Диаграми на прекристализация
Деформация при нагряване на метал. Връщане и прекристализация
При нагряване в деформируем метал възникват процеси на омекване, а именно връщане и рекристализация. Следователно, когато металът се нагрява, в процеса на деформация в него протичат едновременно процеси на укрепване и омекване.
По време на студена пластична деформация на метала, поради неравномерното разпределение на деформациите, възникват допълнителни напрежения от I, II и III тип, които остават в метала след отстраняване на външни сили под формата на остатъчни напрежения. Когато металът се нагрее до определени температури, амплитудата на топлинните вибрации на атомите се увеличава, което улеснява връщането им в равновесни позиции. В резултат на това се намаляват остатъчните напрежения.Това явление се нарича връщане (почивка). За чистите метали феноменът на връщане се проявява при температури от порядъка на (0,25-0,30) Tmelt, където Tmelt е абсолютната точка на топене. Наличието на разтворими примеси в метала повишава връщащата температура. Връщането донякъде намалява устойчивостта на деформация и увеличава пластичността. При обратните температури обаче неизбежно се получава втвърдяване, макар и по-малко, отколкото без нагряване. Това също се характеризира с образуването на влакна, ленти и текстура, дължащи се на интензивното удължаване на зърната в посоката на техния най-голям поток. Връщането става във времето и с повишаване на температурата скоростта му се увеличава. Увеличаването на скоростта на деформация при дадена температура намалява ефекта на възстановяване. Следователно ефектът на връщане зависи от връзката между температурата и скоростта на деформация.
Нагряването на студено обработен метал до обратни температури също леко намалява якостта и увеличава пластичността, повишава устойчивостта на корозия инамалява спонтанното напукване на сплави (особено месинг) под въздействието на остатъчни напрежения.
За редица сплави, например въглеродна стомана, при температури на връщане може да възникне явление на стареене, което води до увеличаване на якостните показатели и намаляване на пластичността поради утаяването на фини частици от примеси (карбиди) по равнините на приплъзване, което затруднява движението на дислокациите.
Повишаването на температурата на нагряване на деформируемия метал над температурата на връщане води до появата на явлението рекристализация.
Рекристализация при пластична деформация - възникват и нарастват нови зърна вместо деформирани. За чистите метали прекристализацията настъпва при , за сплавите Trekr обикновено е по-висока. Ядрата на новите зърна са клетките, присъстващи в деформируемия метал със сравнително правилна решетка, която не се изкривява по време на процеса на деформация (мозаечни блокове, фрагменти от зърна). Съседните атоми се прикрепват към ядрата поради процеси на дифузия и започват да растат нови зърна. Тъй като вероятността за растеж в различни посоки е една и съща, в крайна сметка се образуват равноосни зърна с почти еднакъв размер. Увеличавайки се по размер, новородените зърна напълно абсорбират деформираните.
По този начин деформацията на метала при температури над температурите на рекристализация се придружава едновременно от деформация на зърната (втвърдяване) и тяхната рекристализация (омекотяване). Рекристализацията протича във времето с определена скорост, която зависи от температурата и степента на деформация. Колкото по-високи са те, толкова по-висока е скоростта на рекристализация. Крайният резултат зависи от връзката между скоростта на деформация и скоростта на рекристализация. Ако по време на процеса на деформация рекристализацията има време да протече във всичкизърна, тогава няма промяна в свойствата на метала, причинена от закаляване (поради изкривяване на зърната).
Има два вида прекристализация:
1 - обработка или първична, когато се образуват нови зърна поради деформация
2 - колективен, когато прекристализираните зърна растат едно за сметка на други.
Диаграми на прекристализация
Размерите на равноосните зърна по време на деформация с наличие на рекристализация зависят от температурата и степента на деформация. С увеличаване на степента на деформация се увеличават изкривяванията на решетката, в резултат на което се увеличават скоростите на нуклеация на центровете на кристализация и линейния растеж на зърната. Освен това скоростта на нуклеация на центровете е по-висока от скоростта на растеж на зърното. Следователно, колкото по-голяма е степента на деформация, толкова по-фини са зърната.
Връзката между размера на зърната след деформация с рекристализация, температура и степен на деформация се представя с обемни диаграми от 2-ри род.
С повишаване на температурата се получава увеличаване на размера на зърното за всички степени на деформация, тъй като в този случай подвижността на атомите се увеличава, което улеснява коалесценцията на зърната и техния растеж.
Когато студеноформованият метал се нагрее до температурата на рекристализация, картинатарастежът на зърното се отразява с диаграма от 1-ви вид, подобна на диаграма от 2-ри вид.
За някои сплави, като стоманата, се наблюдава втори максимум при високи степени на деформация и високи температури. Увеличаването на зърното в тази зона се дължи на процесите на колективна рекристализация, когато зърната се сливат поради наличието на текстура и разрушаване на междузърнестия слой.
Колективната прекристализация е по-бавна от процесната прекристализация. Следователно размерът на зърното се влияе от времето на излагане при дадена температура.
Едрозърнестият метал има ниска пластичност. В този случай трябва да се избягват условия на обработка, които създават едра зърнеста структура.