Artur Rembowski

Zmiany mikrostruktury

zachodzące podczas

odkształcenia i wyżarzania



Przemiany podczas wyżarzania po

odkształceniu



Procesy zdrowienia



Rekrystalizacja



Zarodkowanie



Temperatura rekrystalizacji i odkształcenie

krytyczne



Wzrost ziarn i rekrystalizacja wtórna

Spis treści:



Technologie wytwarzania większości wyrobów

obejmują przeróbkę plastyczna na zimno lub
na gorąco. Umowna temp. odgraniczająca te
dwa rodzaje odkształcenia nazywa się temp.
rekrystalizacji wynosi około 0,4 temp.
topnienia. W wyniku odkształcenia na zimno
materiał ulega umocnieniu. Wytworzona
mikrostruktura jest silnie zdefektowana, a
stan ten jest określony mianem stanu
równowagi nietrwałej

Przemiany podczas wyżarzania po
odkształceniu

Aby umożliwić dalszą przeróbkę plastyczna,

konieczne jest przeprowadzenie wyżarzania
rekrystalizującego. W czasie rekrystalizacji
dochodzi do odbudowy struktury poprzez
tworzenie się nowych nieodkształconych ziarn.
Podczas wyżarzania materiału odkształconego
zmiany struktury, zachodzą zwykle w trzech
etapach:



Zdrowienia



Rekrystalizacji



Rozrostu ziarn

Zdrowienie jest etapem przemian

zachodzących podczas nagrzewania lub
wygrzania materiału odkształconego
plastycznie w zakresie temp. poniżej temp.
rekrystalizacji

Procesy zdrowienia

W pierwszej kolejności w strukturze następuje

istotne zmniejszenie koncentracji defektów
punktowych (wakancji i atomów w pozycjach
międzywęzłowych) poprzez ich dyfuzje i
anihilacje. Początkowo powstaje komórkowa
struktura dyslokacyjna o malejącej z upływem
czasu wygrzewania gęstości dyslokacji w
splotach wewnątrz komórek, która następnie
przekształca się w strukturę podziarn z
dyslokacyjnymi granicami małego kata.

Spadek koncentracji defektów punktowych,

zmniejszenie gęstości i pewne
uporządkowanie dyslokacji, powodują
odnowienie się takich własności fizycznych,
jak



przewodność elektryczna



Przenikalność



Podatność magnetyczna

Rekrystalizacja:
jest to proces zachodzący w metalach

podczas wyżarzania rekrystalizującego,
którego efektem jest odbudowa struktury
krystalicznej metalu po zgniocie i
przywrócenie mu pierwotnych właściwości
fizycznych i mechanicznych.

Etapy rekrystalizacji:



zdrowienie i poligonizacja



rozrost ziarn

Rekrystalizacja

Zarodkowanie polega na tworzeniu się

małych obszarów o niemal doskonałej
strukturze krystalicznej, zdolnych do ciągłego
wzrostu kosztem odkształconej osnowy.

Zarodkowanie

Mechanizmy tworzenia zarodków zależą od:



Struktura materiału po odkształceniu



Wielkość energii zmagazynowanej



Temperatura wyżarzania rekrystalizującego

Do podstawowych mechanizmów zarodkowania

zaliczamy:



Zarodkowanie poprzez migracje granic ziarn
pierwotnych



Zarodkowanie na drodze wzrostu podziarn
poprzez ich koalescencję lub migrację granic
podziarn.

Proces rekrystalizacji zachodzi przy temp.

wyższych niż zdrowienie tzw. temperatury
rekrystalizacji. Temperatura rekrystalizacji jest
pojęciem umownym i nie może być jednoznacznie
określona, gdyż zależy od wielu czynników takich
jak: temp. topnienia, czystość metalu, skład
metalu itp. Relacja pomiędzy temperaturami
topnienia i rekrystalizacji dla metali o czystości
technicznej jest wyrażona wzorem:

T

r

= 0,4T

t

[K]

Temperatura rekrystalizacji i
odkształcenie krytyczne

Szybkość rekrystalizacji uzależniona jest od

dwóch niezależnych procesów:



Szybkości tworzenia zarodków



Szybkości ich wzrostu

Jeżeli szybkość tworzenia zarodków jest duża,

a ich wzrost powolny to powstaje drobne
ziarno i na odwrót.



Wzrost ziarn jest procesem strukturalnym,

który zachodzi podczas wyżarzania materiału
rekrystalizacji pierwotnej tj. od momentu
wyczerpania zdefektowanej osnowy i
zetknięcia się zrekrystalizowanych ziarn.

Wzrost ziarn i rekrystalizacja wtórna

Siłą pędną rozrostu ziarn jest dążenie do obniżenia

energii powierzchniowej granic ziarn poprzez wzrost
przeciętnej wielkości nowo utworzonych ziarn w
miarę upływu czasu.

Wyróżnia się dwa rodzaje tego procesu:



Normalny rozrost ziarn, który polega na ciągłym
wzroście ziarn w taki sposób, że ich wielkość rośnie
jednakowo w całej objętości materiału; kształt ziarn
oraz rozkład ich wielkości zostają zachowane, lecz
krzywa rozkładu przesuwa się w kierunku większych
wielkości ziarna.



Anomalny (nieciągły) rozrost ziarn, zwany również
rekrystalizacją wtórną, polega na wzroście niewielkiej
liczby dużych ziarn kosztem ziarn powstałych,
których wielkość prawie nie ulega zmianie.

Normalny rozrost ziarn w metalach i stopach

jednofazowych jest wynikiem dążenia układu
do wystąpienia równowagi napięć
powierzchniowych granic ziarn na
krawędziach i w narożach ziarn. Ma to miejsce
wtedy, kiedy kąt pomiędzy granicami trzech
stykających się ziarn wynosi 120 stopni.



www.wikipedia .pl



„Materiałoznawstwo” J. Pacyna



Blicharski M. : „Inżynieria materiałowa- Stal”.



Blicharski M. : „Wstęp do inżynierii

materiałowej”

Bibliografia