Как изменяются свойства деформированного металла при нагреве, какие процессы происходят при этом.

Деформированный металл находится в неравновесном, термодинамические неустойчивом состоянии. По сравнению с недеформированным, деформированный металл имеет повышенный запас энергии. В деформированном металле даже при комнатной темпе¬ратуре могут самопроизвольно протекать процессы, при¬водящие его в более устойчивое состояние с меньшей свободной энергией. А если деформированный металл ещё и нагреть, то скорость этих про¬цессов возрастает. Даже небольшой нагрев ведет к снятию искажений кристаллической ре¬шетки. При этом микроструктура остается без изменений, зерна остаются вытянутыми. При этом прочность снижается, а пластичность повышается. Такая обработка называется возвратом или отдыхом. В процессе возврата механические свойства изменяются мало, электросопротивление восстанавливается полностью. В результате процесса возврата уменьшаются плотность дефектов решетки и остаточные напряжения. При этом немного снижаются твердость и прочность (обычно не более 10...20 %) и повышается пластичность. При дальнейшем нагреве температура повышается. Атомы становятся более подвижны. Среди вытянутых зерен происходит интенсивное зарождение и рост новых равноосных зерен, сво¬бодных от напряжений. Зародыши новых зерен возникают в термодинамически наименее устойчивых участках с наиболее искаженной кристаллической решеткой, с повышенным уровнем свободной энергии. Новые зерна растут за счет старых, вытянутых, до их столкно¬вения друг с другом. Рост происходит до полного исчезновения вытя¬нутых зерен. Это явление называется рекристалли¬зацией. После первичной рекристаллизации наклёп практически полностью снимается. Так как рекристаллизация является диффузионным процес¬сом, то процесс этот протекает неравномерно. Одни зерна зарождаются и растут раньше, другие позднее. Это процесс первичной рекристаллизации. После рекристаллиза¬ции металл состоит из новых равноосных зерен. При более высоком нагреве развивается собирательная ре-кристаллизация. Тут уже происходит рост одних рекристаллизованных зерен за счет более мелких. При этом одни зерна постепенно уменьшаются и исчезают, за их счет укрупняются соседние, то есть крупные зерна как бы поедают мелкие. Укрупнение зерен уменьшает площадь межзеренных поверхностей раздела, снижается площадь и общая свободная энергия. Это приводит структуру и свойства металла к равновесному, недеформированному состоянию. Упрочнение, вызванное пластической деформацией, ликвидируется. Повышение температуры ускоряет этот процесс. Чем выше ¬температура нагрева, тем интенсивнее идет собирательная рекристаллизация, так как с повышением температуры диффузионные процессы протекают быстрее и создают условия для образования крупнозернистого металла. В результате рекристаллизации механические свойства резко изменяются: предел прочности, пределы упругости и текучести, твёрдость уменьшаются, а пластические свойства (относительное удлинение, относительное сужение) и сопротивление удару повышаются. На рисунке 5 схематично показано изменение механических свойств в зависимости от температуры нагрева деформированного металла, по мере возврата и рекристаллизации.