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.
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.
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.
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.
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.
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 ??
?
• 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
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.
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%