Рекристаллизации температура

Тот же путь повышения вязкости, т. е. снижения порога хладноломкости достигается не только легированием никелем, но и использованием мелкого (№ 8—10) и ультрамелкого (№ 11—13) зерна. Измельчение зерна, как указывалось выше, приводит к снижению порога хладноломкости и, следовательно, к увеличению доли волокна в изломе стали. Измельчить зерно возможно, применяя высокие скорости нагрева, или высокотемпературной термомеханической обработкой, фиксируя закалкой состояние окончания стадии рекристаллизации обработки (до начала собирательной рекристаллизации).

Это является термодинамическим стимулом рекристаллизации обработки. В результате рекристаллизации наклеп практически полностью снимается и свойства приближаются к их исходным значениям. Как видно из рис. 36, при рекристаллизации временное сопротивление разрыву и, особенно предел текучести резко снижаются, а пластичность б возрастает. Разупрочнение объясняется снятием искажения решетки и резким уменьшением плотности дислокаций. Плотность дислокаций после рекристаллизации снижается с 1010— 1012 до 10е—108 см~2. Наименьшую температуру начала рекристаллизации ^п. р (рис. 36), при которой протекает рекристаллизация

В холоднодеформированном металле при нагреве миграция границ зерен и изменение их размера и формы имеет свои специфические особенности. В этом случае получает развитие процесс рекристаллизации обработки или первичной рекристаллизации. Движущей силой процесса служит накопленная при пластической деформации энергия, связанная в основном с образованием дислокаций, имеющих высокую плотность (до 10"...Ю12 см~2). Рекристаллизация обработки приводит к образованию новых равноносных зерен с обновленной кристаллической решеткой. При этом свободная энергия рекристаллизованного металла становится меньше, чем деформированного вследствие уменьшения плотности дислокаций (до 10 ...108 см ). Процесс состоит из образования зародышей новых зерен и их роста. Имеется определенная аналогия с фазовыми превращениями диффузионного типа. Накопленная в объеме зерен энергия деформации примерно в 100 раз выше поверхностной энергии их границ, поэтому рекристаллизация на первых этапах может привести к образованию мелких зерен и увеличению их числа (по сравнению с деформированным металлом).

При нагреве до Гтах ниже неравновесной ЛС1 фазовые и структурные превращения происходят в том случае, если сталь перед сваркой находилась в метастабильном состоянии для этого диапазона температур. Метастабильны исходные состояния стали после холодной пластической деформации, закалки и низкого отпуска, закалки и старения. В холоднодеформированной стали развиваются процессы возврата и рекристаллизации обработки. Последний процесс приводит к разупрочнению соответствующей зоны сварного соединения. В низкоуглеродистой стали при нагреве свыше 470 К возможно деформационное старение, приводящее к снижению пластичности стали. В закаленных и низкоотпущенных сталях происходят процессы высокого отпуска, в результате чего сталь в этой зоне разупрочняется. В мартенсит-но-стареющих сталях при Тмак выше их температур старения протекает процесс перестаривания, заключающийся в коагуляции интерметаллидов и приводящий к разупрочнению соответствующей зоны соединения.

туры. Зародыш кристалла растет вследствие диффузии атомов из окружающих его деформированных объемов Путем перемещения границы зерен. Рост зерен происходит до их столкновения друг с другом. Размер образующихся зерен обратно пропорционален числу зародышей. Рекристаллизация обработки сопровождается наибольшим изменением свойств. Собирательная рекристаллизация заключается в росте зерен рекристаллизированного металла при его нагреве до более высоких температур (участок de). Движущей силой собирательной рекристаллизации является стемление системы иметь наименьший запас поверхностной свободной энергии. Так как атомы, находящиеся на поверхности мелких зерен, образовавшихся после рекристаллизации обработки, имеют большую свободную энергию, чем атомы, находящиеся внутри, а сама поверхность зерен велика, запас энергии у них большой. Зерна увеличиваются путем диффузионного присоединения атомов из соседних зерен к кристаллической решетке растущего зерна.

Рис. 2. Схема развития процесса рекристаллизации обработки в случае последовательного образования «венчиков» (а—в) н образования новых зерен (г—д)

Иногда рекомендуется верхнюю границу температурного интервала горячей обработки давлением устанавливать на основании определения критических температур роста зерна стали при нагреве (табл. 3). Однако при этом следует иметь в виду, что величина зерна стали при обработке давлением не оказывает существенного влияния ни на пластичность стали, ни на ее сопротивление деформированию. Для установления верхней границы более важное значение имеет обследование температуры пережога стали (табл. 4 и 5). Также не имеет принципиального значения и определение интервала критических деформаций, например при осадке в результате рекристаллизации обработки (построение диаграмм II рода).

Величина зерна, получающаяся в результате рекристаллизации обработки, зависит не только от температуры, степени и скорости деформирования, но и от исходной величины зерна и общего изменения структуры заготовки при предыдущей деформации. Поэтому строгий контроль степени и температуры деформации должен осуществляться не только при последних операциях, но и на протяжении всего процесса обработки сталей и сплавов.

Образование новых зерен и резкое снижение плотности дислокаций приводит к высвобождению основной доли накопленной в процессе холодной пластической деформации энергии в объеме металла. Это является термодинамическим стимулом рекристаллизации обработки. В результате рекристаллизации наклеп практи-

Тот же путь повышения вязкости, т. е. снижения порога хладноломкости достигается не только легированием никелем, но и использованием мелкого (№ 8—10) и ультрамелкого (№ 11—13) зерна. Измельчение зерна, как указывалось выше, приводит к снижению порога хладноломкости и, следовательно, к увеличению доли волокна в изломе стали. Измельчить зерно возможно, применяя высокие скорости нагрева, или высокотемпературной термомеханической обработкой, фиксируя закалкой состояние окончания стадии рекристаллизации обработки (до начала собирательной рекристаллизации).

