第九章 回復(fù)再結(jié)晶與熱加工1-2016

1、1 1 變形金屬加熱時(shí)組織性能變化的特點(diǎn)變形金屬加熱時(shí)組織性能變化的特點(diǎn)2 2 回復(fù)回復(fù)3 3 再結(jié)晶再結(jié)晶4 4 晶粒長(zhǎng)大晶粒長(zhǎng)大5 5 金屬的熱加工金屬的熱加工6 6 超塑性超塑性1塑性變形后的金屬發(fā)生組織改變、產(chǎn)生了大量晶體缺陷，同時(shí)，變形金屬中還儲(chǔ)存了相當(dāng)數(shù)量的彈性畸變能，因此冷加工金屬的組織和性能處于亞穩(wěn)定狀態(tài)室溫下，原子擴(kuò)散能力低，這種亞穩(wěn)狀態(tài)可一直維持下去2如果把冷變形金屬進(jìn)行加熱，就會(huì)發(fā)生組織結(jié)構(gòu)和性能的變化儲(chǔ)能是促使冷變形金屬發(fā)生變化的驅(qū)動(dòng)力根據(jù)冷變形金屬加熱時(shí)加熱溫度的不同，從儲(chǔ)能釋放及組織結(jié)構(gòu)和性能的變化來(lái)分析，將發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶及晶粒長(zhǎng)大過(guò)程經(jīng)塑性變形后的金屬再進(jìn)行加熱

2、的過(guò)程稱之為“退火”34再結(jié)晶階段先出現(xiàn)新的無(wú)畸變的核心，然后長(zhǎng)大，直到完全改組為新的、無(wú)畸變的細(xì)等軸晶?；貜?fù)階段組織幾乎沒(méi)有變化，晶粒仍是冷變形后的纖維狀晶粒長(zhǎng)大階段新晶?；ハ嗤滩⒍L(zhǎng)大5冷軋后退火，組織完全恢復(fù)，120 x6.9mm軋到1.0mm，83，軋制后晶粒拉長(zhǎng)，破壞，出現(xiàn)大量滑移帶， 形成纖維組織，120 x金屬在塑性變形時(shí)所消耗的大量能量，除絕大部分轉(zhuǎn)化為熱以外，尚有一小部分以儲(chǔ)能的形式保留在金屬之中儲(chǔ)能的主要形式是與點(diǎn)陣畸變和晶體缺陷相聯(lián)系的畸變能儲(chǔ)能是回復(fù)和再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力，在回復(fù)和再結(jié)晶階段全部釋放出來(lái)按材料種類的不同，儲(chǔ)能釋放曲線A、B、C三種形式67A:純金屬B：不純的金

3、屬C：合金純金屬，不純的金屬和合金共同特點(diǎn)是每一曲線都出現(xiàn)一高峰，這個(gè)高峰出現(xiàn)的位置對(duì)應(yīng)于再結(jié)晶開始的溫度，在此之前，只發(fā)生回復(fù)在回復(fù)階段，A（純金屬）型曲線儲(chǔ)能釋放少，C型曲線儲(chǔ)能釋放多，B型曲線則介乎二者之間這種差別是由于雜質(zhì)原子和合金元素阻礙再結(jié)晶的形核和長(zhǎng)大，推遲再結(jié)晶過(guò)程，從而使不純金屬和合金中的儲(chǔ)能在再結(jié)晶開始以前能通過(guò)回復(fù)而較多地釋放出來(lái)89電阻率在回復(fù)階段已有明顯下降，到再結(jié)晶開始時(shí)下降更快，最后恢復(fù)到變形前的電阻強(qiáng)度與硬度在回復(fù)階段下降不多，到再結(jié)晶開始后，硬度一般急劇下降有的金屬在回復(fù)階段硬度反而有所增加10內(nèi)應(yīng)力在回復(fù)階段也明顯降低1.宏觀內(nèi)應(yīng)力在回復(fù)時(shí)可以全部或大部被消

4、除2.而微觀內(nèi)應(yīng)力在回復(fù)時(shí)部分消除3.要全部消除，必須加熱到再結(jié)晶溫度以上材料的密度隨退火溫度升高而逐漸增加119.2.1 回復(fù)動(dòng)力學(xué)所謂回復(fù)是指冷變形金屬加熱時(shí)，在新的無(wú)畸變晶粒出現(xiàn)之前，所產(chǎn)生的亞結(jié)構(gòu)與性能變化的過(guò)程?；貜?fù)動(dòng)力學(xué)主要研究冷變形結(jié)束后，材料的性能向變形前回復(fù)的速率問(wèn)題1213R:回復(fù)時(shí)已恢復(fù)的加工硬化R=（m- r ）/（ m- 0） (9-1)m，r，0分別表示變形后、回復(fù)后及完全退火的屈服應(yīng)力（1-R）則為剩余硬化分?jǐn)?shù),R越大，即（1-R）越小，表示回復(fù)階段性能恢復(fù)程度愈大14（1）回復(fù)過(guò)程沒(méi)有孕育期（2）在一定溫度下，初期的回復(fù)速率很大，以后逐漸變慢， 直到最后回復(fù)速率

5、為零（3）每一溫度的回復(fù)程度都有一極限值，退火溫度愈高， 這個(gè)極限值也愈高，而達(dá)到此極限值所需時(shí)間則愈短 (4）回復(fù)不能使金屬性能恢復(fù)到冷變形前的水平15回復(fù)動(dòng)力學(xué)特征可以用一方程式來(lái)描述設(shè)P:冷變形后在回復(fù)階段發(fā)生變化的某種性能 P0:變形前該性能的值P:加工硬化造成的該性能的增量 P-P0=P這個(gè)增量與晶體中晶體缺陷（空位、位錯(cuò)等）的體積濃度CP成正比 P-P0=P=KCp (9-2)16在某一溫度進(jìn)行等溫回復(fù)過(guò)程中，晶體缺陷的體積濃度將發(fā)生變化，伴隨著性能P也發(fā)生變化。它們隨時(shí)間的變化率為 d（P-P0）/dt=KdCp/dt (9-3)缺陷的運(yùn)動(dòng)（變化）是一個(gè)熱激活的過(guò)程，假定其激活能

