第七章回復(fù)與再結(jié)晶

第七章回復(fù)與再結(jié)晶第1頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.1形變金屬及合金在退火過程中的變化冷變形金屬:隨加熱T↑,或加熱到T≥0.5T熔后保溫,組織變化如圖:第2頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.1形變金屬及合金在退火過程中的變化7.1.1顯微組織的變化再結(jié)晶后組織恢復(fù)到變形前的程度，性能也恢復(fù)到變形前的程度晶粒長(zhǎng)大:新晶粒逐漸相互合并長(zhǎng)大.第3頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.1形變金屬及合金在退火過程中的變化7.1.2儲(chǔ)存能與內(nèi)應(yīng)力變化隨T↑,儲(chǔ)存能逐漸釋放.

再結(jié)晶后,形變儲(chǔ)存能全部釋放.再結(jié)晶:內(nèi)應(yīng)力全部消除.第4頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.1形變金屬及合金在退火過程中的變化7.1.3性能變化晶粒長(zhǎng)大:力學(xué)性能降低.第5頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.2回復(fù)1.概念:冷變形金屬在加熱溫度不高時(shí),僅因金屬中的一些點(diǎn)缺陷和位錯(cuò)遷移而引起亞結(jié)構(gòu)和某些性能變化.晶粒外形無明顯變化.2.組織和性能變化空位濃度降低、位錯(cuò)密度減少、保留破碎拉長(zhǎng)的晶粒外形；保留部分加工硬化；內(nèi)應(yīng)力降低；耐腐蝕性提高；電阻率降低第6頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.2回復(fù)7.2.1回復(fù)機(jī)理回復(fù)是點(diǎn)缺陷和位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果.1.低溫回復(fù)點(diǎn)缺陷運(yùn)動(dòng),空位↓2.中、高溫回復(fù)產(chǎn)生位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，使位錯(cuò)密度降低：

異號(hào)位錯(cuò)相互合并消失；纏結(jié)的位錯(cuò)重新組合；位錯(cuò)滑移和攀移；亞晶規(guī)整化；機(jī)理→位錯(cuò)多邊化:冷變形金屬在回復(fù)退火過程中,通過位錯(cuò)的滑移和攀移,使同號(hào)韌型位錯(cuò)垂直于滑移面方向,排列形成小角度晶界,這一過程稱為多邊化.攀移:位錯(cuò)垂直于滑移面方向運(yùn)動(dòng)→熱運(yùn)動(dòng)第7頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.2回復(fù)7.2.1回復(fù)退火的應(yīng)用回復(fù)退火：稱為去應(yīng)力退火例:冷卷彈簧鋼,成型后經(jīng)過250-300℃去應(yīng)力退火.既消除了大部分內(nèi)應(yīng)力，又提高強(qiáng)度（保留部分加工硬化）第8頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.3再結(jié)晶(recrystallization)1.概念:冷變形金屬加熱到一定溫度后(T>0.4T熔),在原來變形組織中重新產(chǎn)生了無畸變的新晶粒,性能恢復(fù)到完全軟化狀態(tài)（冷變形前的狀態(tài)）,這一過程稱為再結(jié)晶.2.組織變化:破碎拉長(zhǎng)晶粒變?yōu)樾碌牡容S晶粒,位錯(cuò),亞晶恢復(fù)到變形前的程度.3.性能變化:加工硬化消除.4.與重結(jié)晶的異同點(diǎn):第9頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.3再結(jié)晶(recrystallization)7.3.1再結(jié)晶的形核與長(zhǎng)大（再結(jié)晶示意圖）再結(jié)晶是形核和晶核長(zhǎng)大的過程在畸變的晶體中形成無畸變的晶核，晶核不斷的長(zhǎng)大，再結(jié)晶完成后，獲得等軸晶粒。第10頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.3再結(jié)晶(recrystallization)7.3.1再結(jié)晶的形核與長(zhǎng)大（再結(jié)晶示意圖）1.形核機(jī)制(1)晶界弓出形核(見圖7-7)小變形量時(shí),各晶粒形變不均勻,變形小的晶粒向變形度大的亞晶粒一側(cè)弓出→形成無畸變晶核(2)亞晶合并變形大時(shí):多邊形化的亞晶合并為再結(jié)晶晶核.(3)亞晶蠶食變形大時(shí)，低密度位錯(cuò)的亞晶蠶食途中遇到的位錯(cuò)。2.長(zhǎng)大再結(jié)晶晶核形成后,自發(fā)長(zhǎng)大,形成無畸變的新等軸晶粒.第11頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.3再結(jié)晶(recrystallization)7.3.2

