IMG 2 253 (2)

252 II. Przemiany podczas nagrzewania metalu odkształconego plastycznie

Rys. 11.2. Zmiana właściwości mechanicznych mosiądzu wywołana odkształceniem plastycznym

datność magnetyczna, a powiększa się histereza magnetyczna. Również pewny® zmianom ulegają właściwości chemiczne, np. zmniejsza się odporność na korozję Umocnienie odkształceniowe obserwuje się po odkształceniu na zimno, tj w temperaturach poniżej 0,4 7^. Odkształcenie na gorąco w temperaturach powyaj 0,4T_k nie wywołuje umocnienia, ponieważ jego efekt jest anulowany procesani dynamicznego zdrowienia i dynamicznej rekrystalizacji.

Umocnienie i towarzyszące mu zmiany właściwości metalu zachodzące na skute! odkształcenia na zimno są rezultatem wzrostu ilości defektów struktury: granic ziarn wakansów, a przede wszystkim gęstości (od 10⁵ -r- 10⁸ cm^-2 do 10⁹ -f- 10¹² cm'¹) dyslokacji i ich zablokowania. Czynnikami stabilizującymi dyslokacje w metali polikrystalicznym są granice ziarn, wzrost liczby dyslokacji utwierdzonych oraj wzajemny wpływ dyslokacji przecinających się (progów dyslokacji, barier Lomera--Cottrella).

Metal odkształcony na zimno, w stosunku do metalu wyżarzonego, odznacza się pewną nadwyżką energii, zwaną energią zmagazynowaną £.. Energia ta jest różnicą pracy mechanicznej odkształcenia W i efektu cieplnego odkształcenia Q:

E, = W— Q.    (1IJ|

Wartość energii zmagazynowanej zależy od temperatury odkształcenia, wielkości ziarna i czystości materiału, a najsilniej od stopnia odkształcenia.

Materiał odkształcony na zimno jest więc w stanie metastabilnym, ale w temperaturze otoczenia trwałym w dowolnie długim czasie. Powrót do stanu stabilnego umożliwia nagrzanie materiału do temperatury (tym niższej, im większe było odkształcenie) rzędu 0,5T_k, wywołujące aktywowane cieplnie procesy zdrowienia i rekrystalizacji, których siłą napędową jest wydzielająca się energia E_x. Procesy le powodują zanik naprężeń własnych oraz zmniejszają zdefektowanie struktury, dzięki czemu zapewniają nawrót właściwości materiału do wartości, jakimi odznaczał się I przed odkształceniem.

11.2. ZDROWIENIE

Zdrowieniem nazywamy procesy wydzielania się z odkształconego metalu energii zmagazynowanej, dzięki wzajemnemu oddziaływaniu, przegrupowywaniu przez wspinanie i anihilacji dyslokacji bez udziału migracji szerokokątowych granic ziarn.

W polikrystalicznym metalu odkształconym plastycznie już nieznaczny wzrost temperatury inicjuje zdrowienie. Proces rozpoczyna aktywowana cieplnie migracja atomów międzywęzłowych i równoczesna migracja wakansów, prowadzące do zmniejszenia stężenia tych defektów. Niemal równocześnie następują, również aktywowane cieplnie, przegrupowania dyslokacji. Przegrupowanie rozpoczyna się w najmniej stabilnych skupieniach dyslokacji (prawdopodobnie odpowiadają one miejscom najsilniej odkształconym). Pętle dyslokacji zanikają, migracja prowadzi do anihilacji dyslokacji różnoimiennych oraz do tworzenia się obszarów praktycznie wolnych od dyslokacji, rozgraniczonych niskoenergetycznymi ściankami jedno-imiennych dyslokacji krawędziowych. Powstawanie takich ścianek (rys. 11.3a), zwane poligonizacją, doprowadza do tzw. struktury mozaikowej. Poligonalne ścianki dyslokacji stanowią podgranice (granice wąskokątowe) rozgraniczające w obrębie ziarna bloki minimalnie różniące się orientacją krystalograficzną. Ścianki poligonalne łączą się stopniowo w stabilne szeregi (rys. 11.3b) bądź zanikają przez wspinanie (rys. 11.3c). Efektem takich migracji jest rozrastanie się podziarn w uprzywilejowanym kierunku krystalograficznym, czemu sprzyja wysoka temperatura zdrowienia i uprzedni mały gniot.

Jeżeli wytworzony w czasie odkształcenia układ dyslokacji został wytworzony przez poślizgi w jednym systemie (jest równomierny), to zdrowienie może doprowa-

JL

fy*' 11.3. Przegrupowania dyslokacji podczas zdrowienia: a) tworzenie ścianek poligonalnych, b) łączenie się ścianek, c) zanik ścianek przez wspinanie dyslokacji I -i- 3 — kolejne stadia