冷变形金属的回复与再结晶

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1、第八章冷变形金属的回复与再结晶第一节冷变形金属在加热时的组织与性能变化一回复与再结晶回复：冷变形金属在低温加热时，其显微组织无可见变化，但其物理、力学性能却部分恢复到冷变形以前的过程。再结晶：冷变形金属被加热到适当温度时，在变形组织内部新的无畸变的等轴晶粒逐渐取代变形晶粒，而使形变强化效应完全消除的过程。回复再结晶晶粒长大第一节冷变形金属在加热时的组织与性能变化二显微组织变化（示意图）回复阶段：显微组织仍为纤维状，无可见变化；再结晶阶段：变形晶粒通过形核长大，逐渐转变为新的无畸变的等轴晶粒。晶

2、粒长大阶段：晶界移动、晶粒粗化，达到相对稳定的形状和尺寸。回复再结晶晶粒长大第一节冷变形金属在加热时的组织与性能变化三性能变化1力学性能（示意图）回复阶段：强度、硬度略有下降，塑性略有提高。再结晶阶段：强度、硬度明显下降，塑性明显提高。晶粒长大阶段：强度、硬度继续下降，塑性继续提高，粗化严重时下降。2物理性能密度：在回复阶段变化不大，在再结晶阶段急剧升高；电阻：电阻在回复阶段可明显下降。第一节冷变形金属在加热时的组织与性能变化四储存能变化（示意图）1储存能：存在于冷变形金属内部的一小部分（～1

3、0％）变形功。弹性应变能（3～12％）2存在形式位错（80～90％）驱动力点缺陷3储存能的释放：原子活动能力提高，迁移至平衡位置，储存能得以释放。第一节冷变形金属在加热时的组织与性能变化五内应力变化回复阶段：大部分或全部消除第一类内应力，部分消除第二、三类内应力；再结晶阶段：内应力可完全消除。第二节回复一回复动力学（示意图）1加工硬化残留率与退火温度和时间的关系ln(x0/x)=c0texp(-Q/RT)x0–原始加工硬化残留率；x－退火时加工硬化残留率；c0－比例常数；t－加热时间；T－加热温

4、度。第二节回复一回复动力学（示意图）2动力学曲线特点（1）没有孕育期；（2）开始变化快，随后变慢；（3）长时间处理后，性能趋于一平衡值。第二节回复二回复机理1低温回复（0.1－0.3Tm）移至晶界、位错处点缺陷运动空位＋间隙原子消失缺陷密度降低空位聚集（空位群、对）第二节回复二回复机理2中温回复 （0.3－0.5Tm）异号位错相遇而抵销位错滑移位错缠结重新排列位错密度降低亚晶粒长大第二节回复二回复机理3高温回复（>0.5Tm）位错攀移（＋滑移）位错垂直排列（亚晶界）多边化（亚晶粒）弹性畸变能降低。

5、第二节回复三回复退火的应用去应力退火：降低应力（保持加工硬化效果），防止工件变形、开裂，提高耐蚀性。第三节再结晶一再结晶的形核与长大1形核亚晶长大形核机制（变形量较大时）亚晶合并形核亚晶界移动形核（吞并其它亚晶或变形部分）晶界凸出形核（变形量较小时）晶界弓出形核，凸向亚晶粒小的方向第三节再结晶一再结晶的形核与长大驱动力：畸变能差2长大方式：晶核向畸变晶粒扩展，直至新晶粒相互接触。注：再结晶不是相变过程。第三节再结晶二再结晶动力学（1）再结晶速度与温度的关系v再＝Aexp(-QR/RT)（2）规律开

6、始时再结晶速度很小，在体积分数为0.5时最大，然后减慢。第三节再结晶三再结晶温度1再结晶温度：经严重冷变形（变形量>70%）的金属或合金，在1h内能够完成再结晶的（再结晶体积分数>95%）最低温度。高纯金属：T再＝(0.25~0.35)Tm。2经验公式工业纯金属：T再＝(0.35~0.45)Tm。合金：T再＝(0.4~0.9)Tm。注：再结晶退火温度一般比上述温度高100～200℃。第三节再结晶三再结晶温度变形量越大，驱动力越大，再结晶温度越低；3影响因素纯度越高，再结晶温度越低；加热速度太低或太

7、高，再结晶温度提高。第三节再结晶四影响再结晶的因素1退火温度。温度越高，再结晶速度越大。2变形量。变形量越大，再结晶温度越低；随变形量增大，再结晶温度趋于稳定；变形量低于一定值，再结晶不能进行。3原始晶粒尺寸。晶粒越小，驱动力越大；晶界越多，有利于形核。4微量溶质元素。阻碍位错和晶界的运动，不利于再结晶。5第二分散相。间距和直径都较大时，提高畸变能，并可作为形核核心，促进再结晶；直径和间距很小时，提高畸变能，但阻碍晶界迁移，阻碍再结晶。第三节再结晶五再结晶晶粒大小的控制（晶粒大小－变形量关系图）再

8、结晶晶粒的平均直径d=k[G/N]1/4第三节再结晶五再结晶晶粒大小的控制（晶粒大小－变形量关系图）1变形量（图）。存在临界变形量，生产中应避免临界变形量。2原始晶粒尺寸。晶粒越小，驱动力越大，形核位置越多，使晶粒细化。3合金元素和杂质。增加储存能，阻碍晶界移动，有利于晶粒细化。4温度。变形温度越高，回复程度越大，储存能减小，晶粒粗化；退火温度越高，临界变形度越小，晶粒粗大。第三节再结晶六再结晶的应用恢复变形能力改善显微组织再结晶退火消除各向异性提高组织稳定性再结晶温度：T再＋10