Металл Cd Sn Al Mg Cu Ag Fe Mo Ta W

Рекристаллизацией называется процесс зарождения новых зерен в объеме деформированного материала и их последующий рост.

Рекристаллизация

Процесс формирования новых зерен за счет окружающих деформированных участков, называется первичной рекристаллизацией. После этого начинается стадия «поедания» одних рекристаллизованных зерен другими и рост зерна. Этот процесс называется вторичной или собирательной рекристаллизацией (иногда его называют процессом огрубления зерна).

Для того чтобы началась рекристаллизация, необходима некоторая минимальная степень деформации.

Эта наименьшая степень деформации называется критической. Для различных металлов величина критической степени деформации различна, но, как правило, она колеблется в пределах 2…10 %.

После такой деформации получаются наиболее крупные зерна и эту закономерность используют для получения крупных монокристаллических зерен методом рекристаллизации. Температура начала рекристаллизации, тем меньше, чем выше степень деформации (и наоборот, тем выше, чем меньше степень деформации). Снижения температуры начала рекристаллизации можно добиться путем увеличения продолжительности отжига. За температуру начала рекристаллизации принимают температуру, при которой число зерен на поверхности материала увеличивается на 1 % за 1 мин. Приведенная величина скорости процесса соответствует экспериментальной возможности фиксировать его начало. Как установлено исследованиями А.А. Бочвара, для сильно деформированных металлов, температуры начала рекристаллизации различных металлов связаны простым соотношением с температурами их плавления:

Т_рекр = КТ_пл, (16)

где Т_пл – выражается в градусах шкалы Кельвина.

Коэффициент пропорциональностиК зависит от состава сплавов: для очень чистых металлов он равен 0,2, для технически чистых металлов 0,4, для твердых растворов 0,5…0,6.

Приведем температуры начала рекристаллизации некоторых чистых металлов:

T_рекр 10 30 150 150 200 200 400 900 1000 1200

Началу процесса рекристаллизации предшествует инкубационный период, поскольку рекристаллизация, как и обычная кристаллизация, связана с зарождением и с ростом кристаллов. Ее скорость сначала увеличивается, достигает максимума и перед окончанием процесса вновь снижается.

Размер зерна, образующегося в процессе рекристаллизации, зависит от большого числа факторов и, прежде всего от скорости их роста. Рекристаллизуемые зерна начинают свой рост из наиболее искаженных участков образца, т.е. в местах скопления дислокаций, на стыках зерен, около включений второй фазы, примесей и т.п.

Если исходный размер зерен очень мал, то для начала рекристаллизации требуется малая степень деформации; если исходное зерно крупное, то для начала рекристаллизации требуются и значительные деформации. Частично эти явления связаны с тем, что на границах зерен скапливаются примеси, нерастворимые в матрице при температуре рекристаллизации. Диффузия примесей затруднена, и это ограничивает развитие процесса рекристаллизации.

Рекристаллизация начинается только после достижения определенной концентрации дефектов, превышающей равновесную. Поэтому, если деформация происходит при повышенных температурах, то процессы релаксации ускоряются, и концентрация дефектов уменьшается.

Рис. 38. Зависимость величины зерна при рекристаллизации от степени

де­формации e (а) диаграмма рекристаллизации (б) для величины зерна 1000 мкм²

Критическая степень деформации, соответствующая началу рекристаллизации, должна быть в этом случае больше. Зависимость величины зерна при рекристаллизации от степени деформации представлена на рис. 38, а.

После окончания первичной рекристаллизации, когда деформационное искажение матрицы уже снято (участков деформированной матрицы остается), начинается вторичная или собирательная рекристаллизация, в процессе которой происходит значительное укрупнение зерен. Движущей силой собирательной рекристаллизации по-прежнему является уменьшение свободной энергии образца, но теперь оно связано преимущественно с уменьшением энергии границ зерен.

Дата добавления: 2014-01-05