Полигонизация

Полигонизация бывает динамическая (проходящая в процессе пластической деформации) и стабилизирующая (протекающая в ходе нагрева деформированного металла или сплава)^[1].

После больших деформаций полигонизация является, как правило, начальной стадией рекристаллизации^[4].

Процесс полигонизации проходит в соответствии со следующим дислокационным механизмом. В ходе деформации кристалла (например, путем изгиба) возникают дислокации, которые неупорядоченно распределены в плоскостях скольжения. Это сопровождается избытком краевых дислокаций одного знака. Во время  нагрева до температуры, достаточной для протекания самодиффузии, происходит взаимная аннигиляция дислокаций различных знаков. Одновременно избыточные дислокации каждого знака выстраиваются одна над другой в виде дислокационных стенок или субграниц, ограничивающих свободные от дислокаций субзёрна (полигоны). Субграницы от границ отличаются малым углом разориентировки. Такой энергетически выгодный процесс протекает самопроизвольно, однако для его развития требуется термическая активация^[3][5][6].

Температура начала полигонизации не является четко определенной физической константой (подобно точке плавления) и зависит от конкретной марки стали или сплава. Скорость полигонизации определяется природой металла, степенью предшествующей деформации, характером предыдущей термообработки, содержанием примесей и другими техническими и структурными параметрами^[3].

В чёрной металлургии полигонизация автивно используется для изменения механических свойств низкоуглеродистых сталей через структурные превращения.

Что касается цветных металлов (например алюминия, титана, молибдена и вольфрама), то у них в процессе возврата и полигонизации отмечается заметное понижение прочности и повышение пластичности с одновременным ростом жаропрочности. В то же время у меди, никеля и их сплавов на определенной стадии полигонизации повышаются почти все механические характеристики: твёрдость, пластичность, предел текучести, предел упругости и предел выносливости. Но при увеличении времени, или росте скорости полигонизации, или повышении температуры обработки большинства цветных металлов субзёрна (полигоны) укрупняются, что может привести и к снижению прочности^[5].

В целом оценка полигонизации с точки зрения рекристаллизации неоднозначна (в отличие от отдыха). Если в деформированном металле дислокации распределены неравномерно по всему объему, тогда ускоренная полигонизация приводит к образованию крупных субзёрен одновременно и с примерно одинаковой скоростью. Они формируются и растут за счет своих соседей с сохранением малоугловых границ между ними и превращающихся в центры рекристаллизации. Но полигонизация затрудняет такую рекристаллизацию, поэтому в данном случае возврат можно рассматривать как процесс, конкурирующий с рекристаллизацией. Например, в сталях, содержащих ванадий, выделение карбида ванадия по упомянутым субграницам блокирует тормозит перемещение дислокаций и последующую рекристаллизацию^[3].

Большой вклад в исследование механизмов полигонизации внесла научная школа МИСиС под руководством профессора Марка Бернштейна^[7]. В настоящее время лаборатория термомеханической обработки, созданная Марком Бернштейном проводит регулярные «Бернштейновские чтения по термомеханической обработке металлических материалов», посвящённые вопросам горячей деформации металлов, включая проблемы полигонизации.