Obróbka cieplna

i powierzchniowa

Wyżarzanie rekrystalizujące

Jak definiuje się umocnienie mat

a e

t ri

r ał

a u ??

?

Umocnienie związane jest z zwiększeniem energii wewnętrznej materiału po

odk

d s

k z

s t

z a

t łc

ł eni

n u

i

u p

l

p a

l st

s y

t c

y zn

z y

n m

m na

n zi

z m

i n

m o

n ,

o kt

k ó

t re

r

spowodowane jest dużą gęstością wad sieci krystalicznej.

Wpływ odkształcenia plastycznego na zimno na własności metali

Podwyższenie:

• Wytrzymałość na rozciąganie,

• Granica plastyczności,

• Twardość.

Obn

b i

n ż

i e

ż ni

n e

i :

• Wydłużenie,

• Przewężenie,

• Udarność,

• Przewodność elektryczna,

• Przenikalność magnetyczna.

Ce

C l w

yż

y a

ż r

a z

r a

z n

a ia

a re

r krys

y t

s a

t l

a izu

z jące

c go

g

o ??

?

Przywrócenie własności plastycznych i zli

l k

i w

k i

w d

i ow

o a

w nie

i s

k

s u

k tkó

k w

ó

w u

mo

m cnie

i nia

i

zgniotowego materiałów

odkształconych plastycznie na zimno.

Na

N

a c

z

c y

z m pol

o ega

g

a wyż

y a

ż r

a z

r a

z n

a ie

rekrystalizujące ??

Nagrzanie materiału i wygrzanie w temperaturze powyżej początku rekrystalizacji i następnym chłodzeniu.

Te

T mp

m e

p ra

r t

a u

t r

u a

r r

e

r kr

k ys

y t

s a

t li

l z

i a

z cj

c i

i j

est

s

t r

ó

r ż

ó n

ż a

n d

l

d a

l

poszczególnych materiałów i silnie zależy od: Czego ??

• Składu chemicznego i struktury materiału,

• Stopnia gniotu,

• Sposobu i temperatury odkształcenia,

• Temperatury wyżarzania,

• Czasu wygrzewania,

• Szybkości nagrzewania,

• Wielkości ziarna po dokształceniu.

Jaki jest wpływ dodatków stopowych i d

om

o iesz

s e

z k w

w m

et

e a

t l

a u n

a

a prz

r e

z bieg

procesu rekrystalizacji ??

Atomy domieszek wpływają na wielkość ziarna po rekrystalizacji poprzez zmianę ruchliwości dyslokacji i granic ziarn.

Wpływają także na temperaturę rekrystalizacji podwyższając ją.

Dlaczego potrzebne jest wyżarzanie rekrystalizujące

Materiał odkształcony plastycznie na zimno posiada zwiększoną energię wewnętrzną, zmagazynowaną w w

ytwo

w rz

r o

z ny

n c

y h

h de

d f

e e

f k

e t

k a

t ch

h s

t

s ru

r k

u t

k ur

u y

y krys

y t

s a

t li

l c

i zne

n j

e .

Materiał pozostaje w stanie równowagi metastabilnej.

Rekrystalizacja przywraca równowagę

termodynamiczną materiału, a przy tym możliwość przeprowadzenia dalszej obróbki plastycznej materiału.

Jakie są etapy wyżarzania re

r krys

y t

s a

t l

a izu

z jąc

ą e

c go

g

o ??

?

Procesy aktywowane cieplnie tj.:

• Zd

Z r

d o

r w

o ie

i ni

n e

i ,

• Rekrystalizacja pierwotna,

• Rekrystalizacja wtórna.

Co dzieje się podczas zdrowienia ma

m t

a e

t r

e iał

a u

ł o

d

o ks

k z

s t

z a

t ł

a c

ł o

c n

o eg

e o

g

o plas

a ty

s c

ty zn

z ie

e

na zimno ??

