Рекристаллизация

Рекристаллизация – это зарождение и рост новых зерен, с меньшим количеством дефектов, среди деформированных. Движущей силой процесса является стремление системы к минимальной свободной энергии: так как в новых зернах мало дефектов, их внутренняя энергия меньше.

Температура, при которой появляются и растут новые, более совершенные зерна, называется температурой рекристаллизации. Она составляет некоторую долю от температуры плавления и определяется по формуле Бочвара:

T _р = a×T _пл.

Коэффициент a зависит от количества примесей в металле:

для технически чистых металлов a = 0,4;

для химически чистых металлов a = 0,1-0,2;

для сплавов a = 0,6-0,7.

Технически чистая медь имеет температуру рекристаллизации 270 ºС, железо –
450 ºС, алюминий – 100 ºС.

Изменение микроструктуры деформированного металла при нагреве показано на рис. 41; изменение механических свойств – на рис. 42.

Когда все деформированные зерна заменяются новыми, равноосными, это значит, что первичная рекристаллизация завершилась. Новые, недеформированные зерна имеют очень низкую плотность дислокаций (10⁵-10⁶ см^-2) по сравнению с деформированной структурой. Некоторое время после окончания первичной рекристаллизации новые зерна одновременно подрастают, их размеры выравниваются. Этот процесс называется собирательной рекристаллизацией; она влияет на структуру и свойства металла благоприятно. Но затем может начаться вторичная рекристаллизация: рост одних зерен за счет других. При этом суммарная поверхность зерен уменьшается, т. е. движущей силой процесса является стремление к минимальной поверхностной энергии. Получаемая разнозернистая структура приводит к одновременному снижению прочности и пластичности. Это – нежелательный процесс.

Рис. 41. Изменение микроструктуры наклепанного металла при нагреве

Рекристаллизация полностью снимает наклеп, металл приобретает равновесную структуру с минимальным числом дефектов кристаллической решетки. Свойства металла после рекристаллизации близки к свойствам отожженного, не наклепанного металла.

Рис. 42. Изменение механических свойств

металла при рекристаллизации

Дата добавления: 2014-01-11