Рекристаллизация

Рекристаллизация протекает особенно интенсивно в пластически деформированных материалах. Скорость рекристаллизации экспоненциально возрастает с повышением температуры. Температура рекристаллизации зависит от состава сплава. Температура начала рекристаллизации определяет температурный уровень разупрочнения металлов и сплавов и убывает с увеличение степени деформации и продолжительности отжига. В поликристаллических материалах, не испытывающих фазовой перекристаллизации, деформация и последующая рекристаллизация являются средством изменения структуры, и, следовательно, структурно чувствительных, механических и физических свойств и их анизотропии.

Различают 3 стадии рекристаллизации: первичная, собирательная и вторичная.

Первичная рекристаллизация, сопровождается образованием новых неискаженных кристаллитов в деформированном материале. Происходит формирование областей, свободных от дислокаций или значительно более совершенных, чем окружающая матрица (зародышей или центров рекристаллизации), и отделенных от нее границами с большими углами разориентировки. Зародыши рекристаллизации растут за счет окружающей деформированной матрицы. Зародыши формируются, как правило, при росте субзерен, оформившихся при полигонизации. При первичной рекристаллизации происходит наиболее радикальное восстановление структуры и свойств недеформированного материала.

Собирательная рекристаллизация, сопровождается увеличением средней величины зерна за счет роста неискаженных зерен за счет друг друга. Основной движущей силой собирательной рекристаллизации является стремление к уменьшению энергии границ зерен за счет уменьшения их протяженности.

Вторичная рекристаллизация, при которой только отдельные зерна оказываются способными расти со значительно большей скоростью, чем другие, т. е. играть роль вторичных центров, тогда как при собирательной рекристаллизации таких зерен нет. В ходе вторичной рекристаллизации структура характеризуется различными размерами зерен (разнозернистость).

Рекристаллизация переводит вещество в состояние с большей термодинамической устойчивостью: при первичной рекристаллизации это происходит за счет уменьшения искажений, внесенных деформацией, при собирательной и вторичной рекристаллизации - за счет уменьшения суммарной поверхности границ между зернами.

Рекристаллизация устраняет структурные дефекты, изменяет размеры зерен и может изменить их кристаллографическую ориентацию (текстуру). С помощью рекристаллизации текстурой можно управлять. Ориентировка рекристаллизированных зерен может повторять текстуру исходного деформированного материала или закономерно от нее отличаться. С помощью рекристаллизации можно также устранить текстуру деформации и сделать материал изотропным. Текстурные изменения происходят на стадиях первичной и вторичной рекристаллизации. Огромное значение имеет текстурообразование при рекристаллизации трансформаторной и электротехнической стали.

После рекристаллизационного отжига текстура деформации меняется на текстуру рекристаллизации. Как правило, это сопровождается резким направленным ростом зерна. Увеличение размеров зерна, т. е. снижение механических свойств, может вызвать также слишком большая температура отжига или большая выдержка. Поэтому при назначении режимов отжига необходимо использовать диаграмму рекристаллизации, показывающей зависимость величины зерна от технологических параметров. Магнитотвердые ферриты и металлические сплавы должны быть мелкозернистыми, а магнитомягкие — крупнозернистыми.

Рекристаллизационный отжиг может применяться как предварительная, промежуточная или окончательная термообработка. Как предварительная термообработка он применяется перед холодной деформацией, если исходное состояние металла неравновесное и имеет какую-то степень упрочнения. Как промежуточная операция рекристаллизационный отжиг применяется между операциями холодной деформации. Рекристаллизация изменяет все структурно-чувствительные свойства деформированного материала и часто восстанавливает исходные структуру, текстуру и свойства. Иногда структура и текстура после рекристаллизации отличаются от исходных, соответственно отличаются и свойства.