7. Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла

Деформированный металл из-за повышенной плотности несовершенств является термодинамически неустойчивым. Пр и нагреве та к о г о металла прохо­дят процессы, приводящие к стабилизации системы и возвращению всех свойств к свойствам металла до деформации – процессы возврата и рекристал­лизации.

Наг рев на Т⁰ < 0,1 – 0,2 Т_пл – возврат. Это уменьшение дефек-то в строения без заметного изменения структуры и свойств.

П е р в ая стадия возврата (отдых) – все изменения на уровне то нк о й (внутризеренной) структуры без изменения формы и размеров зе­рен.

Проходит уменьшение вакансий и плотности дислокаций, анни­гиляция дислокаций. Несколько увеличивается пл а с тич но с ть , уменьшается электросопротив­ление.

б) полигонизация

а)

до полигонизации

П олигонизация – образование субзерен (полигонов) с мало условными грани­цами – дислокации разных знаков анни­гилируют, а избыточные дислокации одного знака выстраиваются в стенки и образуют в пределах кристалла субгра­ницы, ограничивающие объемы (суб­зерна), свободные от дислокаций.

Дальнейший нагрев приводит к процессу рекристал­лизации – образование и рост новых равноосных зе­рен с меньшим количеством дефектов, чем в волок­нистой структуре деформированного металла.

Температура начала рекристаллизации t_н.р. = 0,1 – 0,2 Т_пл – чистые металлы; t_н.р. = 0,4 Т_пл – технически чистые металлы; t_н.р. = 0,5 – 0,6 Т_пл – сплавы.

37

РЕКРИСТ АЛ Л ИЗАЦИЯ

_£

₁

П ервичная рекристаллизация (рекристаллизация обработки) – полная замена волокнистой структуры деформированного металла на равноосные зерна. Резко с нижаетс я плотнос ть дис­локаций, наклеп с нимается пол-нос тью, растет п л а с ти ч но с ть , с нижаетс я прочность.

а) б)

а – начало б – конец

первичной рекрис таллизации

Собирательная рекристаллизация – рост одних рекристаллизованных зерен за счет других. Основная причина рос­та – снижение протяженности границ. Вторичная рекристаллизация – пред­почтительный рост отдельных новых зерен и формирование разнозернисто-сти.

в)

в

г) собирательная, г – вторичная рекрис таллизация

Процесс рекристаллизации и размер рекрис таллизованного зерна влияют на свойства деформированного металла.

t_п.р. – температурный порог рек­ристаллизации;

t₁ – начало собирательной рекри­сталлизации.

_I

Размер рекрис таллизованного зерна d зависит от температуры нагрева и степени деформации (диаграмма рек­ристаллизации).

Чем меньше зерно, тем выше проч­ность и вязкость металла.

38

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ

80. Что происходит с деформированным металлом при нагреве?

81. Что так о е возврат и как меняется структура и свойства деформированного металла при возврате?

82. Что та к о е рекрис таллизация:

• первичная;

• собирательная;

• вторичная?

83. Как и почему меняется структура и свойства при рекристаллизации?

84. От каких факторов зависит температура рекристаллизации?

85. Чем определяется размер зерна пластически деформированного металла по­сле рекрис таллизации?

86. Как влияет размер рекристаллизованного зерна на свойства?

Задача № 1

В деталях из алюминия, изготовленных штамповкой, в некоторых сече­ниях после рекристаллизованного отжига получилось очень крупное зерно. Чем можно объяснить это явление?

Задача № 2

Определите температуру рекристаллизационного отжига латуни, если температура плавления ее 980⁰С.

Задача № 3

Образцы железа после холодной деформации на 80 % нагревались до температуры 300, 500, 600, 650, 700⁰С. Укажите, при какой Т⁰ произойдет рез­кое падение тв ер д о с ти и укажите причину этого явления (Т_пл железа – 1539⁰С).

Задача № 4

Пр и изготовлении волочением стальной проволоки ее пл а с тич но с ть ока­залась очень низкой. Каким образом можно увеличить ее пл ас тич но с ть, укажи­те причину и режимы обработки.

Задача № 5

Зубчатое колесо из стали 45 получено горячей штамповкой (Т⁰ конца штамповки ~ 800⁰С). Объясните, почему в данном случае при деформации не произошло увеличение тв е р д о с ти (наклепа).

39