6、為Q，按照化學(xué)動(dòng)力學(xué)的方法 dCp/dt=-ACpe（-Q/RT） 則 d（P-P0）/dt=-K ACpe（-Q/RT） 17將式（9-2）代入得 d（P-P0）/（P- P0 ）= - Ae（-Q/RT）dt 積分得 ln（P-P0 ）=-Ae（-Q/RT）t (9-4)式中A為常數(shù)，此式表示回復(fù)階段性能隨時(shí)間而衰減，并遵從指數(shù)規(guī)律18假若在不同溫度下回復(fù)退火，讓性能都達(dá)到同一P值時(shí)，所需時(shí)間顯然是不同的測(cè)量出幾個(gè)溫度下回復(fù)到相同P值所需的時(shí)間，利用式（9-4）并取對(duì)數(shù)，可得： lnt=常數(shù)+Q/RT (9-5)從lnt1/T關(guān)系可求出激活能，利用對(duì)激活能值的分析可以推斷可能的回復(fù)的機(jī)制

7、1920 如果采用兩個(gè)不同的溫度將同一冷變形金屬的性能回復(fù)到同樣的程度，則2211expexptRTQAtRTQA12111221expexpTTReRTRTtt21例：已知鋅單晶的回復(fù)激活能Q=20000cal/mol，在0回復(fù)到殘留75%的加工硬化需5min，問(wèn)在27和-50回復(fù)到同樣程度需多長(zhǎng)時(shí)間？)(13(min)1850052231273131. 818. 4200002天et12111221expexpTTReRTRTtt根據(jù)亞組織變化的觀察，以及激活能的測(cè)定分析認(rèn)為回復(fù)是空位和位錯(cuò)通過(guò)熱激活改變了它們的組態(tài)分布和數(shù)量的過(guò)程低溫回復(fù)：主要是過(guò)?？瘴坏南?，趨向于平衡空位濃度中溫回復(fù)

8、：位錯(cuò)重新滑移和交滑移導(dǎo)致位錯(cuò)重新組合； 異號(hào)位錯(cuò)會(huì)聚而互相抵消以及亞晶粒長(zhǎng)大高溫回復(fù)：包括了攀移在內(nèi)的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和多邊形化以及亞 晶粒合并229.2.2回復(fù)機(jī)制與回復(fù)機(jī)制與 回復(fù)過(guò)程的組織變化回復(fù)過(guò)程的組織變化23溫 度回 復(fù) 機(jī) 制低 溫1點(diǎn)缺陷移至晶界或位錯(cuò)處而消失2點(diǎn)缺陷合并中等溫度1纏結(jié)中的位錯(cuò)重新排列構(gòu)成亞晶2異號(hào)位錯(cuò)在熱激活作用下相互吸引而抵消3亞晶粒長(zhǎng)大較高溫度1位錯(cuò)攀移和位錯(cuò)環(huán)縮小2亞晶粒合并3多邊形化溫度范圍的劃分是相對(duì)的，各種回復(fù)機(jī)制沒(méi)有嚴(yán)格的溫度界線2424d沿晶界的攀移a攀移形成小角度晶界（多邊化）b兩平行滑移面上異號(hào)位錯(cuò)通過(guò)攀移相互抵消c同一滑移面上異號(hào)位錯(cuò)攀移過(guò)夾雜

9、物后相互抵消雖然在光學(xué)顯微鏡下看不到回復(fù)過(guò)程中組織的明顯變化，但從透射電鏡下觀察到的亞結(jié)構(gòu)卻發(fā)生了重要變化。了解亞結(jié)構(gòu)變化也是研究回復(fù)機(jī)制的重要方面回復(fù)時(shí)亞結(jié)構(gòu)的變化主要有以下兩種種情況 1多邊形化 2胞狀組織的規(guī)整化2022-6-2625多邊形化：回復(fù)時(shí)，通過(guò)位錯(cuò)的滑移和攀移使位錯(cuò)變成沿垂直滑移面的排列，形成所謂的位錯(cuò)墻，每組位錯(cuò)墻均以小角度晶界分割晶粒成為亞晶，這一過(guò)程為位錯(cuò)的多邊形化2627金屬塑性變形后，滑移面上塞積的同號(hào)刃位錯(cuò)沿原滑移面成水平排列回復(fù)后的多邊形化，形成位錯(cuò)墻高溫回復(fù)時(shí)，刃位錯(cuò)通過(guò)滑移和攀移使位錯(cuò)變成沿垂直滑移面的排列，形成位錯(cuò)墻回復(fù)前位錯(cuò)的分布為了降低界面能，小角度亞

10、晶界有合并為大位向差亞晶界的趨勢(shì)首先亞晶部分合并成Y形結(jié)點(diǎn)，再通過(guò)結(jié)點(diǎn)的移動(dòng)使分叉消失形成大亞晶這類亞晶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不易遷移，阻礙以后的再結(jié)晶過(guò)程，不能成為再結(jié)晶的核心28多邊形化過(guò)程中Y形結(jié)點(diǎn)形成及移動(dòng)移動(dòng)多邊形化過(guò)程一般是當(dāng)晶體受彎曲變形后，在較高溫度下回復(fù)退火才發(fā)生的，而且只在產(chǎn)生單滑移的單晶體中，多邊形化過(guò)程才最為典型在多晶體中，產(chǎn)生多系滑移的情況下，也可能發(fā)生多邊形化，不過(guò)此時(shí)易形成胞狀組織，多邊形化不那么明顯、典型29金屬經(jīng)塑性變形后存在胞狀組織，其胞壁位錯(cuò)密度很高。在回復(fù)過(guò)程中，這種變形后的胞狀組織將發(fā)生變化3031在回復(fù)初期，首先是過(guò)?？瘴幌?，變形胞狀組織內(nèi)的位錯(cuò)被吸引到胞壁，并

11、與胞壁中的異號(hào)位錯(cuò)互相抵消，使位錯(cuò)密度降低，而且位錯(cuò)變得較平直、較規(guī)整，如圖（a）、(b)回復(fù)繼續(xù)時(shí)，胞內(nèi)變得幾乎無(wú)位錯(cuò)，胞壁中的位錯(cuò)纏結(jié)逐漸形成能量較低的位錯(cuò)網(wǎng)，胞壁變薄，且更清晰，單胞也有所長(zhǎng)大，如圖(c)，此時(shí)，胞狀組織實(shí)際上就是亞晶?；貜?fù)再繼續(xù)進(jìn)行，亞晶粒繼續(xù)長(zhǎng)大，亞晶界上有更多的位錯(cuò)按低能態(tài)的位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)排列，如圖(d)主要用作去應(yīng)力退火，使冷加工金屬在基本上主要用作去應(yīng)力退火，使冷加工金屬在基本上保持加工硬化的狀態(tài)下降低其內(nèi)應(yīng)力，以穩(wěn)定保持加工硬化的狀態(tài)下降低其內(nèi)應(yīng)力，以穩(wěn)定和改善性能，減少變形和開裂，提高耐蝕性和改善性能，減少變形和開裂，提高耐蝕性32冷變形后的金屬加熱到一定溫度后，

