Тангенциальные и осевые напряжения первого рода на поверхности, обработанной точением или шлифованием, как правило, растягивающие. На некоторой глубине они переходят в уравновешивающие их сжимающие напряжения. Аналогичные результаты дает обкатка роликом. При обдувке дробью на поверхности возникают значительные растягивающие осевые и сжимающие тангенциальные напряжения. Вибро-, гидрогалтовка и алмазное выглаживание создают на поверхности обработанной детали сжимающие напряжения. Эти виды поверхностного деформирования широко используют в промышленности для повышения усталостной прочности жаропрочных сплавов. Разупрочнение деформированного поверхностного слоя в условиях изотермического нагрева в вакууме так же, как и релаксация макронапряжений, зависит в основном от температуры и продолжительности нагрева, начальной степени наклепа и уровня макронапряжений.
Чем выше температура нагрева и больше степень наклепа, тем больше максимальная в начальный момент и непрерывно уменьшающаяся скорость разупрочнения. Остаточные макронапряжения независимо от их знака способствуют снятию наклепа.
Наклеп при нагреве снимается возвратом и рекристаллизацией. При возврате уменьшается концентрация точечных дефектов, и перераспределяются дислокации без образования новых границ (отдых) или с образованием и миграцией малоугловых границ (полигонизация). Поликристаллические металлы с кубической решеткой, деформированные в обычных условиях, в процессе возврата восстанавливают только часть свойств. При рекристаллизации полностью восстанавливаются свойства, характерные для недеформированного состояния.
В металлах с высокой энергией дефектов упаковки, в которых ячеистая структура возникает непосредственно в процессе деформации, в условиях отжига границы субзерен сплющиваются и происходит их миграция, сопровождающаяся разупрочнением. Наклеп в этих случаях может быть полностью устранен без рекристаллизации. По-видимому, по такому механизму осуществляется снятие наклепа поверхности и в литейных жаропрочных сплавах, в которых рекристаллизация отсутствует.
В металлах и сплавах с низкой энергией дефектов упаковки интенсивного перераспределения дислокаций в их скоплениях не происходит вплоть до рекристаллизации. Обычно устойчивые дислокационные сплетения возникают после значительных деформаций. В таких материалах заметное разупрочнение наступает лишь с началом рекристаллизации. Степень деформации существенно влияет на температуры начала и конца рекристаллизации обработки. Например, в сплаве ЭИ437А после деформации его на 10% температура начала рекристаллизации составляет 890°С, а конца рекристаллизации 1000°С. При степени деформации 25% эти температуры равны соответственно 875 и 975°С, при 40% — 850 и 975°С, при 55% — 840 и 970°С.
Аналогичные зависимости получены при исследовании изменений в механически обработанных поверхностях сплавов ЭИ617, ЭИ826, ЭИ929.
В слоях, подвергшихся деформированию при механической обработке, значительно увеличивается скорость самодиффузии и диффузии. Например, в никеле и сплаве ЭИ437Б скорость самодиффузии никеля возрастает в 100 раз в результате шлифования и в 30 раз — после пескоструйной обработки. Энергия активации диффузии Q также меняется в зависимости от способа обработки поверхности. Так, в поверхностных слоях никеля и сплава ЭИ437Б энергия активации диффузии никеля соответственно равна при электрополировании 45 300 и 47 000, при шлифовании 39 100 и 39 900, при обдувке песком 32 500 и 38 100 кал/г-атом, при отжиге сплава ЭИ437Б 44 600 кал/г-атом.
Исследования показывают резкое изменение коэффициента и энергии активации самодиффузии никеля в сплаве ЭИ437Б по мере удаления от поверхности. На глубине 30 мкм коэффициент диффузии почти в 1000 раз меньше, чем в тонком поверхностном слое, а энергия активации при этом возрастает в 2 раза. Наиболее резко уменьшается коэффициент диффузии на глубине до 5 мкм.
Изменения параметров диффузии по глубине шлифованного слоя связаны с изменением тонкой структуры. Рентгенографические исследования методом анализа ширины рентгеновских линий показали, что после удаления со шлифованного образца слоя в 2 мкм величина блоков возрастает с 2•10-6 до 5•10-6 см, а плотность дислокаций снижается с 7,5•1011 до 1,2•1011 см-2. Соответственно уменьшается число путей преимущественной диффузии и, следовательно, скорость диффузии.