2.1. Изменение структуры холоднодеформированного металла при нагреве

Процессы, происходящие при отжиге по мере повышения температуры, подразделяют на воз­врат (до ~ 0,3 Т_пл) и рекристаллизацию (~ 0,4 - 0,5 Т_пл). Обе стадии сопровождаются выделением тепла и уменьшением свободной энергии и плотности дислокаций.

2.1.1. Возврат

Возврат протекает при нагреве пластически деформированного металла до температур ~0,3Т_пл и состоит в изменении тонкой структуры и свойств, которые не сопровождаются заметным изменением микроструктуры: зерна остаются вытянутыми, но выглядят более светлыми, чем в деформированном металле.

Возврат подразделяется на отдых и полигонизацию.

Отдых при нагреве происходит всегда и во всех деформированных металлах и заключается: 1) в уменьшении концентрации точечных дефектов из-за стока вакансий к границам зерен; 2) в переползании¹ дислокаций консервативным скольжением без образования новых границ и их частичной аннигиляцией, сопровождающейся уменьшением их плотности до величины ~10⁹–10¹⁰ см/cм³ (в холоднодеформированном металле – ~10¹¹–10¹² см/cм³). Это приводит к уменьшению внутренних упругих напряжений и разупрочнению металла. В общем случае, твердость и прочность при возврате максимально уменьшаются на 10-15% и соответственно возрастает пластичность. Эта стадия изменения состояния металла методами микроскопического анализа не выявляется.

Полигонизация наблюдается только после небольших степеней деформации и не у всех металлов ( хорошо выражена в Al , Fe, Mo, W и их сплавах). Процесс заключается в перераспределении дислокаций скольжением и переползанием, когда в пределах каждого деформировано-

го зерна образуются новые малоугловые границы (дислокационные стенки), разделяющие деформированное зерно на блоки (субзерна, полигоны). Если в процессе скольжения и переползания встречаются дислокации разных знаков, они аннигилируют. Однако, плотность дислокаций остается высокой. При полигонизации прочность немного падает но значительно возрастает пластичность. Форма зерна остается вытянутой. Блочная структура устойчи-

ва и может сохраняться почти до температур плавления. После ее формирования рекристаллизация не наступает: они - конкуренты. Эта стадия структурных превращений может быть исследована с помощью оптической (при больших увеличениях) и электронной микроскопии. На рис.2 приведена структура образца вольфрама после полигонизации. Границы субзерен образуют сетку тонких линий внутри зерна. При больших увеличениях (≥ ×2000) видно, что эти линии представляют собой цепочки ямок травления, каждая из которых соответствует месту выхода дислокаций на поверхность шлифа.

Рис.2. Структура в образце вольфрама после полигонизации. Степень предварительной деформации ε =20 %, × 1000

В дислокационной стенке сжатая область кристаллической решетки в окрестности одной дис­локации накладывается на растянутую область другой дислокации, таким образом, происходит частичная компенсация полей упругих напряжений вокруг соседних дислокаций, т.е. такое распределение дислокаций энергетически более выгодно системе.