Наклёп.

Структурные изменения, вызванные пластической деформацией, приводят к изменению механических свойств металла. При этом характеристики прочности (предел текучести _т, предел упругости _y и др.) и твёрдость возрастают, а характеристики пластичности (относительное удлинение при разрыве , поперечное сужение ) и вязкость (удельная ударная вязкость а_к) понижаются. Это явление называют наклёпом (нагартовкой). При наклёпе изменяются все структурно-чувствительные свойства металла.

Наклёп обусловлен видимыми структурными изменениями (изменение формы, размеров, ориентировки зёрен) и возрастанием дефектности кристаллической решётки в пределах зёрен.

Конкретные изменения величин _т, НВ, ,  и других с ростом степени деформации у каждого металла и сплава свои, присущие только ему.

Наклёп проявляется ярко при холодной пластической деформации.

Возврат.

При нагреве наклёпанного металла до относительно невысоких температур (для стали порядка 150-400С) некоторые дефекты кристаллической решётки самозалечиваются и искажённость решётки уменьшается. Это приводит к некоторому снижению деформационных внутренних напряжений в металле. Такое явление называют возвратом или отдыхом. При возврате существенных изменений в размерах, форме, ориентировке зёрен не происходит, поэтому заметных изменений механических свойств металла не отмечается (кроме ударной вязкости, которая в ряде случаев несколько возрастает). При возврате заметно могут изменяться некоторые физические свойства металла, чувствительные к искажению (дефектности) кристаллической решётки (например, электропроводность).

Рекристаллизация.

При нагреве наклёпанного металла выше его температурного порога рекристаллизации наблюдается понижение его твёрдости и прочности, повышение пластичности и вязкости, т.е. снятие наклёпа.

Сущность этого процесса, называемого рекристаллизацией, заключается в том, что в наиболее искажённых местах кристаллической решётки (на границах зёрен, пересечении плоскостей скольжения), где атомы обладают повышенной энергией и способностью к перемещению, образуются зародыши новых равновесных кристаллов с более правильной кристаллической решёткой – центры рекристаллизации. Возникшие зародыши растут, присоединяя атомы окружающих их деформированных зёрен, и превращаются в новые равноосные зёрна с относительно совершенной кристаллической решёткой.

Величина зерна металла к концу этой первичной рекристаллизации определяется соотношением двух параметров: скорости образования новых зародышей N и скорости их роста V. Конечный размер зерна тем меньше, чем больше N и меньшеV. Обе эти величины зависят от многих факторов и прежде всего от степени деформации.

При малых степенях деформации (1-10%) центрами рекристаллизации могут служить оставшиеся недеформированными исходные зёрна металла. При рекристаллизации происходит их разрастание за счёт деформированных зёрен. Причём с уменьшением числа недеформированных зёрен, т.е. с повышением Е, число зёрен в рекристаллизованном металле уменьшается, что обусловливает укрупнение зерна, и следовательно, ухудшение механических свойств металла.

Но с увеличением степени деформации растёт искажённость кристаллической решётки в зёрнах, в результате появляется больше мест, где могут образоваться новые центры рекристаллизации.

Взаимодействие отмеченных двух

тенденций (уменьшение числа неде-

формированных зёрен и рост числа

новых зародышей) при увеличении

степени деформации металла обус-

ловливает наличие максимума на

кривой зависимости размера зёрен

рекристаллизованного металла от

степени его предварительной де-

формации (рис.2) и, следовательно,

минимум механических характерис-

тик металла при определённой сте- Рис.2 Зависимость размера зерна рекристал-

пени его деформации. лизованного металла от степени предва-

На схеме рис.2 отчётливо выделя- рительной деформации.

ется величина критической степени

деформации Е_кр, приводящая к образованию при рекристаллизации максимально крупного зерна.

Значения Е_кр для большинства металлов составляют единицы процентов (обычно до10).

Следует иметь в виду, что опасными с точки зрения ухудшения механических характеристик деформированного и рекристаллизованного металла являются и степени деформации, близкие к Е_кр.

С целью получения мелкозернистой структуры и, следовательно, повышенных механических свойств металла ОМД рекомендуется производить на степени деформации, значительно превышающие критическую.

Температурный порог рекристаллизации.

Рекристаллизационный отжиг.

Каждый металл и сплав характеризуется определённой для него величиной температурного порога рекристаллизации (Тр), т.е. температурой начала рекристаллизации. Существование Тр обусловлено необходимостью определённого термического активирования процесса перехода металла из наклёпанного состояния в более равновесное, с меньшим запасом энергии. Этот переход связан с перемещением атомов металла, которое с заметной скоростью происходит лишь при повышенных температурах.

В первом приближении величина Тр (К) пропорциональна температуре плавления металла Т_пл (К).

,

Величина Тр имеет важное практическое значение для выбора режима рекристаллизованного отжига и горячей ОМД.

Рекристаллизационный отжиг с целью полного снятия наклёпа металла проводят обычно при температуре, превышающей Тр на 150-200С. Приблизительно при этой же температуре необходимо заканчивать горячую обработку давлением.

Изложенное позволяет отметить, что величины Тр, Е_кр и изменение механических характеристик металла с ростом степени деформации в холодном состоянии (нарастание наклёпа) являются важнейшими индивидуальными характеристиками данного металла или сплава, без которых невозможно правильно разработать технологию обработки давлением в конкретном случае.

Таблица 1

Характеристика структуры	Степень деформации, %
Количество зёрен на 1 см2 поверхности образца, шт.
Средняя площадь 1 зерна, мм2

Таблица 2

Номер образца	Степень деформации, %	Твёрдость НВ, кг/мм2 ( Дшар=5 мм, Р=250 кг)
		После деформации	После рекристаллизации (Т= , = )
1
2
3
4
5
6

Таблица 3

Т,С отжига	Al	Cu	Ni