ZDROWIENIE
Pierwszym stadium zmian, które obserwuje się podczas nagrzewania metalu odkształconego jest zdrowienie.
Czy ktoś może powiedzieć, co to jest zdrowienie?
Z. polega na małych przemianach atomów w miejscach największych naprężeń sprężystych. Przemieszczenia położeń atomów idą w kierunku zmniejszenia energii wewnętrznej, czyli przebiegają samo rzutnie w kierunku uzyskania stanu metalu bliższego stanowi równowagi. Przesunięcia są bardzo małe i zachodzą jedynie w miejscach, gdzie występują największe odkształcenia sieci przestrzennej.
W zakres zdrowienia wchodzą wszystkie zmiany wywołane aktywacja cieplną, z wyjątkiem zarodkowania i rozrostu nowych ziarn. Zdrowienie zachodzi bez okresu inkubacyjnego, z szybkością stopniowo malejącą z czasem (WYKRES).
Może ktoś powie, co należy do najważniejszych procesów zachodzących w tym stadium przemian?
-zanik defektów punktowych, (wakancji, atom ów międzywęzłowych) polegający na rekombinacji defektów przeciwnych znaków lub ich dyfuzji do naturalnych ujść, głównie granic ziarn i dyslokacji. Mechanizm ten jest zasadniczym, jeśli odkształcenie następuje w temperaturze niższej niż ok. 0,2T top;
-przegrupowanie dyslokacji przez poślizg, polegające na anihilacji dyslokacji przeciwnych znaków i zmniejszeniu się lub zaniku pętli dyslokacyjnych;
- przegrupowanie dyslokacji krawędziowych i mieszanych przez.....
Procesy te prowadza do przywrócenia niektórych własności zmienionych w wyniku zgniotu, głównie tych, które są czułe na obecność defektów punktowych (naprężenia wewnętrzne, przewodnictwo elektryczne).
Zanik defektów punktowych nie wywołuje jednak widocznych zmian w mikrostrukturze badanej za pomocą mikroskopu świetlnego, a co za tym idzie własności mechanicznych. Specyficznie pod tym względem zachowują się jednak monokryształy metali niskotopliwych odkształconych w zakresie łatwego poślizgu, w których zanik defektów punktowych może zachodzić już w temperaturze pokojowej. Przykładem może być monokryształ cynku rozciągany w temp. 20 C, w którym stwierdzono zdrowienie granicy plastyczności. Polega to na obniżaniu granicy plastyczności z czasem, które rozpoczyna się natychmiast po zakończeniu pierwszego odkształcenia, a jest stwierdzane przy ponownym odkształceniu.
Do powrotu do własności wyjściowych wymagane jest zdrowienie w czasie 1 doby. Wykres przy drugim rozciąganiu miał analogiczny charakter jak przy pierwszym. Przy izotermicznym wyżarzaniu szybkość zdrowienia zmienia się z temperaturą, podobnie jak współczynnik dyfuzji, wykładniczo, co świadczy o dyfuzyjnym charakterze tego procesu. Zależność ta ma postać:
Gdzie tau - czas potrzebny do odnowy określonego, założonego ułamka granicy plastyczności.
Przemiany podczas nagrzewania po zgniocie zależą także istotnie od sposobu odkształcenia. Stwierdzono, bowiem, że rekrystalizacja monokryształu cynku nie zachodziła, nawet po nagrzaniu go do temperatury bliskiej punktowi topnienia. Zginanie takiego kryształu wywołuje jednakże szybsze umocnienie, którego nie można usunąć w procesie zdrowienia. Różnice w procesie przebiegu zdrowienia w polikryształach i monokryształach wynikają stąd, że w tych pierwszych proces odkształcenia jest bardziej złożony, co wywołuje zmiany strukturalne możliwe do usunięcia dopiero w procesie rekrystalizacji.
POLIGONIZACJA
Co znaczy poligonizacja?
Proces poligonizacji został zinterpretowany opierając się na teorii dyslokacji. W wyniku zginania tworzy się w krysztale duża liczba jednoimiennych dyslokacji krawędziowych, które kompensują krzywiznę próbki. Dyslokacje te silnie się odpychają i układ taki odpowiada wysokiej energii odkształcenia.
Co występuje po podgrzaniu?
Co jest siłą napędową i do czego to dąży?
Po utworzeniu się podziarn rozpoczyna się drugie stadium poligonizacji polegające na ich koalescencji i zrastaniu się podgranic. Dzięki koalescencji zwiększa się przeciętna wielkość podziarn, a także rosną kąty dezorientacji podgranic. Wiąże się to z faktem, że energia odkształcenia przypadająca na jedną dyslokację w granicy o większym kącie teta jest mniejsza niż w granicy o mniejszym kącie teta.(RYSUNKI)
Zjawisko poligonizacji zostało także stwierdzone w materiałach polikrystalicznych po złożonych formach odkształcenia (np. walcowanie) i przy spełnieniu określonych warunków.
