7.2. Объемная диаграмма рекристаллизации
Размеры зерен, образующихся в результате рекристаллизации, зависят от температуры Т0, степени и скорости vd деформации. Величина зерна зависит также от времени выдержки металла при температуре выше Трекр..
На рис. 53 представлена объемная диаграмма рекристаллизации, показывающая размер зерна в зависимости от температуры и степени деформации.
Из диаграммы видно, что размер зерна уменьшается с увеличением степени деформации и увеличивается с увеличением температуры.
Особенностью процесса рекристаллизации является наличие критической степени деформации (не более 8-10 %), при которой наблюдается резкий рост размеров рекристаллизованных зерен, причем с повышением температуры критическая степень деформации уменьшается.
Это явление объясняется тем, что при малых степенях деформации рекристаллизация происходит в результате внутрикристаллитных процессов без нарушения оболочки зерен и межкристаллитного вещества. Вследствие этого увеличение размеров зерен затруднено.
При критических степенях деформации число центров кристаллизации остается небольшим, а межкристаллитное вещество частично разрушается, в результате чего соседние кристаллиты соприкасаются между собой и срастаются в крупные зерна. Дальнейшее повышение степени деформации приводит к увеличению числа центров кристаллизации, а, следовательно, и числа рекристаллизованных зерен, что при данном объеме тела влечет за собой уменьшение размеров зерен.
С увеличением температуры прочность межкристаллитного вещества все более уменьшается, и непосредственное соприкосновение кристаллитов происходит при все более малых степенях деформации. Этим объясняется то, что с повышением температуры критическая степень деформации смещается к началу координат.
Что касается относительного роста зерна с увеличением температуры при всех степенях деформации, то это объясняется тем, что с увеличением
температуры увеличиваются подвижность атомов и возможность их перехода от деформированных к новым равноосным зернам.
Рост новообразованных равноосных зерен происходит не только за счет слияния нескольких мелких зерен в одно крупное, но и за счет перехода атомов одного зерна через границу раздела к другому зерну. Причем на одном участке зерно может расти за счет другого зерна, а на другом участке поглощаться другим соседним зерном.
В результате рекристаллизационного отжига (вид термообработки поковок) металл, имеющий текстуру деформации, меняет ее на текстуру рекристаллизации, при которой равноосные рекристаллизованные зерна имеют одинаковые направления кристаллографических осей в пространстве. Это объясняется преимущественной ориентировкой кристаллографических осей у зародышей зерен.
Величина зерна в конечном продукте играет существенную роль в части механических свойств металла. Мелкозернистая структура повышает механическую прочность, усталость и ударную вязкость металла. Поэтому при пластическом деформировании и последующей термообработке необходимо выбирать такие режимы обработки, при которых образовывалась бы мелкозернистая структура.