Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла.
Деформированный металл находится в неравновесном состоянии. Переход к равновесному состоянию связан с уменьшением искажений в кристаллической решетке, снятием напряжений, что определяется возможностью перемещения атомов.При низких температурах подвижность атомов мала, поэтому состояние наклепа может сохраняться неограниченно долго.При повышении температуры металла в процессе нагрева после пластической деформации диффузия атомов увеличивается и начинают действовать процессы разупрочнения, приводящие металл в более равновесное состояние – возврат и рекристаллизация.Возврат. Небольшой нагрев вызывает ускорение движения атомов, снижение плотности дислокаций, устранение внутренних напряжений и восстановление кристаллической решетки
Процессы рекристаллизации.
Рекристаллизация – процесс зарождения и роста новых недеформированных зерен при нагреве наклепанного металла до определенной температуры. Нагрев металла до температур рекристаллизации сопровождается резким изменением микроструктуры и свойств. Нагрев приводит к резкому снижению прочности при одновременном возрастании пластичности. Также снижается электросопротивление и повышается теплопроводность. С повышением температуры происходит укрупнение зерен, с увеличением времени выдержки зерна также укрупняются. Наиболее крупные зерна образуются после незначительной предварительной деформации 3…10 %. Такую деформацию называют критической. И такая деформация нежелательна перед проведением рекристаллизационного отжига.
Строение сплавов.
Металлическими сплавами, как уже указывалось, называются сложные материалы, полученные путем сплавления одного металла с другими металлами или неметаллами.
При сплавлении металлы и неметаллы взаимодействуют между собой и образуют либо химические соединения, либо твердые растворы, либо, что очень редко, остаются в химически чистом виде.Химические соединения характерны тем, что атомы элементов, образующих сплав, объединяются в определенном количестве. Состав соединения может быть выражен химической формулой.Твердые растворы характеризуются тем, что в атомнокристаллическую решетку основного металла — растворителя входят атомы растворенного вещества.Атомы растворенного вещества могут либо замещать атомы растворителя, образуя так называемыйтвердый раствор замещения, либо внедряться в решетку растворителя, образуя твердый раствор внедрения. Решетки таких твердых растворов в виде схемы показаны на рисунке:
В результате вновь образовавшийся сплав может состоять либо только из химического соединения, либо только из твердого раствора. В этих случаях сплав называют однородным.Чаще всего сплавы состоят частично из химического соединения и частичка из твердого раствора. В этих случаях сплав будет уже неоднородным.Его строение (структура) будет характеризоваться механической смесью из химического соединения и твердого раствора.Сплав можно получить из двух элементов. В этом случае его называют двойным. Если сплав получен из нескольких элементов, его называют соответственно тройным, четвертным и т.д.
Особенности кристаллизации сплавов.
Кристаллизация сплавов подчиняется тем же закономерностям, что и кристаллизация чистых металлов. Необходимым условием является стремление системы в состояние с минимумом свободной энергии.Основным отличием является большая роль диффузионных процессов, между жидкостью и кристаллизующейся фазой. Эти процессы необходимы для перераспределения разнородных атомов, равномерно распределенных в жидкой фазе.В сплавах в твердых состояниях, имеют место процессы перекристаллизации, обусловленные аллотропическими превращениями компонентов сплава, распадом твердых растворов, выделением из твердых растворов вторичных фаз, когда растворимость компонентов в твердом состоянии меняется с изменением температуры.Эти превращения называют фазовыми превращениями в твердом состоянии.При перекристаллизации в твердом состоянии образуются центры кристаллизации и происходит их рост.Обычно центры кристаллизации возникают по границам зерен старой фазы, где решетка имеет наиболее дефектное строение, и где имеются примеси, которые могут стать центрами новых кристаллов. У старой и новой фазы, в течение некоторого времени, имеются общие плоскости. Такая связь решеток называется когерентной связью. В случае различия строения старой и новой фаз превращение протекает с образованием промежуточных фаз.Нарушение когерентности и обособления кристаллов наступает, когда они приобретут определенные размеры.Процессы кристаллизации сплавов изучаются по диаграммам состояния.