12、在原來(lái)的變形組織中產(chǎn)生了無(wú)畸變的新晶粒，而且性能恢復(fù)到變形以前完全軟化的狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程稱之為“再結(jié)晶”再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力也是冷變形時(shí)所產(chǎn)生的儲(chǔ)能再結(jié)晶雖然也是形核、長(zhǎng)大過(guò)程，但再結(jié)晶在轉(zhuǎn)變前后晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分不發(fā)生變化3334經(jīng)典的均勻形核理論來(lái)研究再結(jié)晶形核，并用傳統(tǒng)熱力學(xué)方法來(lái)估算再結(jié)晶時(shí)的晶核臨界尺寸與觀測(cè)結(jié)果不符根據(jù)透射電鏡的一些觀測(cè)結(jié)果，一般認(rèn)為再結(jié)晶形核是通過(guò)現(xiàn)存界面的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的：1亞晶粒聚合、粗化的形核機(jī)制亞晶粒聚合、粗化的形核機(jī)制2 2原有晶界弓出形核機(jī)制原有晶界弓出形核機(jī)制35高層錯(cuò)能金屬，可以通過(guò)相鄰亞晶粒的合并來(lái)實(shí)現(xiàn)，即相鄰亞晶粒某些邊界上的位錯(cuò)，通過(guò)攀移和滑移，轉(zhuǎn)移到這

13、兩個(gè)亞晶外邊的亞晶界上去，而使這兩個(gè)亞晶之間的亞晶界消失，合并成一個(gè)大的亞晶。同時(shí)，通過(guò)原子擴(kuò)散和相鄰亞晶轉(zhuǎn)動(dòng)，使兩個(gè)亞晶的取向變?yōu)橐恢?6a.高層錯(cuò)能金屬再結(jié)晶的形核機(jī)制示意圖（37a.合并前的亞晶粒b.開始合并，一個(gè)亞晶粒在轉(zhuǎn)動(dòng)c.剛合并后的亞晶粒結(jié)構(gòu)d .某些亞晶界遷移后的最終亞晶粒結(jié)構(gòu)低層錯(cuò)能金屬，再結(jié)晶形核可能是直接通過(guò)亞晶界的遷移來(lái)實(shí)現(xiàn)的38b.低層錯(cuò)能金屬低層錯(cuò)能金屬中局部位錯(cuò)密度很高的亞晶界發(fā)生遷移長(zhǎng)大為核一般在變形程度比較大時(shí)發(fā)生，變形量愈大，愈有利于再結(jié)晶按這種機(jī)制形核多晶體變形較小，不均勻，位錯(cuò)密度不同，變形大的晶粒位錯(cuò)密度高，變形小的晶粒位錯(cuò)密度低。兩晶粒邊界（大角度晶

14、界）在形變儲(chǔ)能的驅(qū)動(dòng)下，向高密度位錯(cuò)晶粒移動(dòng)時(shí)，晶界掃掠過(guò)的區(qū)域位錯(cuò)密度降低，能量釋放晶界掃掠過(guò)的區(qū)域位錯(cuò)密度降低，能量釋放這塊無(wú)應(yīng)變的小區(qū)域尺寸達(dá)到一定值時(shí)就成為了再結(jié)晶核心39高密度位錯(cuò)區(qū)域40AB為兩個(gè)不同位錯(cuò)密度區(qū)的邊界（大角度晶界），兩區(qū)域的單位體積自由能差為Gv。若AB向高密度位錯(cuò)晶粒（）弓出V的體積，形成無(wú)畸變新晶核，相應(yīng)增加晶界面積A這一過(guò)程體系的自由能變化G=-GvV+A導(dǎo)出形核過(guò)程自發(fā)進(jìn)行的熱力學(xué)條件為Gv-A/V (9-6) 其中為晶核單位面積的界面能晶核為球形，則A/V=2/R（R為球半徑）晶界弓出的能量條件變成Gv70%70%）保溫1h再結(jié)晶完成95%所對(duì)應(yīng)的溫度47

15、對(duì)于工業(yè)純的金屬，其起始再結(jié)晶溫度與熔點(diǎn)之間存在下列關(guān)系： T再= (0.30.4)T熔 (9-10)式中T熔溫度是指絕對(duì)溫度不適用于合金和高純（純度高于99.99%）金屬 48材 料T再/材 料T再/銅 (99.999%)120蒙乃爾合金600無(wú)氧銅200電解鐵400Cu-5Zn320低碳鋼540Cu-5Al290鎂 (99.99%)65Cu-2Be370鎂合金230鋁 (99.999%)80鋅10鋁 (99.0%)290錫-3鋁合金320鉛-3鎳 (99.99%)370高純鎢12001300鎳 (99.4%)600含有孔隙的鎢160023002022-6-2649（1）變形程度冷變形程度增

16、加，儲(chǔ)能增多，也提高了N和G，所以再結(jié)晶速度加快，再結(jié)晶速度加快，再結(jié)晶溫度降低例：純Zr 當(dāng)面積縮減13%時(shí)，557完成等溫再結(jié)晶 需40h 當(dāng)面積縮減51%時(shí)，557完成等溫再結(jié)晶需16h但冷變形使金屬儲(chǔ)能的增加有一個(gè)上限，因此，冷變形增加到一定程度以后，對(duì)再結(jié)晶溫度的影響也有一極限5051（2）雜質(zhì)及合金元素在金屬中溶入微量合金元素可顯著提高再結(jié)晶溫度，降低再結(jié)晶速度降低再結(jié)晶速度金屬純度不同，再結(jié)晶溫度相差很大。如果溶質(zhì)與溶劑原子的尺寸差別大、價(jià)電子數(shù)相差大，則溶質(zhì)原子與晶體缺陷的結(jié)合能大，能更有效地阻礙這些缺陷運(yùn)動(dòng)，并延續(xù)亞晶在加熱時(shí)的形成和長(zhǎng)大，從而顯著地提高再結(jié)晶溫度5253材

17、料50%再結(jié)晶的溫度（）備 注光譜純銅140Cu的原子半徑為1.28光譜純銅加入0.01%Ag205Ag的原子半徑為1.44 光譜純銅加入0.01%Cd305Cd 原子半徑為1.52 （3）第二相粒子第二相可能促進(jìn)，也可能阻礙再結(jié)晶，主要第二相可能促進(jìn)，也可能阻礙再結(jié)晶，主要取決于基體上第二相粒子的大小及其分布取決于基體上第二相粒子的大小及其分布彌散度大的第二相粒子能提高再結(jié)晶溫度，彌散度愈大效果愈好如果第二相數(shù)量不多而且彌散度不大時(shí)，有可能使再結(jié)晶溫度降低5455合 金（m）d對(duì)再結(jié)晶的影響Cu+B4C52m促進(jìn)Cu+Al2O32.5300阻礙Cu+Co+SiO20.5-1.0m800阻礙設(shè)

