» » Различие между отдыхом и рекристаллизацией
22.01.2015

Механическое воздействие преимущественно из-за холодной деформации, а также и вследствие облучения существенно нарушает состояние упорядоченности решетки. При деформации плотность дислокаций возрастает на несколько порядков, например от 10в8 l/см2 в подвергнутых неполному отжигу металлах до 10в12 l/см2 в сильно холоднодеформированном состоянии. Нарушения в упорядоченности решетки проявляются благодаря возрастающим препятствиям деформации, которые получаются из взаимодействий дислокаций между собой и с другими дефектами.
При достаточно высокой степени деформации подвижность дислокаций, наконец, настолько снижается, что дальнейшая деформация невозможна. Деформируемость исчерпана. Внешние силы выше предела текучести, поэтому больше не могут в материале пластически преобразовываться. Образуются внутренние поверхности, т.е. трещины. и разрывы. Уменьшение вязкости и увеличение твердости, предела текучести и прочности соответствуют увеличению внутренней энергии и свободной энергии Гиббса, как следствие высокой плотности дефектов. Материал находится поэтому в напряженном состоянии и вне термодинамического равновесия. Это проявляется также в том, что холоднодеформированные материалы менее прочны, чем материалы в состоянии неполного отжига.
Материалы в холоднодеформированном состоянии более подвержены коррозии, имеют более высокое электрическое сопротивление и демонстрируют большую выделяющуюся теплоту при растворении. Удельный вес материала снижается благодаря высокой плотности дефектов. Если в таком холоднодеформированном материале подвижность атомов увеличивается благодаря повышению температуры, то они стремятся из своего положения неравновесия, занятого в данном напряженном состоянии, занять снова положение равновесия в решетке или приблизиться к нему.
Перемещение атомов при этом принципиально возможно по двум различным механизмам.
1. Равномерно и без инкубационного периода самозалечиваются нуль-мерные дефекты во всем объеме материала, причем уровень напряженного состояния непрерывно снижается. Существующие ориентации решетки не изменяются. При более высокой плотности дефектов, особенно после холодной деформации, напряженное состояние и тем самым повышенная плотность энергии не исчезают.
2. Небольшие зоны решетки, отличающиеся особенно высокой энергией искажений, преобразуются и образуют маленькие свободные от дислокаций зоны, которые соответствуют состоянию равновесия. При достаточной величине этих зон они действуют как зародыши, способные к росту, которые распространяются и на двигающихся границах которых происходит перекристаллизация.
Различие между отдыхом и рекристаллизацией

Первый, непрерывно протекающий процесс называется отдыхом (отпуском), второй, прерывный, протекающий через образование зародышей (центров рекристаллизации) и рост зародышей, называется рекристаллизацией (рис. 8.1.1). Протекание отдыха не связано ни с определенным температурным порогом, ни с критической плотностью дефектов (деформация).
Чем сильнее искажения решетки, тем меньше действие эффекта отдыха. Небольшие плотности дефектов самоисчезают в значительной степени в процессе отдыха, в то время как высокие плотности дефектов могут лишь несколько снижаться (рис. 8.1.2). Внесение рекристаллизации требует критической степени деформации и превышения температурного порога температуры рекристаллизации. После инкубационного периода из зародышей рекристаллизации происходит полное образование новой структуры. В холоднодеформированных материалах достигаются при этом снова свойства недеформированного материала. Для достижения высокой степени холодной деформации многократно может осуществляться смена холодной деформации и рекристаллизации.
Различие между отдыхом и рекристаллизацией

Могут ли и в такой степени быть устранены дефекты благодаря отдыху, зависит от типа дефектов или энергии дефектов.
Дефекты, которые могут образовываться, соответственно существовать в термодинамическом равновесии, т.е. преимущественно нуль-мерные дефекты, подвержены отдыху, дислокации же подвержены отдыху лишь в незначительной мере. Таким образом, благодаря облучению или закалке внедренные дефекты могут быстрее самозалечиваться, чем более высокие плотности дислокаций, созданные деформацией.
Наблюдение за снижением электрического сопротивления, обусловленного дефектами, в зависимости от температуры отжига, показывает, что определенным температурам может быть подчинено самозалечивание определенных видов дефектов (рис. 8.1.3). Эта зависимость соответствует при этом различному уровню энергии дефектов. Так, на меди может соотноситься самозалечивание различных типов дефектов, соответственно необходимая для этого энергия активации коррелирует с изменением электрического сопротивления.
Согласно данным Ван Бюрена различные степени изменения сопротивления соответственно зависят от энергии активации и происходят в следующем порядке:
- самозалечивание соседних пар Френкеля; - самозалечивание удаленных пар Френкеля;
- перемещение атомов междоузлий;
- перемещение вакансий.
Различие между отдыхом и рекристаллизацией

Ступень "самодиффузия" соответствует энергии активации для переползания дислокаций и представляет также отдых механических свойств или начало рекристаллизации благодаря перегруппировке дислокаций. Наступление перегруппировок дислокаций вследствие переползания у металлов с высокой энергией дефектов упаковки легче, чем у металлов с низкой.
Как уже излагалось, материалы с низкой энергией дефектов упаковки имеют склонность закреплять дефекты упаковки, которые ограничиваются полудислокациями. Такие дислокации теряют способность переползать. Тем самым эти материалы имеют одновременно более высокое сопротивление против деформации при высоких температурах, т.е. против ползучести. Из этой зависимости вытекает, что материалы с низкой жаропрочностью, т.е. с высокой энергией дефектов упаковки и соответственно с незначительным расщеплением, легче рекристаллизуются, чем материалы с высокой жаропрочностью.