第五章回復和再結晶

1、 5.6 回復回復本節(jié)主要講授內容：本節(jié)主要講授內容：1)冷變形金屬在加熱時的變化冷變形金屬在加熱時的變化2)回復過程回復過程3)回復機制回復機制組織組織性能性能機械性能（強度、硬度、塑性）機械性能（強度、硬度、塑性）物理性能（密度，電阻率）物理性能（密度，電阻率）內應力內應力1、冷變形金屬在加熱時的變化、冷變形金屬在加熱時的變化分為三個階段：回復、再結晶、晶粒長大分為三個階段：回復、再結晶、晶粒長大回復、再結晶及晶粒長大回復、再結晶及晶粒長大 階段中組織、性能的變化示意圖階段中組織、性能的變化示意圖（1 1）第一階段回復）第一階段回復 組織：組織： 性能：性能：（2 2）第二階段再結晶）第二

2、階段再結晶 組織：組織： 性能：性能：（3 3）第三階段晶粒長大）第三階段晶粒長大 組織：在晶界表面能的驅動下，組織：在晶界表面能的驅動下，新晶粒相互吞食而長大，最后得到較穩(wěn)定尺寸的晶粒。新晶粒相互吞食而長大，最后得到較穩(wěn)定尺寸的晶粒。 性能：性能：2、回復過程回復過程 回復是指新的無畸變晶粒出現之前所產生的回復是指新的無畸變晶粒出現之前所產生的亞結構和性亞結構和性能能變化的階段。變化的階段?；貜万寗恿κ亲冃蝺Υ婺芑貜万寗恿κ亲冃蝺Υ婺?、回復機制、回復機制1）低溫回復）低溫回復 (0.10.3Tm) 回復主要是點缺陷和位錯在退火中發(fā)生運動，改變了它回復主要是點缺陷和位錯在退火中發(fā)生運動，改變

3、了它們的組態(tài)和數量的過程。們的組態(tài)和數量的過程。2）中溫回復）中溫回復 (0.30.5Tm) 進一步升高溫度，內應力進一步消除，電阻率繼續(xù)下進一步升高溫度，內應力進一步消除，電阻率繼續(xù)下降。降。這一時期，位錯運動而導致部分位錯復合消失這一時期，位錯運動而導致部分位錯復合消失(重新重新組合組合)。位錯可以在滑移面上滑移或交滑移，使異號位錯。位錯可以在滑移面上滑移或交滑移，使異號位錯相遇相消，位錯密度下降，位錯纏結內部重新排列組合，相遇相消，位錯密度下降，位錯纏結內部重新排列組合，使變形亞晶規(guī)整化。使變形亞晶規(guī)整化。3）高溫回復）高溫回復 (0.5Tm)高溫回復是指溫度在高溫回復是指溫度在0.5T

4、m附近的退火過程。通常稱附近的退火過程。通常稱為回復后期。這時，除內應力、電阻率下降外，主要表現為回復后期。這時，除內應力、電阻率下降外，主要表現在硬度大幅度下降。在硬度大幅度下降。位錯除滑移外，還可攀移，實現多邊位錯除滑移外，還可攀移，實現多邊化。一般認為，這一時期空位和位錯進一步消除，發(fā)生多化。一般認為，這一時期空位和位錯進一步消除，發(fā)生多邊化和亞晶長大。邊化和亞晶長大。 5.7 再結晶再結晶本節(jié)主要講授內容：本節(jié)主要講授內容：1)再結晶過程再結晶過程2)再結晶的形核和長大再結晶的形核和長大3)再結晶溫度及其影響因素再結晶溫度及其影響因素4)再結晶后的晶粒大小再結晶后的晶粒大小5)再結晶織

5、構與退火攣晶再結晶織構與退火攣晶1、再結晶過程、再結晶過程再結晶的驅動力是變形金屬經回復后未被釋放的儲存能。再結晶的驅動力是變形金屬經回復后未被釋放的儲存能。再結晶過程再結晶過程形核形核長大長大2、再結晶的形核及長大、再結晶的形核及長大1）形核有三種機制）形核有三種機制 晶界弓出形核機制（小變形）晶界弓出形核機制（小變形） 亞晶合并機制（大變形）亞晶合并機制（大變形） 亞晶遷移機制（大變形）亞晶遷移機制（大變形）2）長大）長大 驅動力：畸變能差驅動力：畸變能差 方式：晶核向畸變晶粒擴展，直至新晶粒相互接觸。方式：晶核向畸變晶粒擴展，直至新晶粒相互接觸。注：再結晶不是相變過程。注：再結晶不是相變

