0,07 % От степени холодной пластической деформации

содержанием углерода менее 0,3 % контроль по величине дает вполне удовлетворительные результаты. Однако для сталей с повышенным (более 0,3 %) содержанием углерода при увеличении степени деформации более (10-15) % рост коэрцитивной силы резко замедляется, что затрудняет использование её для контроля прочностных свойств. Другие магнитные характеристики пока не нашли широкого применения для контроля либо из-за неоднозначной связи со степенью деформации (или с механическими свойствами), либо из-за сложности их экспериментального определения.

Влияние нагрева на строение и свойства деформированного металла. Пластическая деформация приводит металл в структурно неустойчивое состояние. Самопроизвольно должны происходить явления, возвращающие металл в более устойчивое структурное состояние.

К самопроизвольным процессам, которые приводят пластически деформированный металл к более устойчивому состоянию, относятся снятие искажения кристаллической решетки и другие внутризеренные процессы и рост зерен. Первое не требует высокой температуры, так как при этом происходит незначительное перемещение атомов.

Происходящие при отжиге процессы перераспределения и уменьшения концентрации структурных несовершенств в порядке повышения температуры делятся на следующие стадии: возврат, полигонизация, рекристаллизация (первичная; собирательная или вторичная).

Уже небольшой нагрев (для железа 300 – 400 ^оС) снимает искажения решетки (как результат многочисленных субмикропроцессов – уменьшение плотности дислокаций в результате их взаимного уничтожения, так называемая аннигиляция, слияние блоков, уменьшение внутренних напряжений, уменьшение количества вакансий и т.д.). Снятие искажений решетки в процессе нагрева деформированного металла называется возвратом или отдыхом. В результате твердость и прочность несколько понижаются (на 20 – 30 % по сравнению с исходными), а пластичность возрастает.

Наряду с отдыхом (возвратом) может происходить еще так называемый процесс полигонизации, заключающийся в том, что беспорядочно расположенные внутри зерна дислокации собираются, образуя сетку и создавая ячеистую структуру, которая может быть устойчивой и может затруднить процессы, развивающиеся при более высокой температуре. Рекристаллизация, т.е. образование новых зерен, протекает при более высоких температурах, чем возврат и полигонизация, может начаться с заметной скоростью после нагрева выше определенной температуры. Сопоставление температур рекристаллизации различных металлов показывает, что между минимальной температурой рекристаллизации и температурой плавления существует простая зависимость

(- абсолютная температура рекристаллизации; – коэффициент, зависящий от чистоты металла). Температура рекристаллизации сплавов, как правило, выше температуры рекристаллизации чистых металлов и в некоторых случаях достигает 0,8.

После того как рекристаллизация (I стадия) завершена, строение металла и его свойства становятся прежними, т.е. которые он имел до деформации. Схема процессов, происходящих при нагреве наклепанного металла, представлена на рис. 2.44. Обработка давлением (пластическая деформация) ниже температуры рекристаллизации вызывает наклеп и называется холодной обработкой.

Рис. 2.44. Схема изменения строения деформированного металла при нагреве

В соответствии с описанными выше процессами изменения строения наклепанного металла при его нагреве следует ожидать и соответствующего изменения свойств. По мере повышения температуры твердость сначала слегка снижается вследствие явлений возврата. После отжига при температуре, несколько превышающей температуру рекристаллизации, твердость резко падает и достигает исходного значения (значения твердости до наклепа). Эта температура и есть минимальная температура рекристаллизации, или порог рекристаллизации (рис. 2.45). Аналогично изменению твердости изменяются и другие показатели прочности (предел прочности, предел текучести). На рис. 2.45 показаны также изменения пластичности ().

Рис. 2.45. Изменение механических свойств холоднодеформированного железа в зависимости от температуры отжига

При возврате происходит перераспределение и уменьшение концентрации точечных дефектов путем аннигиляции и стока к дислокациям и границам зерен, а также перераспределение дислокаций. На начальных стадиях возврата частично восстанавливается плотность металла. Механические свойства остаются практически неизменными. Возврат, связанный с перераспределением и аннигиляцией дислокаций, приводит к изменению механических свойств. Если деформация была ограничена стадией легкого скольжения, то при возврате механические свойства восстанавливаются практически полностью. Возврат, связанный с перераспределением дислокаций и образованием более устойчивых дислокационных конфигураций, может привести к повышению твердости и сопротивления малым пластическим деформациям. В сталях этот эффект существенно усиливается закреплением дислокаций примесями (деформационное старение).

Полигонизация приводит к уменьшению плотности дислокаций и образованию субзерен, окруженных магоугловыми границами, и укрупнению субзерен путем миграции субграниц или коалесценции группы соседних субзерен.

Отжиг сталей при температурах меньше температуры рекристаллизации несколько снижает временное сопротивление разрыву , предел текучести, твердость и повышает пластичность. Однако, в ряде случаев, нагрев после холодной пластической деформации увеличивает твердость и прочность благодаря деформационному старению.

При рекристаллизации образуются новые, в основном свободные от напряжений и имеющие гораздо меньшую твердость зерна, которые растут за счет деформированной матрицы и отделены от нее границами с большими углами разориентировки. После окончания первичной рекристаллизации (после исчезновения деформированной матрицы) дальнейший нагрев вызывает рост зерен, попавших в "привилегированные" условия, за счет исчезновения других зерен (вторичная рекристаллизация). Возможно равномерное подрастание образовавшихся в результате первичной рекристаллизации зерен (собирательная рекристаллизация).

Изменение структуры деформированных сталей при рекристаллизации сопровождается восстановлением механических свойств до значений, которыми стали обладали перед пластической деформацией. Чаще в результате рекристаллизации можно получить структуру и свойства, существенно отличающиеся от исходных. Это связано с разной степенью влияния различного типа дефектов на то или иное свойство и с различной подвижностью этих дефектов. Рекристаллизация сопровождается не только изменением степени структурного совершенства зерен, их размеров и формы, но и изменением их кристаллографической ориентировки, т.е. текстуры, и, следовательно, изменением анизотропии свойств. Текстура рекристаллизации может быть идентична текстуре деформации или закономерно от нее отличаться.

Рис. 2.46 Зависимость прочностных и магнитных свойств холодно-