• Dyfuzja defektów punktowych do miejsc nich anihilacji,

• Przegrupowanie dyslokacji z anihilacją dy

d s

y l

s o

l ka

k cj

c i

i o

p

r

p z

r e

z ciw

i ny

n c

y h

h w

e

w kt

k o

t ra

r ch

h B

u

B r

u g

r e

g rs

r a

s ,

• Kurczenie się pętli dyslokacyjnych na skutek oddziaływania napięcia liniowego,

• Przegrupowania dyslokacji przez wspinanie.

Co

C n

a

n zy

z wa

w my

m

y p

o

p ligo

g ni

n za

z cją

j

ą ?

?

Przegrupowanie jednoimiennych dyslokacji krawędziowych w równoległe rzędy, a także formowanie subziarn o mało różniącej się ori

r e

i nt

n a

t cj

c i

i p

o

p mi

m ę

i dz

d y

z so

s bą

b .

Tworzą się wąskokątowe granice ziarn o niższej energii.

Re

R k

e rys

y t

s a

t l

a i

l z

i a

z c

a j

c a

a pie

i r

e wo

w t

o na

a ??

?

Tworzenie się zarodków nowych ziarn, a na

n st

s ę

t pn

p i

n e

i ic

i h

h wz

w r

z o

r st

s

t p

o

p pr

p z

r e

z z

e

z pr

p z

r e

z mi

m e

i sz

s c

z ze

z ni

n a

i

się szerokoątowych granic zairn jako forntów rekrystalizacji.

Kiedy zaczyna się rekrystalizacja pierwo

w t

o n

t a

a i o

d

o c

z

c e

z go

g

o za

z l

a eż

e y

ż j

ej

szybkość ??

Rekrystalizacja pierwotna zaczyna się w materiale po przekroczeniu temperatury

rekrystalizacji i krytycznego stopnia

odk

d s

k z

s t

z a

t łc

ł eni

n a

i .

Zależy ona od:

• Szybkości tworzenia zarodków,

• Szybkości wzrostu zarodków.

Od czego zależy temperatura re

r krys

y t

s a

t l

a iza

z cj

c i ??

?

Zależy głównie od temperatury topnienia metali i ich stopów.

Zależność pomiedzy temperaturą topnienia (T ) t

a t

e

t mp

m e

p ra

r t

a u

t r

u ą

r r

e

r kr

k ys

y t

s a

t li

l z

i a

z cj

c i

i (

T ) pr

p z

r e

z ds

d t

s a

t w

a ia

i

r

wzór:

T = a·T

r

t

gdzie: a – współczynnik proporcjonalności (metale o bardzo dużej czystości a = 0,35÷0,6, stopy metali a = 0,7).

W jaki sposób można wyznaczyć te

t mpera

r t

a u

t rę

r re

r krys

y t

s a

t liza

z c

a ji ??

?

Doświadczalnie:

• Pomiar twardości po obróbce cieplnej w różnych temperaturach (punkt przegięcia kr

k z

r y

z we

w j w

yz

y n

z a

n cza

z t

e

t mp

m e

p ra

r t

a u

t r

u ę

r r

e

r kr

k ys

y t

s a

t li

l z

i a

z cj

c i)

i ,

• Obserwacje mikroskopowe struktury,

• Badania rentgenograficzne.

Co to jest krytyczny stopień od

o ks

k z

s t

z a

t ł

a ce

c nia?

a ?

?

Jest to minimalny stopień odkształcenia plastycznego, konieczny do zapoczątkowania rekrystalizacji.

Kr

K yty

t c

y zn

z y

n s

t

s o

t pi

p e

i ń

ń odk

d s

k z

s t

z a

t łc

ł eni

n a

i jest

s

t r

ó

r ż

ó n

ż y

n d

l

d a

l

poszczególnych materiałów.

Rekrystalizacja materiału o krytycznym stopniu odkształcenia prowadzi do struktury

gruboziarnistej.

