《回复再结晶》PPT课件

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1、第九章回复、再结晶与热加工§1变形金属加热时组织性能变化的特点§2回复§3再结晶§4晶粒长大§5金属的热加工§6超塑性§1变形金属加热时组织性能变化的特点储能是促使冷变形金属发生变化的驱动力。观察冷变形金属加热时的变化，从储能释放及组织结构和性能的变化来分析，可分为回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。一、变形金属加热时显微组织的变化二、变形金属加热时储能的释放A:纯金属B：不纯的金属C：合金三、变形金属加热时性能的变化§2回复一、回复动力学1．回复动力学曲线回复动力学特点：（1）回复过程没有孕育期，随着退火的开始进行,发生软化。（2）在一

2、定温度下，初期的回复速率很大，以后逐渐变慢，直到最后回复速率为零。（3）每一温度的回复程度有一极限值，退火温度越高，这个极限值也越高,而达到此极限所需时间则越短（4）回复不能使金属性能恢复到冷变形前的水平。2．回复动力学方程设P为冷变形后在回复阶段发生变化的某种性能，如临界切应力，P0为变形前该性能的值，ΔP=P-P0为加工硬化造成的该性能的增量，与晶体中晶体缺陷的体积浓度CP成正比。P-P0=ΔP=KCP（1）将（1）式对时间t求导，得出CP与P随时间的变化率为：(2)缺陷的变化是一个热激活的过程，设激活能为Q，仿照化学动力学的方法

3、，对一级反应，反应速度与浓度的一次方成比例则（2）式变为：将（1）式代入：（3）积分得：（4）由（4）式得出：回复阶段性能随时间而衰减，服从指数规律。如果采用两个不同的温度将同一冷变形金属的性能回复到同样的程度，则回复动力学方程例：已知锌单晶的回复激活能Q=20000cal/mol，在0℃回复到残留75%的加工硬化需5min，请问在27℃和-50℃回复到同样程度需多长时间？解：（min）min≈13（天）测量出几个不同温度下回复到相同P值所需的时间，利用（4）式并取对数，得到：从关系可求出激活能，利用Q以推断可能的回复机制。二、回复机

4、制一般认为是点缺陷和位错在退火过程中发生运动，从而改变了它们的组态和分布。1.低温回复：回复的机制主要是过剩空位的消失，趋向于平衡空位浓度。2.中温回复：其主要机制是位错滑移导致位错重新组合；异号位错会聚而互相抵消以及亚晶粒长大。3.高温回复：回复机制是包括攀移在内的位错运动和多边化，以及亚晶粒合并。三、回复退火的应用主要用作去应力退火，使冷加工金属在基本上保持加工硬化的状态下降低其内应力，以稳定和改善性能，减少变形和开裂，提高耐蚀性。§3再结晶冷变形后的金属加热到一定温度后，在原来的变形组织中产生无畸变的新晶粒，而且性能恢复到变形以

5、前的完全软化状态，这个过程称为再结晶。其驱动力为冷变形时所产生的储能。一、再结晶的形核与长大1．形核1).亚晶粒粗化的形核机制一般发生在冷变形度大时A.亚晶合并形核，适于高层错能金属。再结晶的形核亚晶粒粗化的形核之----B.亚晶粒长大形核适于低层错能金属，通过亚晶合并和亚晶长大，使亚晶界与基体间的取向差增大，直至形成大角度晶界，便成为再结晶的核心再结晶的形核----（2）原有晶界弓出的形核机制一般发生在形变较小的金属中，变形不均匀，位错密度不同2．再结晶的长大形核之后，无畸变核心与周围畸变的旧晶粒之间的应变能差是核心长大的驱动力，当

6、各个新晶粒彼此接触，原来变形的旧晶粒全部消失时，再结晶过程即告完成。二、再结晶动力学1．恒温动力学曲线冷轧60%的含Si3.25钢的等温再结晶曲线再结晶恒温动力学曲线特点（1）具有S形特征，存在孕育期（2）再结晶速率开始时很小，然后逐渐加快，再结晶体积分数约为0.5时，速度达到最大值，随后逐渐减慢（3）温度越高，转变速度越快。再结晶恒温动力学方程2．Johnson-Mehl（约翰逊—梅厄）方程Φ=1-exp（-πG3N’4/3）Φ：已再结晶体积分数N’：形核速度G：长大速度τ:退火保温时间3．Avrami（阿弗瑞米）方程：Φ=1-ex

7、p（-ktn）Φ：已再结晶体积分数k,n：系数t：退火保温时间阿弗瑞米方程较约翰逊—梅厄方程更为适用。三、影响再结晶速率与再结晶温度的主要因素通常把再结晶温度定义为经过严重冷变形的金属（ε>70%），加热1小时，再结晶体积占到总体积的95%的温度。另外，有的文献把保温30-60min，开始发生再结晶或完成50%再结晶的温度定义为再结晶温度，因此，引用再结晶温度时，必须注意它的具体条件。对于工业纯金属，其起始再结晶温度与熔点之间存在下列关系：T再=（0.3-0.4）T熔1．退火温度影响形核和长大N’=N0exp（-QN/RT），G=G0

8、exp（-QG/RT）N0、G0：常数QN、QG：形核激活能和长大激活能升高退火温度，将显著提高形核率和G，再结晶速度加快。影响再结晶速率与再结晶温度的主要因素之2．变形程度：变形程度增高，再结晶速度加快，再结晶温度降低