Металловедение и термическая обработка металлов. Сизов И.Г - 99 стр.

UptoLike

Изменение структуры и свойств стали при холодной
пластической деформации называется наклепом или
нагартовкой. Деформированный металл по сравнению с
недеформированным имеет повышенный запас энергии и
находится в неравновесном, термодинамически
неустойчивом состоянии, так как часть энергии,
затраченной на пластическую деформацию, остается в
металле. В таком металле даже при комнатной температуре
могут самопроизвольно протекать промессы, приводящие
его в более устойчивое состояние. При нагреве скорость
этих процессов возрастает. Небольшой нагрев (0,2-0,3) Т
пл
.
ведет к снятию напряжения кристаллической решетки, но
микроструктура остается без видимых изменений, хотя
плотность дефектов несколько уменьшается. Такое
частичное восстановление свойств (снижение упрочнения
на 20-30%) называется возвратом или отдыхом.
При нагреве до более высокой температуры
подвижность атомов возрастает и при достижении
определенной температуры
на границах зерен, т.е. на
участках с повышенной плотностью дислокации и
наиболее искаженной кристаллической решеткой
зарождаются и начинают расти новые равновесные зерна
(рис. 3.)
Явления, связанные с восстановлением равновесной
структуры и физико-механических свойств пластически
деформированного металла, называется
рекристаллизацией. Рекристаллизация - процесс
диффузионный. Различают две стадии рекристаллизации:
первичная рекристаллизация и собирательная
рекристаллизация. Образование новых равноосных зерен
взамен ориентированной волокнистой структуры
деформированного металла, называется первичной
рекристаллизацией.
На этой стадии рекристаллизации наклеп
практически полностью снимается, и свойства
приближаются к исходным значениям. Разупрочнение
объясняется
снятием искажения решетки и резким
уменьшением плотности дислокаций с 10
10
-10
12
см
2
до
10
6
-10
8
см
2
.
Наименьшая температура, при которой начинается
процесс рекристаллизации, называется температурным
порогом рекристаллизации (Т
п.р.
). Температура начала
рекристаллизации зависит от природы металла, наличия
примесей и легирующих элементов, а также степени
пластической деформации. При высокой степени
деформации порог рекристаллизации составляет:
для технически чистых металлов – 0,4 Т
пл
;
для твердых растворов – (0,5–0,7) Т
пл
.
Для полного снятия наклепа металл нагревают до
температуры на 150-200
0
С выше, чем Т
п.р.
, чтобы
обеспечить высокую скорость рекристаллизации и полноту
ее протекания. Такая обработка называется
рекристаллизационным отжигом.
После завершения первичной рекристаллизации в
процессе последующего нагрева происходит рост одних
рекристаллизованных зерен за счет других. Такой рост
зерен называют собирательной рекристаллизацией.
Основной причиной собирательной рекристаллизации
является стремление системы к уменьшению
зернограничной поверхностной энергии благодаря
уменьшению границ при росте зерна.
Размер зерна после рекристаллизации оказывает большое
влияние на свойства металла. Наилучшее сочетание
прочности и пластичности наблюдается в
мелкозернистых сталях. Величина зерна после
рекристаллизации зависит от состава сплава, величины
пластической деформации, температуры
19
1
190