Вторичная рекристаллизация
Сл.2. При собирательной рекристаллизации зерна укрупняются более или менее равномерно и металл можно характеризовать одним средним значением размера зерна. Такой рост зерен, называемый нормальным, рассмотрен ранее.
Однако, в определенных условиях после отжига обнаруживается структура, состоящая из множества сравнительно мелких зерен примерно одинакового размера и гораздо меньшего числа очень крупных, иногда гигантских зерен, достигающих размера в несколько сантиметров (рис. 28).
Рис. 28. Граница между мелкими зернами и крупным зерном, образовавшимся в цинке в результате вторичной рекристаллизации во время отжига при 200° С. X 60 (Бурке)
Такая структура возникает в результате неравномерного роста зерна. Процесс, при которой структура формируется в результате неравномерного роста зерна, называется вторичной рекристаллизацией. Большинство зерен укрупняется очень медленно или практически вообще не растет, а отдельные зерна вырастают до больших размеров, «поедая» свое мелкозернистое окружение.
Рис. 29. Развитие вторичной рекристаллизации при 1050° С в ленте из сплава Fe –3% Si толщиной 0,04 мм (Асмус, Детерт, Ибэ)
Увеличение рекристаллизованного объема со временем отжига при вторичной рекристаллизации, как и при первичной, изображается сигмаидальной кривой. Затухание процесса вызвано прекращением роста все большего числа зерен при их соприкосновении с соседями.
Вторичная рекристаллизация начинается с определенной температуры (на рис. 30 tвт.р = 925° С), ниже которой возможна только очень медленная собирательная рекристаллизация.
Рис. 30. Зависимость размера зерен от температуры отжига в течение 1 ч в листах из сплава Fe–3% Si толщиной 0,35 мм:
1 – размер зерен стабилизированной матрицы, укрупняющихся при нормальном росте; 2 – размер зерен, выросших при вторичной рекристаллизации
При температуре 925° С за время 1 ч, превышающее инкубационный период вторичной рекристаллизации, размер отдельных зерен увеличивается примерно в 50 раз, достигая величины 10 мм. Основная же масса зерен при 925° С сохраняет размер около 0,02 мм.
Размер зерен получается максимальным при температуре tвт.р, а с ростом температуры выше tвт. р он уменьшается из-за большего числа центров вторичной рекристаллизации. Выше tвт. р ускоряется нормальный рост зерен в матрице, и при достаточно высоких температурах собирательная и вторичная рекристаллизации становятся конкурирующими процессами (кривые 1 и 2 на рис. 30 сближаются). При температуре 1200° С идет только нормальный, равномерный рост зерен.
Таким образом, вторичная рекристаллизация развивается в определенном интервале температур, в котором нормальный рост зерен протекает сравнительно медленно.
Сл.3. Зерна, выросшие при вторичной рекристаллизации, часто имеют предпочтительную кристаллографическую ориентировку, причем текстура вторичной рекристаллизации всегда отлична от текстуры первичной и собирательной рекристаллизации и является более острой (совершенной).
Характер и степень совершенства текстуры вторичной рекристаллизации зависят от режимов обработки давлением, промежуточных и окончательных отжигов, в том числе атмосферы отжига, толщины листа и других факторов.
Вторичная рекристаллизация – это не редкий, особый случай роста зерна, как когда-то считали, т. е. не аномальный рост зерна, а присущее многим металлам и сплавам явление. Она обнаружена в зонноочищенных металлах и металлах технической чистоты, например в Fe, Cu, Ag, Zn, Ni, Pt, Ti, Al, Wи Та, в сплавах на разных основах, например в трансформаторной и аустенитных сталях, сплавах алюминия с марганцем, медью и многих других.