18、粒子間距為設(shè)粒子間距為 ，粒子直徑為，粒子直徑為d： 1m，d0.3m 第二相粒子降低再結(jié)晶溫度，提高再結(jié)晶速度第二相粒子降低再結(jié)晶溫度，提高再結(jié)晶速度 1m，d0.3m 第二相粒子提高再結(jié)晶溫度，降低第二相粒子提高再結(jié)晶溫度，降低 再結(jié)晶速度再結(jié)晶速度在燒結(jié)鋁中加入5%的Al2O3，可使再結(jié)晶溫度提高到500。Al2O3或ZrO2能顯著提高銅的再結(jié)晶溫度，彌散的稀土氧化物能提高W、Mo的再結(jié)晶溫度（4）原始晶粒大小原始晶粒越細(xì)小，冷變形時(shí)加工硬化率大、儲(chǔ)能高，而且晶界往往是再結(jié)晶形核的有利地區(qū)，所以N和G增加，再結(jié)晶速度增加，再結(jié)晶速度增加，再結(jié)晶溫度較低56（5）加熱速度：極快的加熱或加熱

19、速度過(guò)于極快的加熱或加熱速度過(guò)于緩慢時(shí)，再結(jié)晶速度降低，再結(jié)晶溫度上升緩慢時(shí)，再結(jié)晶速度降低，再結(jié)晶溫度上升加熱速度十分緩慢時(shí)，變形金屬在加熱過(guò)程中有足夠的時(shí)間進(jìn)行回復(fù)，使點(diǎn)陣畸變程度降低，儲(chǔ)能減少，從而使再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力減小，再結(jié)晶溫度上升極快速度加熱也使再結(jié)晶溫度升高，因?yàn)樵俳Y(jié)晶過(guò)程需要時(shí)間，快速加熱時(shí)的升溫過(guò)程中，在各溫度停留的時(shí)間都很短，來(lái)不及進(jìn)行再結(jié)晶形核和核心長(zhǎng)大，所以需要加熱到更高的溫度才能夠再結(jié)晶576 6加熱時(shí)間加熱時(shí)間在一定范圍內(nèi)延長(zhǎng)加熱時(shí)間會(huì)降低再結(jié)晶溫度在一定范圍內(nèi)延長(zhǎng)加熱時(shí)間會(huì)降低再結(jié)晶溫度例：例：純純AlAl的加熱時(shí)間與再結(jié)晶溫度的關(guān)系的加熱時(shí)間與再結(jié)晶溫度的關(guān)系58

20、加熱時(shí)間14天40小時(shí)6小時(shí)1分鐘5秒T再254060100150控制再結(jié)晶后的晶粒尺寸是材料生產(chǎn)中的一個(gè)重要問(wèn)題。 運(yùn)用式(9-8)可以證明再結(jié)晶后晶粒尺寸d與G和N之間存在下列關(guān)系： d=常數(shù)G/N1/4 (9-11) 上式表明，通過(guò)增加N和減小G可以得到細(xì)小的再結(jié)晶晶粒。所有能夠使G/N值發(fā)生變化的因素都可能引起再結(jié)晶晶粒大小的變化5960隨著變形度增加，再結(jié)晶晶粒變細(xì)，這是由于N/G值增大的結(jié)果變形程度很小時(shí)（ab段），金屬材料的晶粒仍保持原來(lái)大小，不發(fā)生再結(jié)晶臨界變形度，得到特別粗大的晶粒反常晶粒長(zhǎng)大（二次再結(jié)晶）61工業(yè)純鋁，不同冷變形后550再結(jié)晶退火30min（1x）臨界變形度

21、2.5當(dāng)變形程度增加到一定值時(shí)，畸變能足以引起再結(jié)晶，但由于變形程度還不夠大，G /N 值很小，因此得到特別粗大的晶粒把對(duì)應(yīng)于再結(jié)晶后得到特別粗大晶粒的變形程度稱為“臨界變形度”一般金屬的臨界變形度約在210%范圍內(nèi)金屬材料在壓力加工過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)避免加工到臨界變形度，以免產(chǎn)生粗大的晶粒有時(shí)為了某種目的，需要獲得粗大晶粒甚至于單晶時(shí)，則可以利用臨界變形度加工2022-6-26中南大學(xué)材料學(xué)院 柏振海622022-6-26中南大學(xué)材料學(xué)院 柏振海632原始晶粒大小原始晶粒大小 原始晶粒越細(xì)，再結(jié)晶后晶粒越細(xì)原始晶粒越細(xì)，再結(jié)晶后晶粒越細(xì)原始晶粒大小對(duì)再結(jié)晶后晶粒大小的影響原始晶粒大小對(duì)再結(jié)晶后晶粒

22、大小的影響3.3.當(dāng)變形程度和保溫時(shí)間一定時(shí)，退火當(dāng)變形程度和保溫時(shí)間一定時(shí)，退火溫度越高，所得到的晶粒越粗大溫度越高，所得到的晶粒越粗大嚴(yán)格控制退火保溫時(shí)間和提高加熱速度，可防止再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大2022-6-26中南大學(xué)材料學(xué)院 柏振海642022-6-26中南大學(xué)材料學(xué)院 柏振海65再結(jié)晶晶粒隨終軋溫度由再結(jié)晶晶粒隨終軋溫度由a至至d的的提高，再結(jié)晶晶粒越大的的提高，再結(jié)晶晶粒越大 4.4.加熱速度加熱速度 加熱速度很慢將使晶粒粗化加熱速度很慢將使晶粒粗化665合金元素及第二相 在其他條件相同的情況下，凡延緩再結(jié)晶及阻礙晶粒長(zhǎng)大的合金元素或雜質(zhì)均使金屬再結(jié)晶后得到細(xì)晶粒組織。微量溶質(zhì)原子存在

