Факторы, влияющие на размер зерна рекристаллизованного металла

Размер зерна рекристаллизованного металла существенно влияет на его свойства. Металлы и сплавы, имеющие мелкое зерно, обладают большей прочностью и вязкостью. В ряде случаев необходимо, чтобы металл имел крупное зерно. Например, при крупном зерне техническое железо и трансформаторная сталь обладают более высокими магнитными свойствами.

На размер зерна после рекристаллизации влияют следующие факторы: 1) размер исходного зерна: чем меньше его размер, тем меньше размер и рекристаллизованного зерна; 2) температура нагрева: с увеличением температуры размер зерна возрастает; 3) время нагрева: при увеличении продолжительности нагрева величина зерна возрастает; 4) степень деформации перед нагревом (рис. 4.2):

D

e

e4

e3

e1e кр

Dисх

Рис. 4.2. Влияние степени пластической деформации (e) на величину

рекристаллизованного зерна (D): D_исх – исходный размер зерна;

e _кр – критическая степень деформации

1) ε₁<ε _кр, t_н ≥ t_рек

При очень маленьких степенях деформации при нагреве рекристаллизации не происходит.

2) ε=ε _кр, t_н ≥ t_рек

При 3…15 % деформации в результате нагрева величина зерна резко возрастает и может в несколько раз превысить величину исходного зерна. Такую степень деформации называют критической. При сравнительно небольших степенях деформации в металле всегда есть зёрна, в которых деформация не начиналась. Поэтому рекристаллизация протекает не по механизму первичной рекристаллизации, связанной с возникновением новых зародышевых центров на границах зёрен. Роль зародышевых центров играют старые недеформированные зёрна. Такую рекристаллизацию называют бесцентровой.

3) ε₃>ε _кр, t_н ≥ t_рек

Если степень деформации увеличивается по сравнению с критической, то количество недеформированных зёрен уменьшается и поэтому постепенно бесцентровая рекристаллизация переходит в обычную первичную рекристаллизацию, которую иногда называют центровой.

4) ε₄>>ε _кр, t_н ≥ t_рек

При больших степенях деформации в результате нагрева происходит только первичная рекристаллизация. При этом, чем больше степень деформации, тем больше возникает зародышевых центров. Следовательно, зерно получается более мелким. Таким образом, критической называют минимальную степень деформации, начиная с которой при нагреве становится возможным процесс рекристаллизации.