Рекристаллизация сплавов. 
Физика металлов. 
Рекристаллизация металлов и сплавов

Рекристаллизация твердых растворов

Температура начала рекристаллизации (Т_р^и) и ее кинетика (скорость зарождения и роста центров рекристаллизации, скорость миграции границ рскристаллизованных зерен) зависят от многих факторов, в число которых входят прежде всего кристаллическая решетка металла (фазовых составляющих), их физические и химические свойства, параметры деформации, зеренная и дислокационная структуры металла в деформированном состоянии, свойства его дислокаций, особенности их взаимодействия с границами зерен и другими дефектами структуры. Перечень этих факторов можно продолжить, а можно в первом приближении и ограничиться (не очень обоснованно) четырьмя [1, с. 183].

Анализ результатов большого числа исследований рекристаллизации твердых растворов замещения с низким (менее двух атомных процентов) содержанием второго компонента свидетельствует, что малые концентрации примесей в подавляющем большинстве случаев повышают Т_р^н, причем наиболее сильно действуют малорастворимые примеси мегашюв и мегаллоидов с другим типом решегки и большой разницей атомных радиусов примеси и основы сплава.

Обоснованной причиной повышения Т_р^н представляется влияние атомов второго компонента на образование зародышей рекристаллизации перераспределением дислокаций и/или на их рост (миграцию малоугловых границ). Иными словами, торможение дислокаций атмосферами примесных атомов — повышение энергии активации движения дислокаций вместе с атмосферами (примеси перемещаются диффузией) или отрыва дислокаций от атмосфер. Уменьшение подвижности дислокаций в результате уменьшения ЭДУ при малой концентрации второго компонента нереально.

Влияние второго компонента на Т_Р^И концентрированных твердых растворов замещения неоднозначно: наблюдается и повышение ее при легировании металлами с более высокой температурой плавления, и понижение.

Для сплавов с ГЦК-решеткой наиболее существенно изменение при легировании упругих модулей (в их величине «запрятана» энергия межатомного взаимодействия), энергии дефектов упаковки и коэффициента диффузии. Первый из этих факторов определяет вклад полей упругих напряжении дислокации в запасенную энергию. Второй — способность дислокаций к пересечению, поперечному скольжению, переползанию и образованию атмосфер Сузуки. Изменение коэффициента диффузии сказывается на переползании дислокаций и на движении дислокаций с атмосферами примесных атомов, что определяет скорость зарождения центров рекристаллизации и их роста, а на следующих стадиях — скорость миграции межзеренных 1раниц. Анализ этих факторов позволяет непротиворечиво объяснить многие экспериментально установленные закономерности рекристаллизации концентрированных сплавов с ГЦКрешеткой.

У твердых растворов замещения с ОЦК-решеткой роль этих факторов в определении скорости рекристаллизации несколько иная. Прежде всего, модуль сдвига^[1] у них значительно больше, чем у сплавов с ГЦК-рсшсткой, и при легировании изменяется относительно слабо, что обусловливает большой вклад дислокаций и границ зерен в запасенную энергию (и не только за счет энергии их полей напряжений). Велика у этих сплавов и энергия дефектов упаковки — пересечение и поперечное скольжение дислокаций идут легко. В этом же направлении влияет и большой коэффициент диффузии, определяющий подвижность вакансий, а следовательно, и переползание дислокаций. Образование при отжиге хорошо развитой ячеистой структуры — характерная особенность возврата сплавов с ОЦК-решеткой.

На параметры возврата и рекристаллизации твердых растворов внедрения и внедрения-замещения сильно влияет упругое взаимодействие примесей внедрения с решеточными и зернограничными дислокациями, обусловленное малым размером октаэдрических пор в ОЦК-кристалле. Атмосферы Коттрелла в таких сплавах образуются уже при отогреве до комнатной температуры, но термически они менее устойчивы, чем атмосферы Сузуки в ГЦК-сплавах, и при отжиге «растворяются» значительно легче.

Если полагать, что свойствами металла, определяющими параметры возврата и рекристаллизации, в первом приближении являются упругие константы, энергия дефекта упаковки и коэффициент диффузии, то концентрированные твердые растворы замещения с ГЦК-решеткой и твердые растворы внедрения являются своего рода «крайними случаями»: у первых все эти свойства малы, у вторых велики.

• [1] Величина модуля сдвига (макрохарактеристика кристалла) — производнаяот энергии межатомного взаимодействия.