Наклеп и рекристаллизация

При холодной обработке давлением (листовая штамповка, волочение, прокатка тонких листов) в металле протекает процесс пластической деформации. В результате изменяется не только форма и размеры заготовки, но и физико-механические, химические свойства.

Опыты подтверждают, что с увеличением степени холодной деформации металл утрачивает свои пластические свойства и становится более жестким и хрупким, т.е. возрастает прочностные характеристики (G_В,G_Т, НВ) и понижаются пластические (относительное удлинение δ % относительное сжатие ψ %).

Увеличение G_В, G_Т, НВ и падение относительного удлинения δ % и относительного сжатия ψ % называется наклепом или нагортовкой металла.

Изменение свойств металла при наклепе объясняется искажениями кристаллической решетки, которые возникают при пластической деформации металла, а также образование обломков зерен препятствующих перемещению слоев металла по плоскостям скольжения. Физическая природа упрочнения полностью еще не выяснена.

Для восстановления пластических и прочностных характеристик с целью дальнейшей деформации необходимо снять наклеп. Для этой цели холодная пластическая деформация сопровождается промежуточным нагревом (отжиг) наклепанного металла.

Например: если необходимо после очередной холодной деформации (прокатки) листа получить ещё более тонкий лист, то необходимо в промежутках между процессами деформации производить отжиг (в колпаковых отжиговых печах).

В процессе этого нагрева (отжига) в наклепанном металле будут происходить 2 процесса: возврат и рекристаллизация. Возвратом называется нагрев наклепанного металла до низких температур (для стали до 450⁰ С), в результате которого структура металла не изменяется, но снимаются остаточные напряжения и несколько улучшаются его пластические свойства (<G_В, <G_T, <HB, увеличивается относительное удлинение и сужение) т.е. частично снимается наклеп. Явление возврата (отдыха) начинается при t (0.25÷0,3) Tпл. При возврате происходит <G_B на 20÷30 %.

При низких температурах восстановление пластических свойств (удлинение, сужение) и снижение G_B вначале проникает медленно (имеет место возврат), затем при некоторой определенной для каждого металла и сплава температуре наблюдается скачок, который говорит о начале изменения структуры наклепанного металла. Взамен деформированных зерен с искаженной решеткой возникает новая кристаллическая структура, зарождаются новые центры кристаллизации. Внутреннее напряжения и искажения решетки, возникшие при пластической деформации, исчезнут. Такой процесс называется рекристаллизацией.

Рекристаллизацией называется нагрев наклепанного металла до температуры, вызывающей изменения его структуры и резкое изменение механических свойств.

Температура, при которой начинают возникать новые мельчайшие зерна с искаженной решеткой называется температурой рекристаллизации. Как показал академик А.А. Бочвар, абсолютная температура рекристаллизации равна Tр =04·Пл. Эта зависимость действительна для значительной степени деформации. При малой деформации Тр. повышается.

Рекристаллизация наблюдается только в предварительно деформированных металлах. В литом металле рекристаллизация не наблюдается.

После рекристаллизации можно получить мелкое (лучшее) или крупное зерно. Чем выше t⁰ и больше время выдержки, тем > зерно. На величину зерна оказывает влияние и степень деформации. При деформации 5÷10% рост зерна после отжига наибольший и эта деформация называется критической.