23、時(shí)，G/N的比值均可減小，再結(jié)晶后可得到細(xì)小的晶粒67 將變形程度、退火溫度與再結(jié)晶后晶粒大小的關(guān)系（保溫時(shí)間一定）表示在一個(gè)立體圖上，就構(gòu)成了所謂“再結(jié)晶全圖” 再結(jié)晶全圖是制定金屬變形和退火工藝規(guī)程的重要參考依據(jù)6869對(duì)應(yīng)大變形、高溫退火時(shí)的二次再結(jié)晶，晶粒度極大對(duì)應(yīng)臨界變形度，晶粒度極大70多晶體金屬經(jīng)過(guò)大變形量的加工后可能產(chǎn)生變形織構(gòu)具有變形織構(gòu)的金屬經(jīng)過(guò)再結(jié)晶退火后，織構(gòu)也難以完全消除，有時(shí)還可能出現(xiàn)新的“再結(jié)晶織構(gòu)”（或稱“退火織構(gòu)”）再結(jié)晶織構(gòu)的位向可能和原來(lái)的變形織構(gòu)相同，也可能不同，但和原織構(gòu)往往具有一定的取向關(guān)系當(dāng)金屬板材中重疊出現(xiàn)幾種織構(gòu)時(shí)，其方向性將會(huì)減弱7172金

24、屬晶體結(jié)構(gòu)再結(jié)晶織構(gòu)Al面心立方(110) 112, (100) 001, (7,12,22) 845Cu面心立方(100) 001, (122) 212Au面心立方(100) 001Ag面心立方(110) 112, (311) 112-Fe體心立方(100) 011, (111) 112, (112) 110金屬在再結(jié)晶剛完成時(shí)，一般得到的是細(xì)小的等軸晶粒。如果繼續(xù)保溫或提高退火溫度，就會(huì)發(fā)生晶粒相互吞并而長(zhǎng)大的現(xiàn)象，即“晶粒長(zhǎng)大過(guò)程”晶粒長(zhǎng)大通常有正常長(zhǎng)大（亦稱均勻長(zhǎng)大）和反常長(zhǎng)大（亦稱非均勻長(zhǎng)大或二次再結(jié)晶）兩種方式73正常晶粒長(zhǎng)大是金屬材料再結(jié)晶完成后繼續(xù)加熱或保溫過(guò)程中，在界面曲率驅(qū)

25、動(dòng)力的作用下，相鄰晶粒相互吞食長(zhǎng)大，晶體中有許多晶粒滿足長(zhǎng)大條件，晶粒的長(zhǎng)大是連續(xù)地，均勻地進(jìn)行，晶粒長(zhǎng)大過(guò)程中晶粒的尺寸是比較均勻的，晶粒平均尺寸的增大也是連續(xù)的，長(zhǎng)大后的晶粒大小相對(duì)較均勻，故稱“均勻長(zhǎng)大”74晶粒長(zhǎng)大是一個(gè)界面遷移過(guò)程，引起晶界遷移的驅(qū)動(dòng)力則是界面能下降（長(zhǎng)大前后的界面能差值）長(zhǎng)大前后的界面能差值）和界面曲率75楔形雙晶體的晶界面為一圓弧面，其曲率半徑為R，楔形角為，晶界面單位面積的表面張力（表面能）為單位厚度的晶界面上的表面能E為 E=R 1 (9-12) R（弧邊長(zhǎng)） 1（單位厚度）界面向曲率中心方向移動(dòng)，必然引起晶界面積減小，降低界面能移動(dòng)單位距離所引起界面能的變化

26、就相當(dāng)于作用在此界面上的力F F=dE/dR= (9-13)由此式可以推算出作用在單位界面上的力P P=F/（R 1 ）= /R (9-14)76三維空間的三維空間的任意曲面任意曲面可以用兩個(gè)主曲率半徑表示可以用兩個(gè)主曲率半徑表示主曲率半徑的求法是通過(guò)此曲面的法線作兩個(gè)相互垂直主曲率半徑的求法是通過(guò)此曲面的法線作兩個(gè)相互垂直的平面，此兩平面與曲面相交成兩條曲線，這兩條曲線的平面，此兩平面與曲面相交成兩條曲線，這兩條曲線的曲率半徑就是兩個(gè)主曲率半徑的曲率半徑就是兩個(gè)主曲率半徑R R1 1與與R R2 2，可以證明可以證明 P= P= （1/R1/R1 1）+ +（1/R1/R2 2） P P：晶

27、界遷移的驅(qū)動(dòng)力：晶界遷移的驅(qū)動(dòng)力 ， ：晶界單位面積界面能：晶界單位面積界面能如果空間曲面為一球面時(shí)，即如果空間曲面為一球面時(shí)，即R R1 1=R=R2 2，那么那么 晶界遷移的驅(qū)動(dòng)力晶界遷移的驅(qū)動(dòng)力 P=2/R (9-15) P=2/R (9-15)77由上式可知，晶界遷移的驅(qū)動(dòng)力與其曲線率半徑R成反比，而與界面的表面張力（表面能）成正比從晶界的曲率半徑考慮，晶界的移動(dòng)總是指向曲率中心78 晶界遷移的驅(qū)動(dòng)力晶界遷移的驅(qū)動(dòng)力 P=2/R P=2/R 在相同體積情況下，球形晶粒的晶界面積最小，總的界面能最低 如果晶粒呈球形，會(huì)出現(xiàn)堆砌的空隙。所以實(shí)際晶粒的平衡形貌呈十四面體，相鄰兩晶界的兩面角應(yīng)

28、為120，會(huì)于一點(diǎn)的四條棱線，各向的夾角應(yīng)為1092879在三維坐標(biāo)中，晶粒長(zhǎng)大最后穩(wěn)定的形狀是正十四面體。在三維坐標(biāo)中，晶粒長(zhǎng)大最后穩(wěn)定的形狀是正十四面體。80815000 x5000 x82二維晶粒形狀等邊六角形二維晶粒的穩(wěn)定形狀和實(shí)際觀察到的一些單相合金的平衡組織很接近831-2/sin3=2-3/sin1 = 3-1/sin2相鄰三晶粒，由作用于O點(diǎn)的張力平衡可得到1-2cos3+2-3cos2+3-1cos1=0 (9-16) 1-2/sin3=2-1/sin1 =3-1/sin2 (9-17)比界面能通常為常數(shù) 故故1 1= =2 2= =3 3=120=1200 0 平衡組織中晶