Jak można zdefiniować proces za

z r

a o

r d

o ko

k w

o a

w n

a ia

a pod

o cz

c a

z s

a

rekrystalizacji ??

• Wraz ze wzrostem odkształcenia szybkość zarodkowania wzrasta,

• Zarodki tworzą się na granicach ziarn, pasmach poślizgu, dużych wydzieleniach

i/

i l

/ u

l b

u

b wtr

t ą

r ceni

n a

i ch,

h

• Szybkość zarodkowania wzrasta ze

zwiększeniem szybkości nagrzewania,

• Orientacja zarodków zachowuje zależność względem odkształconej osnowy.

Jaki jest wpływ szybkości tworzenia się i

wz

w r

z o

r s

o t

s u

t za

z r

a o

r d

o kó

k w

ó

w na

a st

s r

t u

r kt

k u

t rę

r

po rekrystalizacji ??

• Duża szybkość tworzenia zarodków i mała szybkość ich wzrostu – materiał

drobnoziarnisty,

• Ma

M ła

ł s

z

s y

z bk

b o

k ść

ś t

w

t o

w rz

r e

z ni

n a

i z

a

z ro

r dk

d ó

k w

ó i

i du

d ż

u a

ż

szybkość ich wzrostu – materiał gruboziarnisty (duże ziarno).

Kiedy zachodzi rekrystalizacja wtórna ??

• Gdy materiał zostanie nagrzany do temperatury większej o kilkaset stopni od te

t mp

m e

p ra

r t

a u

t r

u y r

e

r kr

k ys

y t

s a

t li

l z

i a

z cj

c i,

i

• Charakteryzuje ją selektywny rozrost ziarn.

Jaki jest warunek konieczny wystąpienia rekrystalizacji

wtó

t r

ó n

r ej ?

?

?

• Częściowe lub całkowite zahamowanie procesu rozrostu ziarn pierwotnych.

• Ta

T ki

k e

i d

z

d i

z a

i ła

ł ni

n e

i na

n pr

p o

r ces

s r

e

r kr

k ys

y t

s a

t li

l z

i a

z cj

c i

i

wtórnej mogą wywierać fazy

międzymetaliczne i zanieczyszczenia na

granicach ziarn.

Krzywe zmian różnych własności przy nagrzewaniu materiału odkształconego plastycznie na zimno

Czy podczas wyżarzania rekrystalizującego powinno używać

się p

iecó

c w

ó

w z

z a

t

a m

t os

o f

s e

f ra

r m

a i

ochronnymi ??

Tak, aby uchronić materiał przed utlenieniem.

Stosowane są atmosfery egzotermiczne.

Przykładowe stosowane atmosfery ochronne: Metal lub stop

Atmosfera ochronna

Sta

t l

l nie

i st

s o

t p

o ow

o a

w

CO

C -

O CO

C

-H N ,

, CO

C

-N ,

, azo

z t

o

t te

t ch

c nic

i z

c n

z y

n

2

2

2

2

2

Stal stopowa

CO-H N , N , suszony i spalony amoniak

2

2

2

Stale nierdzewne

Zdysocjowany amoniak

Miedź

CO-H O-N , N

2

2

2

Aluminium i jego stopy

CO -H O-N

2

2

2

Magnez i jego stopy

CO -H O-N

2

2

2

Zadanie

Oblicz z podanego wzoru temperaturę

rekrystalizacji żelaza i podaj wynik w skali bezwzględnej.

T

,

R ≈ 0,4· Tt

gdzie:

T – temperatura topnienia

t

żelaza, K.

Zadanie

Na podstawie danych sporządź wykres

wpływu stopnia gniotu na twardość stopu CuZn37, a następnie wyznacz temperaturę rekrystalizacji, T , i wyci

R

ągnij wnioski.

Temperatura

Twardość HRB

wyżarzania, °C

0

100

200

300

400

500

600

Stopień gniotu

220

220

215

120

105

95

92

70%

Stopień gniotu

140

135

132

130

92

90

88

20%