Jakie są to warunki?
Warunki te muszą sprzyjać powstawaniu nadmiaru jednoimiennych dyslokacji krawędziowych, a jednocześnie przeciwdziałać rozpoczęciu procesu rekrystalizacji( zarod. Nowych ziarn)Jeżeli jednak siła napędowa jest dostatecznie duża może nastąpić częściowa poligonizacja
REKRYSTALIZACJA WTÓRNA
Co to jest rekrystalizacja wtórna?
R. rozpoczyna się dopiero po pewnym czasie od zakończenia pierwotnej rekrystalizacji, w którym niektóre ziarna zwiększają swoją wielkość i stają się dwa razy większe niż ziarna sąsiednie. Proces ten następuje, podobnie jak zwykły rozrost ziarn, w wyniku dążenia układu do zmniejszenia energii powierzchniowej granic. Sprzyjają temu równomierny rozkład cząsteczek obcych faz oraz obecność tekstury w próbce, ponieważ w tych warunkach łatwiej można dojść do selektywnego rozrostu ziarn.
Zauważono, że w wielu przypadkach wtórna rekrystalizacja zachodzi tym łatwiej, im bardziej idealna jest tekstura powstała w wyniku pierwotnej rekrystalizacji. W przypadku, gdy rozrost ziarn jest hamowany efektem grubości płytki istotną rolę odgrywa energia swobodna powierzchni ziarn. Np. w stali transformatorowej minimalną energią powierzchniową mają powierzchnie równoległe do {110}, co powoduje uprzywilejowany rozrost ziarn o takiej orientacji. Jeśli jednak powierzchnie ulegną utlenieniu to najniższą energię będą mieć ziarna z powierzchniami równoległymi do {100} i wtedy powstaną lepsze warunki do tworzenia się tekstury sześciennej.{100} <100>
PRAKTYCZNE ASPEKTY REKRYSTALIZACJI.
Rekrystalizacja odgrywa dużą rolę w praktyce przemysłowej, ze względu na powszechne stosowanie obróbki plastycznej na zimno (poniżej temperatury rekrystalizacji). W tym przypadku musi być wykonane międzyoperacyjne wyżarzanie rekrystalizujące w celu przywrócenia plastyczności, koniecznej do dalszego odkształcenia. Przez stosowanie częściowej rekrystalizacji reguluje się w dość szerokim zakresie własności wyrobów gotowych, co jest szczególnie ważne, w przypadku czystych metali lub stopów, których nie można utwardzać innymi metodami. Dlatego w handlu oferowane są wyroby o różnym stopniu umocnienia.
Podać przykłady?
Jeśli obróbka plastyczna jest przeprowadzona na gorąco ( powyżej temperatury rekrystalizacji) procesy osłabiające (zdrowienie i rekrystalizacja) następują jednocześnie z odkształceniem lub z pewnym opóźnieniem w niższych temperaturach i przy dłuższych szybkościach odkształcenia. Procesy takie nazywamy dynamicznymi, gdyż siła napędowa nie zmniejsza się z czasem, jak zmienia się to w procesach statycznych.
Rodzaj zachodzącego procesu lub wielkość jego opóźnienia w stosunku do odkształcenia, a także powstała struktura i własności zależą zarówno od parametrów...
Jakie to parametry?
O gólnie biorąc Zdrowienie , które prowadzi do powstania struktury poligonalnej, przebiega w materiałach o więkrzej EBU, obrabianych w niższych temp. I przy mniejszych gniotach. Powstała struktura składa się z nowo powstałych ziarn cechuje się większą plastycznością i mniejszą wytrzymałością niż struktura tworząca się po zdrowieniu.
W przypadku zdrowienia dynamicznego i rekrystalizacji można najlepiej przeanalizować biorąc pod uwagę krzywe w ukł.:rzeczywiste odkształcenie (rys)W przypadku dynamicznego zdrowienia występuje szerokie pletau, odpowiadające ustalonemu płynięciu, które jest efektem równowagi miedzy procesami umacniającymi a osłabiającymi obrabiany dany materiał. Im większa jest prędkość odkształcenia, tym zakres płynięcia przesuwa się ku większym naprężeniom, co oznacza większy opór odkształcenia.
Własności zalezą od momentu przerwania odkształcenia i czasu izotermicznego wytrzymania. Jeśli odkształcenie jest małe, zachodzi tylko statyczne zdrowienie.
WYUKORZYSTANIE ZJAWISK REKRYSTALIZACJI W PRAKTYCE PRZEMYSŁOWEJ
W TECH...