12. Возврат и рекристаллизация. Последействие и релаксация

Рекристаллизация — процесс образования и роста, новых более равновесных зерен вме­сто деформированных.

В зависимости от температуры нагрева различают: первичную рекристаллизацию, вто­ричную рекристаллизацию, собира­тельную рекристаллизацию.

Первичная рекристаллизация (ре­кристаллизация обработки)— процесс об­разования зародышей новых менее иска­женных равноосных зерен в деформирован­ной матрице с ориентированной волокни­стой структурой и их последующего роста за счет перехода атомов от искаженных к неискаженным кристаллитам.

Вторичная рекристаллизация — про­цесс избирательного роста отдельных рекристаллизованных зерен при увеличении продолжительности рекристаллизационного отжига.

Собирательная рекристаллизация (рост зерен) — процесс роста новых рекристаллизованных зерен, следующий за пер­вичной рекристаллизацией». Состоит она в равномерном укрупнении структуры, воз­никшей при первичной рекристаллизации. При этом одна часть новых зерен растет за счет другой их части диффузионным пу­тем.

Возврат (отдых) — это процесс частичного разупрочнения и восстановления свойств. Согласно данным А. А. Бочвара возврат для чистых металлов начинается при температурах по­рядка (0,25—0,30) Т_пл, где Т_пл — температура плавления ме­талла по абсолютной шкале Кельвина. Примеси, растворимые в металле, повышают температуру возврата. Процесс возврата, если он происходит во время деформирования, не прекращает упрочне­ния при пластической деформации — упрочнение продолжает развиваться параллельно с возвратом, хотя интенсивность упроч­нения снижается. Возврат уменьшает искажения кристалличе­ской решетки, но не влияет на размеры и форму зерен и не препят­ствует образованию текстуры деформации. Возврат повышает сопротивление коррозии и снижает возможность самопроизволь­ного растрескивания холоднодеформированного металла. С увели­чением температуры скорость возврата увеличивается.

Подвергнем образец пластическому растяжению при степени деформации е, которой соответствует напряжение закрепим за­жимы испытательной машины, чтобы величина деформации оста­валась постоянной (рис. 75, а). Через некоторый промежуток вре­мени мы обнаружим, что величина напряжения уменьшится. На­блюдения показывают, что скорость изменения напряжения с тече­нием времени уменьшается, а сама величина напряжения асимпто­тически приближается к некоторому предельному значению. Опи­санный процесс уменьшения напряжений с течением времени при неизменной деформации называется релаксацией. Явление релаксации объясняется различием в скорости распространения упругой и пластической деформации в металлах. Релаксация напряжений т.е. переход упругой деформации в пластическую, может иметь место в тех случаях, когда в начале деформации пластическое течение отсутствует и наблюдается только упругая деформация. Явление релаксации осложняется рядом, физических процессов, протекающих в металле. Например, если в процессе нагружен и и температура выше той, при которой начинается релаксация, то ре­лаксация ускоряется, поскольку напряжения при рекристаллизации в большей или меньшей мере снимаются. Релаксация ускоря­ется за счет диффузии и самодиффузии, в результате которых про­исходит перераспределение напряжений. Для уменьшения релакса­ции в сплавы вводят такие компоненты, которые после соответстствующей термической обработки дают мелкодисперсные карбидные фазы, упрочняющие металл.

С явлением релаксации тесно связано явление последействии. Прервем внезапно процесс нагружения тела в некоторой точке, ко­торой соответствует степень деформации е\ (см. рис.75,б),и оста­вим напряжение постоянным. Обнаружим, что с течением времени деформация будет возрастать сначала быстро, а потом все медлен­ней, стремясь к некоторому предельному значению (см. правую часть рис. 75, б). Такое явление роста деформации при постоян­ном напряжении носит название последействия. Явление последейст­вия объясняется тем, что зерна, менее благоприятно расположенные по отношению к действующей растягивающей силе (или менее пластичные), получат дополнительные напряжения растяжения, а более пластичные - дополнительные напряжения сжатия. С тече­нием времени под влиянием растягивающих напряжений от внеш­ней силы и растягивающих дополнительных напряжений в менее пластичных зернах 'последние будут пластически деформировать­ся. При этом упругая деформация в них переходит в пластичес­кую, что и приводит к росту остаточной деформации при постоян­ной нагрузке, т. е. к явлению последействия. Если же деформацию сохранять заданной, то будет происходить падение нагрузки, т. е. релаксация.