En metalurgia , la recuperación es un proceso mediante el cual los granos deformados de un metal o aleación pueden reducir su energía almacenada mediante la eliminación o reorganización de defectos en su estructura cristalina . Estos defectos, principalmente dislocaciones , se introducen por la deformación plástica del material y actúan para aumentar la resistencia de un material. Dado que la recuperación reduce la densidad de dislocaciones, el proceso normalmente va acompañado de una reducción en la resistencia de un material y un aumento simultáneo en la ductilidad . Como resultado, la recuperación puede considerarse beneficiosa o perjudicial según las circunstancias.
La recuperación está relacionada con procesos similares de recristalización y crecimiento de grano , cada uno de los cuales es una etapa del recocido . La recuperación compite con la recristalización, ya que ambas son impulsadas por la energía almacenada, pero también se cree que es un prerrequisito necesario para la nucleación de los granos recristalizados. Se llama así porque hay una recuperación de la conductividad eléctrica debido a una reducción en las dislocaciones. Esto crea canales libres de defectos, lo que proporciona a los electrones un mayor camino libre medio . [1]
Los procesos físicos que se incluyen bajo las denominaciones de recuperación, recristalización y crecimiento de grano suelen ser difíciles de distinguir de manera precisa. Doherty et al. (1998) afirmaron:
"Los autores han acordado que... la recuperación puede definirse como todos los procesos de recocido que ocurren en materiales deformados que ocurren sin la migración de un límite de grano de alto ángulo"
De esta forma, el proceso puede diferenciarse de la recristalización y del crecimiento del grano, ya que ambos presentan un amplio movimiento de los límites de grano de alto ángulo.
Si la recuperación se produce durante la deformación (una situación que es común en el procesamiento a alta temperatura), se denomina "dinámica", mientras que la recuperación que se produce después del procesamiento se denomina "estática". La principal diferencia es que durante la recuperación dinámica, la energía almacenada continúa inyectándose incluso cuando se reduce por el proceso de recuperación, lo que da como resultado una forma de equilibrio dinámico .
Un metal muy deformado contiene una gran cantidad de dislocaciones predominantemente atrapadas en "enredos" o "bosques". El movimiento de dislocaciones es relativamente difícil en un metal con una energía de falla de apilamiento baja y, por lo tanto, la distribución de dislocaciones después de la deformación es en gran medida aleatoria. Por el contrario, los metales con una energía de falla de apilamiento moderada a alta, por ejemplo, el aluminio, tienden a formar una estructura celular donde las paredes de las celdas consisten en enredos rugosos de dislocaciones. Los interiores de las celdas tienen una densidad de dislocaciones correspondientemente reducida.
Cada dislocación está asociada a un campo de deformación que contribuye con una cantidad pequeña pero finita a la energía almacenada en los materiales. Cuando aumenta la temperatura (normalmente por debajo de un tercio del punto de fusión absoluto), las dislocaciones se vuelven móviles y pueden deslizarse , deslizarse transversalmente y trepar . Si dos dislocaciones de signo opuesto se encuentran, se anulan de manera efectiva y su contribución a la energía almacenada se elimina. Cuando la aniquilación es completa, solo queda un exceso de dislocación de un tipo.
Después de la aniquilación, las dislocaciones restantes pueden alinearse en matrices ordenadas donde su contribución individual a la energía almacenada se reduce por la superposición de sus campos de tensión. El caso más simple es el de una matriz de dislocaciones de borde de vector de Burger idéntico. Este caso idealizado se puede producir doblando un solo cristal que se deformará en un solo sistema de deslizamiento (el experimento original realizado por Cahn en 1949). Las dislocaciones de borde se reorganizarán en límites de inclinación, un ejemplo simple de un límite de grano de ángulo bajo . La teoría de límites de grano predice que un aumento en la desorientación de límites aumentará la energía del límite pero disminuirá la energía por dislocación. Por lo tanto, existe una fuerza impulsora para producir menos límites, más altamente desorientados. La situación en materiales policristalinos altamente deformados es naturalmente más compleja. Muchas dislocaciones de diferentes vectores de Burger pueden interactuar para formar redes 2-D complejas.
Como se mencionó anteriormente, la estructura deformada es a menudo una estructura celular tridimensional con paredes que consisten en marañas de dislocaciones. A medida que avanza la recuperación, estas paredes celulares experimentarán una transición hacia una estructura de subgrano genuina. Esto ocurre mediante una eliminación gradual de dislocaciones extrañas y la reorganización de las dislocaciones restantes en límites de grano de ángulo bajo.
La formación de subgranos va seguida de un engrosamiento de los mismos, en el que el tamaño medio aumenta mientras que el número de subgranos disminuye. Esto reduce el área total del límite de grano y, por lo tanto, la energía almacenada en el material. El engrosamiento de los subgranos comparte muchas características con el crecimiento del grano.
Si la subestructura puede aproximarse a una matriz de subgranos esféricos de radio R y energía límite γ s ; la energía almacenada es uniforme; y la fuerza en el límite está distribuida uniformemente, la presión impulsora P viene dada por:
Dado que γ s depende de la desorientación de los límites de los subgranos circundantes, la presión impulsora generalmente no permanece constante durante todo el engrosamiento.