29、粒的穩(wěn)定形貌應(yīng)為等邊六角形，其晶界為直線且?jiàn)A角為1208485較大的晶粒往往是六邊以上,凹晶界凹晶界較小的晶粒往往是少于六邊,凸晶界凸晶界為保證界面張力平衡，晶界角應(yīng)為120,小晶粒的界面必定向外凸，大晶粒的界面必定向內(nèi)凹晶界遷移時(shí)，彎曲的晶界總是趨向于平直化，向曲率中心移動(dòng)，結(jié)果是大晶粒吞食小晶粒而長(zhǎng)大86邊數(shù)大于邊數(shù)大于6 6的晶粒，晶界向內(nèi)凹進(jìn)，逐漸長(zhǎng)大，當(dāng)晶的晶粒，晶界向內(nèi)凹進(jìn)，逐漸長(zhǎng)大，當(dāng)晶粒的邊數(shù)為粒的邊數(shù)為6 6時(shí)，處于穩(wěn)定狀態(tài)。時(shí)，處于穩(wěn)定狀態(tài)。不同邊數(shù)的晶粒中曲率半徑的變化晶界外凸，生長(zhǎng)時(shí)界面內(nèi)縮，甚至消失穩(wěn)定界面晶界凹進(jìn)，生長(zhǎng)時(shí)界面平直化，逐漸長(zhǎng)大（1）溫度 晶界的遷移是熱

30、激活過(guò)程，晶粒的長(zhǎng)大速度正比于e-Q/RT (Q Q為晶界遷移的激活能為晶界遷移的激活能) )，溫度越高晶粒長(zhǎng)大速度越快，晶粒越粗大，晶粒越粗大 一定溫度下，晶粒長(zhǎng)到極限尺寸后就不再長(zhǎng)大，但提高溫度后晶粒將繼續(xù)長(zhǎng)大87晶粒長(zhǎng)大是通過(guò)晶界遷移實(shí)現(xiàn)的，所以影響晶界遷移的因素都會(huì)影響晶粒長(zhǎng)大（2）雜質(zhì)與合金元素 雜質(zhì)及合金元素阻礙晶界運(yùn)動(dòng)，特別是晶界偏聚顯著的元素 一般認(rèn)為雜質(zhì)原子被吸附在晶界可使晶界能下降，從而降低了界面移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，使晶界不易移動(dòng) 當(dāng)當(dāng)溫度很高溫度很高時(shí)，晶界偏聚可能消失，其時(shí)，晶界偏聚可能消失，其阻礙作用減弱甚至消失阻礙作用減弱甚至消失88（3）第二相質(zhì)點(diǎn) 彌散分布的第二相粒子

31、阻礙晶界的移動(dòng)，使晶粒長(zhǎng)大受到抑制 當(dāng)晶界移動(dòng)驅(qū)動(dòng)力等于分散相粒子對(duì)晶界移動(dòng)所施的約束力時(shí)-極限的晶粒平均直徑Dlim(正常晶粒長(zhǎng)大停止時(shí)晶粒的平均直徑) Dlim=4r/3f (9-18)式中r為分散相粒子半徑，f為分散相粒子的體積分?jǐn)?shù)由公式（9-18）可知，第二相粒子越細(xì)小，數(shù)量越多，阻礙晶粒長(zhǎng)大能力越強(qiáng)89（4）相鄰晶粒的位向差 晶界的界面能與相鄰晶粒的位向差有關(guān)。小角度晶界界面能低，故界面移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力小，晶界移動(dòng)速度低大角度晶界的遷移率總是大于小角度晶界的遷移率90晶界能與晶界間位向差角關(guān)系91第二相顆粒與遷移中的晶界的交互作用F，的分量的分量設(shè)第二相顆粒為球形，對(duì)晶界的阻力為F，與驅(qū)

32、動(dòng)力平衡第二相顆粒單位面積對(duì)晶界的阻力第二相顆粒單位面積對(duì)晶界的阻力F F F=F=2rcossin2rcossin =2rcoscos=2rcoscos（-） (1)(1)角只取決于第二相顆粒與晶粒間的表面張力，可看角只取決于第二相顆粒與晶粒間的表面張力，可看作恒定值作恒定值92將（將（1 1）式）式(F=2rcoscos(F=2rcoscos（-）) )對(duì)對(duì)求求極大值，令極大值，令dF/d=0 dF/d=0 ，可得：，可得： F Fmaxmax=r=r（1+cos1+cos） （2 2） 假設(shè)在單位面積的晶界面上有假設(shè)在單位面積的晶界面上有N NS S個(gè)第二相顆粒，個(gè)第二相顆粒，其半徑都為

33、其半徑都為r r，則總阻力，則總阻力 F F總總=N=NS Srr（1+cos1+cos） （3 3） 設(shè)單位體積中有設(shè)單位體積中有N NV V個(gè)質(zhì)點(diǎn)，其體積分?jǐn)?shù)為個(gè)質(zhì)點(diǎn)，其體積分?jǐn)?shù)為f f，則，則 f= f=（4/34/3）r r3 3N NV V /1=/1=（4/34/3）r r3 3N NV V 故故N NV V=3f/=3f/（4r4r3 3） （4 4）93取單位晶界面積兩側(cè)厚度皆為取單位晶界面積兩側(cè)厚度皆為r r的正方體，所有中心位于這個(gè)的正方體，所有中心位于這個(gè)1 11 12r2r體積內(nèi)半徑為體積內(nèi)半徑為r r的第二的第二相顆粒，都將與這部分晶界交截，相顆粒，都將與這部分晶界交

34、截，單位面積晶界將與單位面積晶界將與1 11 12r2rN NV V個(gè)晶粒交截個(gè)晶粒交截 N NS S = 2rN = 2rNV V （5 5）94將（將（4 4）（）（ N NV V=3f/=3f/（4r4r3 3） ）、（）、（5 5）（）（ NS = NS = 2rNV2rNV ）式代入（）式代入（3 3）（）（ F F總總=N=NS Srr（1+cos1+cos） ）式，有式，有 F F總總=3f=3f（1+cos1+cos）/ / （2r 2r ） （6 6） 這個(gè)總阻力與晶界驅(qū)動(dòng)力這個(gè)總阻力與晶界驅(qū)動(dòng)力2/R2/R平衡平衡 2/R = 3f2/R = 3f（1+cos1+cos）/

35、（2r2r） 整理得整理得R=R=（4r/3f4r/3f）（）（1+1/cos 1+1/cos ） （7 7） 可看作常數(shù)，令可看作常數(shù)，令K= 1+1/cos K= 1+1/cos （8 8） R=Kr/fR=Kr/f95再結(jié)晶完成后繼續(xù)加熱至高溫，或保溫更長(zhǎng)時(shí)間，少數(shù)晶粒優(yōu)先長(zhǎng)大成特別粗大的晶粒,周圍較細(xì)的晶粒則逐漸被吞食掉，整個(gè)組織由少數(shù)比再結(jié)晶后晶粒要大幾十倍甚至幾百倍的特大晶粒組成，這種晶粒的反常長(zhǎng)大現(xiàn)象，稱為“二次再結(jié)晶”不存在重新形核過(guò)程，在一次再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大過(guò)程中某些局部區(qū)域的晶粒優(yōu)先長(zhǎng)大驅(qū)動(dòng)力：同正常晶粒長(zhǎng)大，是長(zhǎng)大前后的界面能差96發(fā)生反常晶粒長(zhǎng)大的條件是正常晶粒長(zhǎng)大過(guò)程被

