Наклеп, повернення й рекристалізація

Після зняття навантаження, більше границі текучості, у зразку залиша- ється залишкова деформація. При повторному навантаженні зростає границя текучості металу, зменшується його здатність до пластичної деформації, тобто відбувається зміцнення металу. Зміцнення металу під дією пластичної дефор- мації називається наклепом.

При деформації зерна міняють свою форму й орієнтування, утворюючи волокнисту структуру переважної орієнтації кристала. Відбувається розворот безладно орієнтованих зерен осями найбільшої міцності уздовж напрямку деформації. Зерна деформуються й накопичуються, витягаючись у напрямку деформації.

Переважна кристалографічна орієнтація зерен уздовж напрямку деформації називають текстурою кристала. Утворення текстури сприяє появі ізотропних властивостей уздовж і поперек. При наклепі тимчасовий опір збільшується приблизно у два рази, а відносне подовження зменшується з 30 до2 %. Зміцнення при наклепі пояснюється істотним підвищенням щільності дислокації, характерним для процесу пластичної деформації. Щільність дислокацій збільшується в десятки разів і становить 10¹¹ – 10¹² см. Одночасно збільшується кількість крапкових вакансій і дислокованих атомів. Зі зростанням щільності дислокацій утрудняється їхнє переміщення. Одночасно змінюються фізико-хімічні властивості металу. Наклепаний метал має меншу щільність, більш високий електричний опір, меншу теплопровідність, у нього зменшується стійкість перед корозією. Ріст дефектів і виникнення внутрішніх напружень у результаті наклепу призводить до росту вільної енергії металу й він периходить у нерівноважний стан. Тривале, при кімнатній температурі, а тим більш нагрівання до 400 ос сприяє переходу молекул у більш стійкий структурний стан. При нагріванні до 400 ос відбувається зняття перекручувань кристалічної решітки. Однак видимих змін структури не відбувається й витягнута форма зерен зберігається. Цей процес називається поверненням металу. При наступному нагріванні відбуваються зміни мікроструктури наклепаного металу. З ростом температури рухливість атомів зросте й утворяться нові зерна замість орієнтованої волокнистої структури. Утворення нових рівноважних зерен називається рекристалізацією. Нові зерна виникають на границях блоків і старих зерен, тобто там де решітка найбільш перекручена при наклепі. Процес рекристалізації термодинамічно вигідний, тому що супроводжується зменшенням вільної енергії. У результаті первинної рекристалізації наклеп металу знімається й властивості наближаються до вихідних значень. Щільність дислокацій також зменшується. Температура початку рекристалізації пов'язана з температурою плавлення. Трекл=аТпл (а залежить від сполуки й структури металу). Для чистих металів а=0,3-0,4 для сплавів а=0,5-0,6. Причини зв'язку Тпл із Трек у тому, що обидві пов'язані зі зміною взаємного розташування атомів і для їхнього розвитку необхідна диффузиційна рухливість атомів. У сплавах домішки взаємодіють із дислокаціями й обмежується їхня рухливість, що утрудняє утворення зародків нових зерен і гальмує рекристалізацію. Тому температура рекристалізації сплавів вище, ніж у чистих металів.

Наступний ріст температури приводить до другої стадії процесу - збірної рекристалізації, що полягає в зростанні нових зерен, що знову утворилися. При укрупненні зерен загальна поверхня їхніх границь ставатиме меншою, що сприятиме переходу металу в більш рівноважний стан. Рушійною силою збірної рекрестализації є зниження поверхневої енергії. Розміри зерен дуже впливають на властивості металу. Утворення крупних зерен при нагріванні знижує механічні властивості. Величина зерен залежить від температури нагрівання, ступеню пластичної деформації й меншого ступеню - тривалості витримки при нагріванні.

Дата добавления: 2014-10-17