Итак, с повышением температуры резко увеличивается скорость окисления, а условия удаления окислов существенно облегчаются только при нагреве выше температуры их плавления (что при сварке давлением осуществимо для материалов, дающих легкоплавкие окислы).

Нагрев существенно не влияет на термодинамические условия схватывания (и сварки) в твердой фазе. Оба члена в уравнении (1): энергия поверхности Fn и энергия межзеренной границы Fep мало изменяются с ростом температуры. Температурный коэффициент Fn (для меди, серебра и золота) составляет (0,43 ч- 0,6) эрг/см2 X X град — повышение температуры на 100° С ведет к снижению Fn на 43—60 эрг/см2, или на 3—4%. Д. Мак Лин [102] считает, что температурный коэффициент для Fap должен быть того же порядка, что и для Fn. Поэтому нет оснований ожидать, что как для одноименных, так и для разноименных металлов знак AF в уравнении (1) изменится при изменении температуры и процесс сварки, экзотермический при одной температуре, станет эндотермическим при другой. Иногда при нагреве двух металлов выше температуры плавления одного из них энергия межфазной границы может, в виде исключения, резко возрасти. Такое аномальное поведение наблюдается в сочетании железа с серебром, для которых энергия границы AgM —Fem в 4 раза выше энергии границы Agm —t Fem [102]. В связи с этим жидкое серебро не смачивает железо, но прекрасно сваривается с ним в твердом состоянии.

Очевидно, что повышение температуры резко ускоряет все процессы образования активных центров, связанные с термической активацией (см. § 3, гл. I). При оценке роли нагрева надо иметь в виду, что энергия активации объемной и поверхностной самодиффузии относительно велика и заметное проявление диффузии начинается только при температуре .начала рекристаллизации (приблизительно 0,4 Тпл К). Однако перемещение вакансий и дислоцированных атомов, требующее значительно меньшей энергии активации и также способное создавать активные центры, может быть заметным и при значительно более низких температурах. Энергия активации в ккал/моль различных процессов, происходящих в меди, приведена ниже [20].

Объемная самодиффузия. 47

Перемещение вакансии . 23

Перемещение парной вакансии. 9,2

Перемещение дислоцированного атома .1,6—6,2

Количество дислоцированных атомов в металле (в частности, в меди) обычно мало, и нет данных, подтверждающих возможность их появления при пластической деформации [20]. Однако концентрация вакансий, в особенности в закаленном или наклепанном металле, может быть высокой. Перемещение вакансий при нагреве металла с неравновесной их концентрацией, по-видимому, может

быть одним из важных источников образования активных центров. Так, в работе [190] неблагоприятное влияние малых добавок меди на условия холодной сварки серебра (рис. 32, б)связывается с понижением подвижности вакансий. Небольшая энергия активации движения вакансий может приводить к тому, что нагрев существенно ниже температуры рекристаллизации уже изменит условия сварки (необходимую степень пластической деформации).

Создание активных центров возможно и без пластической деформации в результате термической активации (см. гл. I). Однако в условиях сварки давлением металлов важнейшее значение, вероятно, имеет дислокационный механизм. Повышение температуры существенно влияет на зарождение, движение и уничтожение (аннигиляцию) дислокаций при пластической деформации, а при высоких температурах — и без нее. Степень пластической деформации е связана с суммарным пробегом дислокаций (N1) зависимостью

где N — плотность дислокаций в l/см2,1 — средняя длина пробега дислокаций в см; b — вектор Бюргерса в см. Поэтому при любой температуре и любой плотности дислокаций, которая при холодной • деформации металла в результате наклепа значительно выше, чем в условиях деформации при Т ТреКр, одинаковой деформации будет соответствовать одинаковый суммарный пробег дислокаций (вектор b близок к периоду кристаллической решетки и с нагревом мало изменяется). Однако в целом скорость образования активных центров с повышением температуры, безусловно, растет за счет увеличивающейся роли процесса термической активации.

Образование прочного соединения затрудняется, если металл склонен в условиях сварки к хрупкому разрушению (см.§ 3, гл. III). С нагревом опасность такого разрушения уменьшается. Температура перехода от вязкого к хрупкому разрушению (температура хладнохрупкости Тх) зависит от рода металла (или сплава), его состояния (структуры, степени наклепа) и от схемы напряженного состояния. Если для железа и его сплавов Тх изменяется от Т = — 100° С (для кремнистого железа) до —250° С (для аустенитной стали), то для чистого хрома Т ^ 80° С, молибдена ~ 70° С и вольфрама -~ 340° С. Температура Тх сильно зависит от чистоты металла, в первую очередь по примесям внедрения. Очень высокая чистота позволяет, например, получить хром и молибден, пластичные при комнатной температуре. В кристаллах с чисто ковалент-ной связью (германий,кремний) движение дислокаций без разрушения этих связей возможно только при нагреве выше температуры рекристаллизации [143].

Температура выше Тх облегчает сохранение узлов схватывания, а при нагреве существенно выше температуры рекристаллизации релаксация остаточных напряжений в еще большей степени