Текстура рекристаллизации

1.

НЕКОТОРЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ТЕКСТУРЫ И
ВЛИЯНИЕ ЕЕ НА СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
Раздел 11
ТЕКСТУРА РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ

2. Практические значения TP, методы их описания

В результате нагрева деформированного материала с текстурой
деформации, как правило, возникает текстура рекристаллизации
(TP), которая в зависимости от факторов, рассматриваемых ниже,
или идентична текстуре деформации, или отличается от нее.
Практическое значение TP определяется вызываемой ими
анизотропией физических и механических свойств.
В одних случаях TP играют положительную роль, в других —
отрицательную.

3.

Характерным примером положительной роли TP является ребровая
текстура или текстура Госса {110}<001> в трансформаторной
кремний-содержащей стали. Она резко снижает потери на вихревые
токи.
Примером негативного влияния TP является текстура {001}<110> в
листовой стали для глубокой вытяжки. Она вызывает анизотропию
пластичности и образование при вытяжке изделий в виде стаканов с
неровными волнистыми краями (так называемых фестонов) и потерю
металла при их удалении.

4.

Основным методом описания TP, как и текстур деформации, является
построение полюсных фигур. Их недостатком является то, что они дают
усредненную картину текстуры по относительно большой площади
(объему) образца и не отражают ориентировки в очень малых локальных
участках. Роль этого недостатка стала особенно очевидной в последние
десятилетия, когда выяснилось, что ориентировки очень малых по
площади участков в локальных объемах, в частности вблизи границ зерен,
в переходных полосах деформированных поликристаллов и др.,
оказываются часто ответственными за появление при отжигах
деформированных металлов новых зерен, определяющих TP с
ориентировками, которые при обычных методах построения полюсных
фигур не улавливались и потому не обнаруживались в деформированном
состоянии.

5.

Положение улучшилось с развитием экспериментальных методов
изучения структуры во все более локальных объемах.
Электронная микроскопия высокого разрешения, синхротронное
рентгеновское излучение большой мощности, позволяющее
использовать тонкие пучки такого излучения для изучения
ориентировки локальных объемов материала.
Все это позволило углубить понимание процессов текстурообразования
протекающих при рекристаллизации.

6.

Установлению закономерностей образования TP мешала также низкая и в
большинстве случаев неконтролируемая чистота материала.
Теперь известно и далее будет показано, что малые примеси могут
существенно влиять на TP, в частности на образование текстуры куба в
ряде металлов и сплавов с г.ц.к. решеткой (Cu, Ni, Au, Ag) при содержании
примесей < (5...10) * 10-3 % (ат).
Чувствительность текстуры куба к малым добавкам видна из следующего
примера. Введение в Cu 0,2 % Аl благоприятствует образованию текстуры
куба, а введение в Cu 0,0025 % (ат.) фосфора ее подавляет.
Нестабильность и противоречивость результатов ранних исследований во
многом связаны с отмеченной низкой чувствительностью методов.

7.

На характере TP сказывается и предыстория образца (размер зерна,
текстура до деформации и др.) в разных участках, наличие и степень
дисперсности вторых фаз, способ получения текстуры деформации,
условия последующего нагрева.
Еще одним важным, но в большинстве случаев не учитываемым до
последнего времени фактором, является то, что, как правило, каждая
текстурная компонента характерна своей субструктурой (размером
субзерен, плотностью и характером распределения дислокаций,
поверхностной энергией и др.). Важной особенностью TP является
еще то, что в ходе длительных отжигов в ряде случаев TP, возникшая
в начале отжига, далее сменяется другой текстурой.

8.

Таким образом на тип TP влияет значительно большее число
факторов, чем на тип текстуры деформации. Поскольку
формирование TP связано с самопроизвольными процессами
структурных изменений при нагреве, их тип определяется
стремлением к уменьшению свободной энергии системы.
Выигрыш в этой энергии и движущая сила процесса зависят, как
следует из сказанного выше, от большого числа факторов. Поэтому
неоднократная смена TP в ходе длительных отжигов может
быть связана с тем, что в ходе этих отжигов
последовательно реализуются факторы со все большей
энергией активации.

9. Аксиальная текстура рекристаллизации

Аксиальная текстура рекристаллизации, как правило, совпадает с
соответствующей текстурой деформации. По мере развития
рекристаллизации для материалов с ГЦК решеткой, особенно
сильнодеформированных, несколько увеличивается относительная
доля компоненты <100> по сравнению с <111> (в тем большей
степени, чем чище металл).
Кроме того, для материалов с ГЦК решеткой характерна ориентировка
<211>.

