» » Влияние температуры на уровень упрочнения
27.12.2014

Все виды упрочнения, связанные с повышением внутренней энергии металла и блокировкой дислокаций, посредством перемещения которых осуществляется пластическая деформация, в большой степени зависят от температуры. Например, примесные атмосферы Коттрелла рассеиваются при температурах, превышающих температуру насыщения T1, которая определяется соотношением
Влияние температуры на уровень упрочнения

где U(R) — энергия упругого взаимодействия дислокации с атомами примесей (см. уравнение (4)). Для атомов кремния в решетке алюминия Крюссар привел следующие значения: Umax≈0,1 эв, T1≈500°K.
Вероятность образования атмосфер Сноека также зависит от температуры, поскольку уменьшение удельной энергии дислокаций при образовании атмосферы определяется выражением
Влияние температуры на уровень упрочнения

где K=41 — константа для углерода в α-железе; а — параметр решетки.
С повышением температуры возрастает тенденция к равномерному распределению примесных атомов в объеме, что уменьшает эффективность легирования как упрочняющего фактора, в особенности при малых концентрациях примеси.
Упрочнение, создаваемое при термической обработке, также уменьшается с повышением температуры в результате протекания диффузионных процессов, приводящих к разупрочнению. Среди этих процессов наибольшее значение для практики имеют распад метастабильных фаз, коагуляция дисперсных частиц, полигонизация, первичная рекристаллизация и рост зерен.
В случае механического (деформационного) упрочнения при повышенных температурах всегда происходят термически активируемые процессы разупрочнения (отдых, полигонизация, первичная рекристаллизация). От скорости процессов зависит устойчивость упрочненного состояния материала. Чтобы выяснить, какие факторы способствуют повышению термической стабильности упрочнения в металлах и сплавах, надежнее всего изучать влияние этих факторов на скорость процессов разупрочнения. В этом свете легирование, используемое в практике получения жаропрочных сплавов, может играть двоякую роль: упрочнять металл, т. е. затруднять процесс пластической деформации, и тормозить термически активируемые процессы, ответственные за разупрочнение.
В последние годы во многих странах тщательно изучаются закономерности указанных процессов в различных классах металлических материалов. Исходя из сложившихся представлений диффузионные процессы разупрочнения можно классифицировать следующим образом.
Отдых связан с перемещением и аннигиляцией точечных дефектов (вакансий, дислоцированных атомов) и сопровождается возвратом физических свойств (например, электросопротивления).
Полигонизация включает процессы формирования и миграции субграниц вследствие перемещения и аннигиляции дислокаций.
Первичная рекристаллизация состоит в образовании сильно разориентированных (высокоугольных) границ, отделяющих от деформированной матрицы относительно совершенные по структуре кристаллиты (центры рекристаллизации). При рекристаллизации изменяется текстура матрицы.
Рост зерен наблюдается после завершения первичной рекристаллизации и сопровождается уменьшением суммарной протяженности высокоугольных границ. Следует различать две разновидности роста зерен: собирательную и вторичную рекристаллизацию (или, соответственно, нормальный и аномальный рост зерен).
При собирательной рекристаллизации увеличивается наиболее вероятный размер зерен без существенного изменения формы статистических кривых распределения зерен по размерам. При вторичной рекристаллизации заметно изменяется форма кривых распределения в результате увеличения вклада крупных зерен в частотное распределение.
Температурная зависимость скоростей всех отмеченных процессов носит экспоненциальный характер, однако температурный коэффициент ее далеко не всегда совпадает с энергией активации контролирующего процесса диффузии (в объеме или по границам зерен), что обусловлено не только физической природой того или иного процесса разупрочнения, но и другими факторами (например, чистотой металла и др.).