36、分散相粒子、織構(gòu)等強(qiáng)烈阻礙，使能夠長(zhǎng)大的晶粒數(shù)目較少，晶粒大小相差懸殊.晶粒尺寸相差越大、大晶粒吞并小晶粒的條件越有利，大晶粒的長(zhǎng)大速度也會(huì)越來(lái)越快，最后形成晶粒大小極不均勻的組織9798當(dāng)合金中含有彌散的夾雜物或第二相粒子時(shí)，第二相粒子對(duì)晶界的釘扎作用使晶粒長(zhǎng)大受到阻礙但是這些質(zhì)點(diǎn)在整個(gè)合金中的分布可能存在不均勻現(xiàn)象；另外，高溫加熱時(shí)也可能發(fā)生質(zhì)點(diǎn)聚集或溶解于基體中的現(xiàn)象如果溫度適當(dāng)，那些擺脫第二相質(zhì)點(diǎn)約束的少數(shù)晶粒，獲得優(yōu)先長(zhǎng)大的機(jī)會(huì)991.大多數(shù)晶粒的晶界被第二相質(zhì)點(diǎn)所阻礙而不能移動(dòng)，這樣就為反常長(zhǎng)大，即二次再結(jié)晶創(chuàng)造了條件.2.金屬經(jīng)強(qiáng)烈變形出現(xiàn)變形織構(gòu)以后，經(jīng)退火獲得再結(jié)晶織構(gòu)組織變

37、形織構(gòu)中大多數(shù)晶粒取向相近，晶界的遷移率很小，應(yīng)該形成晶粒較細(xì)的穩(wěn)定組織若存在少數(shù)非主流織構(gòu)取向的晶粒，它們的晶界遷移比較容易，在隨后的加熱過(guò)程中將優(yōu)先長(zhǎng)大而出現(xiàn)二次再結(jié)晶100Fe-3%Si軟磁材料中的彌散的MnS質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)烈阻礙正常晶粒長(zhǎng)大101高純的和含MnS的Fe3Si合金（冷軋到0.35mm，50）在不同溫度退火1小時(shí)的晶粒尺寸對(duì)應(yīng)MnS質(zhì)點(diǎn)溶解溫度102二次再結(jié)晶產(chǎn)生粗大的組織，降低了材料的室溫力學(xué)性能，并使板帶材表面粗糙不平，應(yīng)當(dāng)避免在某些特殊情況下，例如在硅鋼片生產(chǎn)中，可以利用二次再結(jié)晶使之獲得有優(yōu)良磁導(dǎo)率的粗大晶粒并具有高斯織構(gòu)或立方織構(gòu)的組織103再結(jié)晶溫度以上的加工稱為“熱加

38、工”低于再結(jié)晶溫度又是室溫下的加工稱為“冷加工”在再結(jié)晶溫度以下，而高于室溫的加工稱為“溫加工”再結(jié)晶溫度是區(qū)分冷、熱加工的分界線鉛、錫的再結(jié)晶溫度低于室溫，因此鉛和錫在室溫下的加工屬于熱加工鎢的起始再結(jié)晶溫度約1200，因此在1000拉制鎢絲屬于溫加工104熱加工時(shí)由于溫度很高，金屬在變形的同時(shí)將發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶，同時(shí)發(fā)生加工硬化和軟化兩個(gè)相反的過(guò)程這種在熱變形時(shí)由溫度和外力聯(lián)合作用下發(fā)生的回復(fù)和再結(jié)晶過(guò)程稱為“動(dòng)態(tài)回復(fù)”和“動(dòng)態(tài)再結(jié)晶”金屬經(jīng)塑性變形后再加熱發(fā)生的回復(fù)和再結(jié)晶則稱之為靜態(tài)回復(fù)和靜態(tài)再結(jié)晶105對(duì)高層錯(cuò)能的金屬，如鋁、-鐵、鐵素體鋼以及一些密排六方結(jié)構(gòu)金屬（Zn、Sn、Mg等

39、），由于交滑移容易進(jìn)行，在熱變形中動(dòng)態(tài)回復(fù)是其軟化的主要方式曲線分三個(gè)階段第一階段是微應(yīng)變階段第二階段加工硬化率逐漸降低第三階段曲線穩(wěn)態(tài)流變階段1061071.微應(yīng)變階段，有很強(qiáng)的加工硬化作用3.穩(wěn)態(tài)流變，曲線接近為一水平線，加工硬化作用幾乎完全被動(dòng)態(tài)回復(fù)軟化作用所抵消，在恒應(yīng)力下可持續(xù)變形，變形過(guò)程產(chǎn)生的位錯(cuò)密度的增加被回復(fù)過(guò)程引起的位錯(cuò)密度減少所抵消2. 加工硬化率逐漸降低，已發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)，加工硬化部分地被動(dòng)態(tài)回復(fù)引起的軟化所抵消 動(dòng)態(tài)回復(fù)所產(chǎn)生的亞晶粒尺寸與穩(wěn)態(tài)變形應(yīng)力成反比隨變形溫度升高和變形速率降低而增大108熱加工后的晶粒沿變形方向伸長(zhǎng)，同時(shí)，熱加工后的晶粒沿變形方向伸長(zhǎng)，同時(shí)，晶

40、粒內(nèi)部出現(xiàn)動(dòng)態(tài)回復(fù)所形成的等軸亞晶晶粒內(nèi)部出現(xiàn)動(dòng)態(tài)回復(fù)所形成的等軸亞晶粒粒從顯微組織上，靜態(tài)回復(fù)可以看到清晰亞晶界，動(dòng)態(tài)回復(fù)形成胞狀亞結(jié)構(gòu)109110動(dòng)態(tài)回復(fù)引起的軟化過(guò)程是通過(guò)刃位錯(cuò)的攀移、螺位錯(cuò)的交滑移，使異號(hào)位錯(cuò)相互抵消，位錯(cuò)密度降低的結(jié)果層錯(cuò)能高是決定動(dòng)態(tài)回復(fù)進(jìn)行得充分與否的關(guān)鍵，如鋁及鋁合金中1.層錯(cuò)能高，其擴(kuò)展位錯(cuò)的寬度窄，容易發(fā)生交滑移和攀移2.層錯(cuò)能高，位錯(cuò)容易從節(jié)點(diǎn)和位錯(cuò)網(wǎng)中解脫出來(lái)，促使其與異號(hào)位錯(cuò)相抵消111動(dòng)態(tài)回復(fù)的組織具有比再結(jié)晶組織更高的強(qiáng)度，因此可作為強(qiáng)化材料的一種途徑，如建筑用鋁鎂合金采用熱擠壓法保留動(dòng)態(tài)回復(fù)組織可提高使用強(qiáng)度如果加入的溶質(zhì)原子降低了層錯(cuò)能，使擴(kuò)