разования новых зерен взамен волокнистой структуры деформированного металла. После завершения рекристаллизации обработки в процессе последующего нагрева происходит рост одних зерен за счет других. Этот процесс называется собирательной рекристаллизацией.

Это является термодинамическим стимулом рекристаллизации обработки. В результате рекристаллизации наклеп практически полностью снимается и свойства приближаются к их исходным значениям. Как видно из рис. 36, при рекристаллизации временное сопротивление разрыву и, особенно предел текучести резко снижаются, а пластичность б возрастает. Разупрочнение объясняется снятием искажения решетки и резким уменьшением плотности дислокаций. Плотность дислокаций после рекристаллизации снижается с 1010— 1012 до 10е—108 см~2. Наименьшую температуру начала рекристаллизации /п>р (рис. 36), при которой протекает рекристаллизация

Пользуясь коэффициентом а, легко подсчитать температуру рекристаллизации металлов обычной чистоты: для железа она будет около 450°С, для меди около 270°С, для алюминия около, 5°С. Для таких легкоплавких металлов, как цинк, олово, свинец, температура рекристаллизации ниже комнатной.

Кроме чистоты металла, минимальная температура рекристаллизации зависит также и от степени предшествующей деформации. Чем больше степень деформации, чем более искажена структура, тем менее она устойчива, тем больше ее стремление принять более устойчивое состояние. Следовательно, большая степень деформации облегчает процесс рекристаллизации и снижает минимальную температуру рекристаллизации.

Температура рекристаллизации имеет важное практическое значение. Чтобы восстановить структуру и свойства наклепанного металла (например, гари необходимости продолжить обработку давлением путем прокатки, протяжки, волочения и т. п.), его надо нагреть выше температуры рекристаллизации. Такая обра- -ботка называется рекристаллизационным отжигом (подробнее см. гл. XI).

Пластическое деформирование выше температуры рекристаллизации, хотя и приводит к упрочнению, но это упрочнение устраняется протекающим при этих температурах процессом рекристаллизации. Следует отметить, что рекристаллизация протекает не IBO время деформации, а сразу после ее окончания ,и тем быстрее, чем выше темпера^^При очень высокой температуре, значительно превышающей температуру рекристаллизации, она завершается в секунды и даже доли секунд.

„а наблюдается при нагреве выше температуры рек ристал лизации в данном случае выше 950°С*. Малые степени деформации (~5%) приводят к интен сивному росту зерна, и чем выше температура нагрева, тем больше рост зерна Однако такойР интенсивный рост зерна в слабодеформированном металле наблюдается лишь при быстром нагреве. Если нагрев проводить медленно Гоис 776) то процесс полигонизации успевает произойти и рост зерна, состоящий в 'объединении (слиянии) многих зерен в одно крупное, не происходит Протекает обычная рекристаллизация, т. с. возникновение центров и^ростиз них кристаллов, что не дает зерен-гигантов. Медленныи нагрев может быть заменен ступенчатым, причем выдержка должна быть на 30-50 С ниже тем пературы рекристаллизации.

Температура рекристаллизации данного сплава 960—980°С.

Увеличение в стали содержания углерода и легирующих элементов повышает температуру рекристаллизации. Температура отжига для достижения рекристаллизации по всему объему и для сокращения времени протекания процесса разупрочнения превышает температуру порога рекристаллизации. Для низкоуглеродистой (0,08— 0,20 % С) листовой стали, подвергаемой холодной штамповке, температура рекристаллизационного отжига составляет 6РО— 700 °С, продолжительность отжига 8—12 ч. Структура листа после отжига — зерно феррита овальной или округлой формы, размером 5—8-го балла. Отжиг калиброванных прутков (холодная протяжка) из высокоуглеродистой легированной стали (хромистой, хромокрем-нистой и др.) проводят при 730 °С. Продолжительность нагрева от 0,5 до 1,5 ч.

честь сопровождается двумя взаимно противоположными процессами: упрочнением и разупрочнением. Упрочнение (нагартовка) возникает в результате пластической деформации, а разупрочнение - в результате рекристаллизации. Температура рекристаллизации является температурной границей, выше которой наиболее полно проявляется ползучесть.

У легкоплавких металлов явление ползучести наблюдается при нормальных температурах, так как температура рекристаллизации у этих металлов (свинец, олово и др.) лежит ниже нуля. Далее, если при какой-то температуре, лежащей выше температуры рекристаллизации, напряжение, вызываемое нагрузкой, лежит ниже предела упругости металла при данной температуре, то это напряжение вызовет только упругие деформации и процесс ползучести не происходит.

На стадии подготовки к исследованию материал подвергается пластической деформации. Однако для выявления истинной роли легирования необходимо использовать материал без- следов пластической деформации. В соответствии с этим должна быть определена температура рекристаллизации и сплав отожжен при температуре выше температуры рекристаллизации.

Температура рекристаллизации в значительной степени зависит от чистоты сплава. Поскольку исследователи, как правило, работали со сплавами разной чистоты, использовать литературные данные для определения оптимальной температуры нагрева опытных сплавов под отжиг не представляется возможным.