизации, происходящей при дорекристаллизационном отжиге зависит от природы металла, степени предшествующей деформа­ции, предыдущей термообработки, содержания примесей и других факто­ров.

Важнейшая характеристика металла - энергия дефектов упаковки -сильно влияет на склонность к полигонизации. Чем меньше энергия дефек­тов упаковки, тем больше ширина растянутых дислокаций и труднее про­ходят процессы переползания и поперечного скольжения, необходимые для полгонизации. Поэтому в алюминии, имеющем высокую энергию дефектов упаковки и, следовательно, слабо расщепленные дислокации, полигониза-ция идет сравнительно легко. В меди она протекает труднее, а в а -латуни с низкой энергией дефектов упаковки поли тонизация обычно не наблюдает­ся.

При больших степенях деформации рекристаллизация предотвращает развитие полигонизации. Поэтому полигонизацию обычно наблюдают при отжиге только после небольших деформаций.

Атомы примесей тормозят полигонизацию из-за образования атмосфер Котрелла затрудняющих перераспределение дислокаций скольжением и переползанием, и из-за образования атмосфер Сузуки, снижающих энергию дефектов упаковки и также затрудняющих перераспределение дислокаций. При одинаковой температуре отжига более чистый металл полигонизирует-ся за более короткое время.

Первичная рекристаллизация может осуществляться по одному из двух механизмов:

1) миграцией локальных участков исходных большеугловых границ;

2) образованием центров с новыми больше-угловыми границами и их
ростом (до взаимного соприкосновения).

Первый механизм преобладает при относительно малых степенях де­формации. В этом случае в силу неоднородности деформации плотность дислокаций повышается прежде всего у границ зерен. Однако в зернах с разной исходной ориентировкой плотность приграничных дислокаций, как правило, неодинакова. Так, при прокатке металлов с о. ц. к. решеткой в зернах, ориентированных параллельно плоскости прокатки плоскостям {100}, плотность дислокаций меньше (слабее наклепаны), чем в зернах, ориентированных {110} и {111}. В процессе нагрева после такой прокатки на локальных участках исходных границ (где эта разница максимальна, т. е. максимальна движущая сила) создаются необходимые условия для их ми­грации в зерно с большей плотностью приграничных дислокаций. Если при деформации уже сформировалась ячеистая структура, то исходная больше-угловая граница будет мигрировать в зерно с меньшим размером ячеек. В результате на мигрирующей границе возникают «выступы», которые можно рассматривать как центры первичной рекристаллизации.

Этот механизм следует называть рекристаллизация миграцией исход­ных границ, стимулированная градиентом наклепа.

Мигрирующие локальные участки исходных границ изменяют ориен­тировку захваченных объемов соседних зерен на ориентировку растущего зерна. Одновременно граница захватывает дефекты (дислокации), в прой­денном ею объеме как бы «выметает» их.

Второй механизм преобладает в материале, в котором предшествующей деформацией создана ячеистая структура. При нагреве некоторые ячейки (размеры их - десятые доли микрометра) превращаются в центры рекри­сталлизации. Превращение происходит в процессе предрекристаллизационной полигонизации. Вначале часть дислокаций в трехмерных стенках ячеек аннигилирует в процессе взаимодействия и перемещения (переползанием и скольжением, в том числе поперечным), а оставшиеся дислокации образуют двухмерные субграницы. Дислокационные ячейки превращаются в субзер­на. Далее субзерна - будущие центры рекристаллизации - укрупняются, а их субграницы в процессе укрупнения увеличивают угол разориентировки и постепенно превращаются в больше-угловые.

Укрупнение субзерен проходит по одному из двух возможных меха­низмов - либо миграцией субграниц, либо коалесценцией субзерен (ячеек).

Дата добавления: 2015-04-24