6、過程。3、再結晶的溫度及其影響因素、再結晶的溫度及其影響因素冷變形金屬開始進行再結晶的最低溫度稱為再結晶溫度。冷變形金屬開始進行再結晶的最低溫度稱為再結晶溫度。生產上規(guī)定再結晶溫度，是指經過較大冷變形生產上規(guī)定再結晶溫度，是指經過較大冷變形(變形量大變形量大于于70%)的金屬，在的金屬，在1h內能夠完成再結晶內能夠完成再結晶(或再結晶體積分或再結晶體積分數為數為0.95)的最低溫度的最低溫度 對于工業(yè)純金屬，在較大冷變形條件下，其再結晶對于工業(yè)純金屬，在較大冷變形條件下，其再結晶開始溫度開始溫度T再再與熔點與熔點Tm之間存在下列經驗關系：之間存在下列經驗關系： T再再(0.350.40)Tm2

7、73（ ） 若按上述公式確定再結晶退火溫度時，則若按上述公式確定再結晶退火溫度時，則 ：T再退火再退火=TK+100200 如：如：Fe：T熔熔1538T再再0.4(1538273)273451.4合金：合金： TR = （0.5 0.7 ）Tm273( )小于再結晶溫度的加工稱為冷加工；大于再結小于再結晶溫度的加工稱為冷加工；大于再結晶溫度的加工稱為熱加工。晶溫度的加工稱為熱加工。 熱加工也有加工硬化現象，但由于處于再結晶溫度以上，硬熱加工也有加工硬化現象，但由于處于再結晶溫度以上，硬化的同時發(fā)生了再結晶而使材料軟化，即消除了加工硬化現象，化的同時發(fā)生了再結晶而使材料軟化，即消除了加工硬化現

8、象，故熱加工最終結果，材料并不存在加工硬化。故熱加工最終結果，材料并不存在加工硬化。 思考題：用一冷拉鋼絲繩吊裝一大型工作入爐，并思考題：用一冷拉鋼絲繩吊裝一大型工作入爐，并隨工件一起加熱到隨工件一起加熱到1000，加熱完畢，當吊出工件時，加熱完畢，當吊出工件時鋼絲繩發(fā)生斷裂。試分析原因鋼絲繩發(fā)生斷裂。試分析原因影響再結晶溫度的因素有：影響再結晶溫度的因素有： 變形程度：隨冷變形程度增加，儲能增多，再結晶的驅變形程度：隨冷變形程度增加，儲能增多，再結晶的驅動力增大，再結晶容易發(fā)生，再結晶溫度低。當變形量達到動力增大，再結晶容易發(fā)生，再結晶溫度低。當變形量達到一定程度，一定程度，T再再趨于一定值

9、。趨于一定值。 原始晶粒尺寸：原始晶粒越細小，晶界越多，有利于形原始晶粒尺寸：原始晶粒越細小，晶界越多，有利于形核；另外，晶粒越細小，變形抗力越大，變形儲能高，再結核；另外，晶粒越細小，變形抗力越大，變形儲能高，再結晶驅動力越大，容易發(fā)生再結晶，使晶驅動力越大，容易發(fā)生再結晶，使T再再降低。降低。 微量溶質原子：微量溶質原子可顯著提高微量溶質原子：微量溶質原子可顯著提高T再再，原因是溶質，原因是溶質原子與位錯和晶界間存在著交互作用，使溶質原子在位錯及晶原子與位錯和晶界間存在著交互作用，使溶質原子在位錯及晶界處偏聚，對位錯的滑移與攀移和晶界的遷移起阻礙作用，不界處偏聚，對位錯的滑移與攀移和晶界的

10、遷移起阻礙作用，不利于再結晶的形核和長大，阻礙再結晶過程。因而使利于再結晶的形核和長大，阻礙再結晶過程。因而使T再再提高。提高。 第二相粒子：既可提高第二相粒子：既可提高T再再，也可降低，也可降低T再再。當第二相粒子。當第二相粒子尺寸和間距都較大時，變形中阻礙位錯運動，提高變形儲能，尺寸和間距都較大時，變形中阻礙位錯運動，提高變形儲能，提高再結晶驅動力，易發(fā)生再結晶，使提高再結晶驅動力，易發(fā)生再結晶，使T再再降低；當第二相粒子降低；當第二相粒子尺寸和間距都很小時，阻礙位錯重排構成亞晶界，阻礙晶界遷尺寸和間距都很小時，阻礙位錯重排構成亞晶界，阻礙晶界遷移，阻礙了再結晶，使移，阻礙了再結晶，使T再

11、再提高。提高。 再結晶退火工藝參數：加熱速度過慢或極快，均使再結晶退火工藝參數：加熱速度過慢或極快，均使T再再升高升高（過慢有足夠的時間回復，點陣畸變度降低，儲能減小，使再（過慢有足夠的時間回復，點陣畸變度降低，儲能減小，使再結晶驅動力減小，結晶驅動力減小，T再再升高；極快因各溫度下停留時間過短而來升高；極快因各溫度下停留時間過短而來不及形核與長大，使不及形核與長大，使T再再升高）。保溫時間越長，升高）。保溫時間越長，T再再越低。越低。4、再結晶后的晶粒大小、再結晶后的晶粒大?。?）預先變形程度）預先變形程度（2）原始晶粒尺寸）原始晶粒尺寸（3 3）加熱速度：越快，再結晶溫度越高，推遲再結晶形

