§ 2. Разупрочнение
деформированных металлов и сплавов при нагреве
Состояние упрочненного или
наклепанного деформацией металла термодинамически неустойчиво при всех
температурах. Переход металла в более стабильное состояние с меньшей
свободной энергией является термически активированным процессом. Дефекты
решетки, внесенные деформацией, при нагреве металла устраняются в
результате элементарных процессов, совершающихся в разных
температурных интервалах с неодинаковыми скоростью и энергией
активации. К этим процессам следует отнести: диффузию точечных дефектов,
их аннигиляцию и сток в дислокации и границы зерен; перераспределение
и аннигиляцию дислокаций путем простого и поперечного скольжения и
переползания; формирование малоугловых границ; перемещение (миграцию)
субзеренных малоугловых и межзеренных высокоугловых границ с
поглощением дефектов; рост зерен путем миграции границ для снижения
зернограничной поверхностной энергии. В зависимости от температуры,
скорости и продолжительности нагрева, а также условий и степени
предварительной деформации эти процессы совершаются последовательно
или накладываются один на другой.
Различают следующие процессы
разупрочнения наклепанных металлов и сплавов при нагреве: возврат и
рекристаллизацию. Если они совершаются после деформации (холодной или
горячей) при осуществлении специального нагрева, то называются
статическими, если же протекают непосредственно в процессе деформации
(горячей) — ди намическими.
Возвратом называют совокупность
процессов изменения плотности и распределения дефектов в деформированных
кристаллах до начала рекристаллизации. Он включает две стадии: уменьшения
концентрации точечных дефектов и перераспределения дислокаций без
возникновения новых границ — отдых и перераспределения
дислокаций с образованием малоугловых границ —
полигонизацию.
Основные структурные изменения в
деформированном металле на стадии отдыха заключаются в уменьшении
количества точечных дефектов — вакансий и межузельных атомов в
результате их взаимного уничтожения при встрече (аннигиляции) и стока к
дислокациям, границам зерен и внешней поверхности. Механизмы миграции
точечных дефектов и взаимодействия их с другими дефектами подробно
рассмотрены в гл. 3 разд. I. Примесные атомы затрудняют диффузию
вакансий, что замедляет отдых. Нагрев металла активизирует
переползание дислокаций. При встрече дислокаций разных знаков они
аннигилируют и плотность их в металле несколько уменьшается. Некоторые
дислокации продвигаются на небольшие расстояния и изгибаются. На
стадии отдыха новые субграницы или границы не образуются. Этот
процесс не имеет инкубационного периода, т. е. перестройка дефектов
решетки начинается сразу же во время нагрева металла.
Изменение количества дефектов на
стадии отдыха подтверждается выделением энергии в виде тепла, увеличением
плотности металла,