41、展位錯(cuò)變寬，交滑移和攀移變得困難，動(dòng)態(tài)回復(fù)過(guò)程將受到阻礙，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶傾向增加如鋁鎂合金也能發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶112低層錯(cuò)能金屬，如銅、黃銅、鎳、-Fe、不銹鋼等，由于它們的擴(kuò)展位錯(cuò)很寬，難于從節(jié)點(diǎn)和位錯(cuò)網(wǎng)中解脫出來(lái)，也難于通過(guò)交滑移和攀移而與異號(hào)位錯(cuò)相互抵消，動(dòng)態(tài)回復(fù)過(guò)程進(jìn)行得很慢，亞組織中位錯(cuò)密度較高，剩余的儲(chǔ)能足以引起再結(jié)晶，因此這類金屬在熱加工時(shí)，有利于發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶1131142.低應(yīng)變速率下反復(fù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶、變形、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，軟化硬化多次交替1.高應(yīng)變速率下連續(xù)的快速動(dòng)態(tài)再結(jié)晶完全動(dòng)態(tài)再結(jié)晶階段，加工硬化和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶軟化已達(dá)到平衡，曲線接近水平，流變應(yīng)力接近恒定值，達(dá)到穩(wěn)態(tài)變形尚未發(fā)生動(dòng)態(tài)

42、再結(jié)晶的加工硬化階段發(fā)生部分動(dòng)態(tài)再結(jié)晶階段，隨著應(yīng)變?cè)黾?，曲線斜率減小，應(yīng)變升至最大值后，曲線開始下降，表明動(dòng)態(tài)再結(jié)晶在逐漸加劇現(xiàn)存的晶界往往是動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的主要形核之處與靜態(tài)再結(jié)晶相似，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶也是通過(guò)新的大角度晶界形成和遷移的方式進(jìn)行的在穩(wěn)態(tài)變形階段，經(jīng)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶形成的晶粒是等軸的，晶界呈鋸齒狀，但等軸晶內(nèi)存在被纏結(jié)位錯(cuò)所分割的亞晶粒因?yàn)閯?dòng)態(tài)再結(jié)晶時(shí)，在晶核長(zhǎng)大的同時(shí)變形還在繼續(xù)，因而形成的新晶粒內(nèi)有一定程度的應(yīng)變，故出現(xiàn)纏結(jié)位錯(cuò)的亞結(jié)構(gòu)115116。b.Ni在934變形時(shí)（應(yīng)變速率0.0163S1，變形量7）在動(dòng)態(tài)再結(jié)晶形成的晶粒中的纏結(jié)位錯(cuò)（薄膜透射電鏡照片）a.動(dòng)態(tài)再結(jié)晶光學(xué)照片在動(dòng)

43、態(tài)再結(jié)晶時(shí)，當(dāng)晶粒剛發(fā)生有限的長(zhǎng)大，而持續(xù)的變形所積累的儲(chǔ)能又可能足以觸發(fā)另一次再結(jié)晶，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶將重復(fù)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶后的組織與退火時(shí)靜態(tài)再結(jié)晶所得到的完全無(wú)畸變的等軸晶明顯不同從顯微組織上，靜態(tài)再結(jié)晶時(shí)形成等軸晶粒，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶時(shí)形成等軸晶，又形成位錯(cuò)纏結(jié)，比靜態(tài)再結(jié)晶的晶粒細(xì)小產(chǎn)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的金屬材料，若其晶粒大小與靜態(tài)再結(jié)晶材料相同，則強(qiáng)度和硬度值比后者高117動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的晶粒大小主要取決于熱加工的流變能力 d-n (9-19)n為常數(shù)，在0.51之間，愈大，d值愈小要想用熱加工來(lái)細(xì)化晶粒，必須在高流變應(yīng)力下進(jìn)行動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 提高變形速率或降低變形溫度也有利于在動(dòng)態(tài)再結(jié)晶后獲得細(xì)晶粒 11

44、8熱加工一旦完成或者中斷，將有動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的核心或正在長(zhǎng)大的晶粒留下來(lái)，如果此時(shí)金屬的溫度仍高于再結(jié)晶溫度，而且冷卻很緩慢，則保留下來(lái)的晶核和晶粒都會(huì)繼續(xù)長(zhǎng)大，而且不需要孕育期這種再結(jié)晶進(jìn)行非常迅速，稱為“亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶”119熱加工不僅改變了金屬的形狀，而且對(duì)金屬的微觀組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，從而使材料性能發(fā)生改變消除鑄態(tài)組織，減少缺陷，較鑄態(tài)具有較佳的機(jī)械性能 熱變形可焊合鑄態(tài)組織中的氣孔和疏松等缺陷，增加組織致密性，并通過(guò)反復(fù)的形變和再結(jié)晶破碎粗大的鑄態(tài)組織，減小偏析，改善材料的力學(xué)性能120121鑄造組織成為變形組織形成流線和帶狀組織使材料性能各向異性 熱加工后，材料中的偏析、夾雜物、第二相、晶

45、界等將沿金屬變形方向呈斷續(xù)、鏈狀（脆性?shī)A雜）和帶狀（塑性?shī)A雜）延伸，形成流動(dòng)狀的纖維組織，稱為流線，沿流線方向比垂直流線方向具有較高的力學(xué)性能 在共析鋼中，熱加工可使鐵素體和珠光體沿變形方向呈帶狀或?qū)訝罘植?，稱為帶狀組織 有時(shí)，在層、帶間還伴隨著夾雜或偏析元素的流線，使材料表現(xiàn)出較強(qiáng)的各向異性，橫向的塑、韌性顯著降低，切削性能也變壞1221232022-6-26中南大學(xué)材料學(xué)院 柏振海124相組織（120 x） 在一定條件下進(jìn)行熱變形，材料可得到特別大的均勻塑性變形，而不發(fā)生縮頸，延伸率可達(dá)5002000%，材料的這種特性稱為超塑性不產(chǎn)生縮頸和獲得高延伸率（延伸率用=（L-L0）/L0100% 表示）是衡量材料超塑性的兩項(xiàng)指標(biāo)126128BiSn擠壓材料在慢速拉伸下獲得大的延伸率（1950）（