12、核）加熱速度：越快，再結晶溫度越高，推遲再結晶形核和長大過程，所以再結晶晶粒細小。可知，同一再結晶退火和長大過程，所以再結晶晶粒細小?？芍?，同一再結晶退火溫度，用快速加熱方法，可得細小再結晶晶粒。溫度，用快速加熱方法，可得細小再結晶晶粒。（4）退火溫度）退火溫度 提高退火溫度，不僅使再結晶后的晶粒粗大，而且還影提高退火溫度，不僅使再結晶后的晶粒粗大，而且還影響臨界變形度的大小響臨界變形度的大?。?）微量熔質原子和雜質）微量熔質原子和雜質 一般都能起細化晶粒的作用。一般都能起細化晶粒的作用。 5.8 晶粒長大晶粒長大本節(jié)主要講授內容：本節(jié)主要講授內容：1)晶粒的正常長大晶粒的正常長大2)異常晶粒

13、長大異常晶粒長大驅動力：界面能差；驅動力：界面能差；長大方式：長大方式： 正常長大；正常長大； 異常長大（二次再結晶）異常長大（二次再結晶）1)1)正常晶粒長大：正常晶粒長大：有兩種方式：正常長大和異常長大有兩種方式：正常長大和異常長大 表現為大多數晶粒幾乎同時逐漸均勻長大。是靠表現為大多數晶粒幾乎同時逐漸均勻長大。是靠晶界遷移，相互吞食而進行的，它使界面能減小。晶界遷移，相互吞食而進行的，它使界面能減小。引起晶界遷移的驅動力是界面能和界面曲率。引起晶界遷移的驅動力是界面能和界面曲率。2)2)異常晶粒長大：異常晶粒長大： 表現為少數晶粒突發(fā)性的不均勻長大。是出表現為少數晶粒突發(fā)性的不均勻長大。

14、是出現少數較大的晶粒優(yōu)先快速成長，逐步吞食掉現少數較大的晶粒優(yōu)先快速成長，逐步吞食掉其周圍的大量小晶粒，最后形成非常粗大的組其周圍的大量小晶粒，最后形成非常粗大的組織，使力學性能大大降低，稱為二次再結晶?？?，使力學性能大大降低，稱為二次再結晶。二次再結晶不存在重新形核的過程，實際上只二次再結晶不存在重新形核的過程，實際上只是在一次再結晶晶粒長大過程中某些局部區(qū)域是在一次再結晶晶粒長大過程中某些局部區(qū)域的晶粒產生了優(yōu)先長大。的晶粒產生了優(yōu)先長大。知識體系：知識體系：本章小結本章小結重點：重點：單晶體的塑性變形方式和規(guī)律。單晶體的塑性變形方式和規(guī)律。多晶體塑性變形的特點；多晶體塑性變形的特點；強化

15、機制：加工硬化、固溶強化、細晶強化、第二強化機制：加工硬化、固溶強化、細晶強化、第二相強化。相強化。塑性變形對金屬材料的的組織和性能的影響；塑性變形對金屬材料的的組織和性能的影響；經冷變形的金屬，在加熱時的組織和性能的變化；經冷變形的金屬，在加熱時的組織和性能的變化；回復、再結晶和晶粒長大的驅動力問題?；貜汀⒃俳Y晶和晶粒長大的驅動力問題。再結晶溫度及其影響因素；再結晶溫度及其影響因素；影響再結晶晶粒大小的因素；影響再結晶晶粒大小的因素；難點：難點：交滑移和多滑移。交滑移和多滑移。孿生孿生。再結晶的形核和長大再結晶的形核和長大1)1) 晶粒長大晶粒長大重要概念與名詞（重要概念與名詞（41）：）：

16、彈性變形彈性變形，塑性變形，滑移，滑移系，滑移帶，塑性變形，滑移，滑移系，滑移帶，滑移線滑移線 ，交滑移，交滑移 ，多滑移；臨界分切應力，多滑移；臨界分切應力，施密特因子，軟取向，硬取向，派施密特因子，軟取向，硬取向，派-納力；孿生，納力；孿生，孿晶面，孿晶面， 孿生方向，孿晶，扭折；固溶強化，孿生方向，孿晶，扭折；固溶強化，屈服現象，應變時效，加工硬化，彌散強化；屈服現象，應變時效，加工硬化，彌散強化；形變織構，絲織構，板織構，殘余應力，點陣畸變，形變織構，絲織構，板織構，殘余應力，點陣畸變，帶狀組織；回復，再結晶，晶粒長大，二次再結晶，帶狀組織；回復，再結晶，晶粒長大，二次再結晶， 冷加工冷加工 ，熱加工；儲存能，多邊化，再結晶溫度；，熱加