10. Текстура рекристаллизации прокатанных металлов и сплавов

Для ОЦК материалов и большинства материалов с ГПУ решеткой типы
текстуры первичной рекристаллизации и деформации в основном
совпадают, а с ГЦК — отличаются друг от друга.
Однако и для ОЦК решетки при рекристаллизации отмечается
изменение рассеяния текстуры и количественного соотношения
ориентировок, присущих текстуре деформации, в результате
поворота зерен на угол до ±15° вокруг НН. Кроме того, например, для
кремнистого железа наблюдается новая ориентировка {110} <100>, не
присущая текстуре деформации.

11. Текстура рекристаллизации ГПУ-сплавов

Отжиг на 700 — 800°С в области вторичной рекристаллизации
холоднокатаных с ε=70…90% титана и циркония приводит к
уменьшению на 5 — 10° угла наклона базисной плоскости к
плоскости прокатки, что соответствует изменению типа текстуры. При
этом также отмечено некоторое увеличение рассеяния текстуры
связанное с поворотом вокруг оси [0001] на ±30°.

12.

Анализ экспериментальных данных определения текстуры
рекристаллизации материалов с ГЦК решеткой показал, что
«текстура сплава» переходит в основном в «текстуру серебра»
{113}<112>, а «текстура металла»—«в кубическую» {100}<100>.
Увеличение степени деформации, ускоряющее рекристаллизацию,
способствует более быстрому исчезновению компонент текстуры
деформации и усилению текстуры рекристаллизации. Повышение
температуры деформации, ведущее к «текстурному переходу» или
меняющее соотношение ориентировок текстуры деформации,
вызывает соответственное изменение количественного соотношения
ориентировок.

13. Полюсные фигуры {111} и {200} рекристаллизованных алюминия (а) и латуни с 32% Zn (б) (степень деформации 80%)

14. Кубическая текстура первичной рекристаллизации и вторичная рекристаллизация в материалах в ГЦК решeткoй

Практически важной особенностью материалов с ГЦК решеткой
является возникновение четкой «кубической текстуры»
рекристаллизации (КТ), так как такая текстура связана с высокой
симметрией в пространственном расположении решетки
кристаллитов и приводит к сильно выраженной анизотропии
физических и механических свойств. Так, для магнитномягких
материалов, у которых направление <100> является направлением
легкого намагничивания (сплав Fе — 50% Ni; 50 НП), интенсивность
КТ определяет уровень магнитных свойств.

15.

Существовало мнение, что интенсивность КТ тем выше, чем больше
величина ЭДУ, которое подтверждено экспериментальными данными
для сплавов системы Ni—Со и чистой меди. Легирующая добавка к
меди тем больше подавляет КТ и соответственно усиливает
{113}<112>, чем более резко при этом снижается ЭДУ основного
металла.

16.

Однако в результате подробного исследования, проведенного на
сплавах системы Fе—Ni, установлено, что наиболее интенсивная КТ
формируется при содержании около 47—48% Ni. В то же время
величина ЭДУ в системе Fе—Ni проходит через минимум при ~40%
Ni и для сплавов, содержащих около 50% Ni, составляет всего
~40·10-3 Дж/м2.

17.

Максимуму интенсивности КТ соответствует оптимальное
количественное соотношение основных ориентировок текстуры
деформации: {110}<112> и {112}<111> и второстепенной
ориентировки {110} <001>, характеризующей склонность к
механическому двойникованию. При легировании сплавов Fе —
68% Ni и Fе —80% Ni молибденом, снижающим ЭДУ, наблюдается
наличие максимума интенсивности КТ при ~ 1 % Мо, тогда как
легирование сплава Fе — 50% Ni, обладающего более низкой ЭДУ,
всегда приводит к ослаблению КТ.

18.

Наиболее интенсивная КТ возникает не при максимально
высокой ЭДУ, а при ее оптимальном значении, когда наряду с
октаэдрическим скольжением при пластической деформации
имеет место механическое двойникование, но степень его
развития невелика.
По-видимому, в некоторых материалах оптимальное значение ЭДУ не
достигается. Это в какой-то степени согласуется с точкой зрения
относительно роли двойникования в формировании кубической
компоненты текстуры растяжения в ГЦК металлах и экстремальной
зависимостью % <100> от γ/Gb.