影響再結(jié)晶的因素再結(jié)晶溫度:經(jīng)過嚴(yán)重冷變形的金屬,在一個(gè)小時(shí)的退火保溫時(shí)間內(nèi),能完成再結(jié)晶的最低溫度(T再).對(duì)純金屬T再=0.4T熔再結(jié)晶速度:V再若T再低,V再快,則再結(jié)晶易進(jìn)行.影響再結(jié)晶的因素如下：1.加熱溫度:(退火)退火溫度越高,原子擴(kuò)散越容易進(jìn)行,V再↑,完成再結(jié)晶時(shí)間短.2.預(yù)先變形量變形度越大,則T再越低∵儲(chǔ)存能大,再結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力大.第12頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.3再結(jié)晶(recrystallization)7.3.2

影響再結(jié)晶的因素3.溶質(zhì)原子溶質(zhì)原子,使T再↑∵偏聚在晶界處,阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和晶界遷移.4.原始晶粒大小5.分散相粒子大尺寸,間距大的粒子→促進(jìn)再結(jié)晶小尺寸,間距小的粒子→阻礙再結(jié)晶第13頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.3再結(jié)晶(recrystallization)7.3.4再結(jié)晶后晶粒大小的控制晶粒細(xì),力學(xué)性能高,希望再結(jié)晶后晶粒細(xì)小.影響再結(jié)晶后晶粒大小的因素如下：1.預(yù)先變形度臨界變形度造成晶粒粗大的原因:各晶粒變形不均勻,加熱時(shí)大晶粒吞并小晶粒.塑變時(shí),應(yīng)盡量避免此變形度.超過臨界變形度,隨ε↑,再結(jié)晶后晶粒細(xì)化.第14頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.3再結(jié)晶(recrystallization)7.3.4再結(jié)晶后晶粒大小的控制晶粒細(xì),力學(xué)性能高,希望再結(jié)晶后晶粒細(xì)小.影響再結(jié)晶后晶粒大小的因素如下：1.預(yù)先變形度對(duì)某些金屬合金:當(dāng)ε>90%時(shí),再結(jié)晶后晶粒粗大

反常長(zhǎng)大二次再結(jié)晶第15頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.3再結(jié)晶(recrystallization)7.3.4再結(jié)晶后晶粒大小的控制2.退火溫度:退火溫度高,晶粒長(zhǎng)大.臨界變形度↓第16頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.4晶粒長(zhǎng)大再結(jié)晶完成初期:獲得細(xì)小等軸晶粒.第17頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.4晶粒長(zhǎng)大7.4.1晶粒的正常長(zhǎng)大1.晶粒長(zhǎng)大驅(qū)動(dòng)力∴高溫下晶粒自發(fā)長(zhǎng)大

*晶界向曲率中心方向移動(dòng)(見圖)∴晶粒長(zhǎng)大是大晶粒吞并小晶粒.第18頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.4晶粒長(zhǎng)大7.4.1晶粒的正常長(zhǎng)大2.晶粒的穩(wěn)定形狀球狀晶粒界面能最低，但晶粒不能為球狀→有空隙。第19頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.4晶粒長(zhǎng)大7.4.1晶粒的正常長(zhǎng)大2.晶粒的穩(wěn)定形狀（1）若晶粒小于六邊（小晶粒）

若為直線，夾角<120度

若滿足120度，晶界必向外凸∴小晶粒只能逐漸縮小，直至消失。（2）若晶粒大于六邊

若為直線，夾角大于120度

若滿足120度，晶界必向內(nèi)凹。∴晶粒長(zhǎng)大規(guī)律是大晶粒吞并小晶粒。第20頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.4晶粒長(zhǎng)大7.4.1晶粒的正常長(zhǎng)大3.影響晶粒長(zhǎng)大的因素晶粒長(zhǎng)大，是通過晶界處的原子擴(kuò)散遷移實(shí)現(xiàn)（1）溫度隨T↑，晶粒長(zhǎng)大溫度一定，晶粒達(dá)到一定尺寸后不再長(zhǎng)大。（2）雜質(zhì)與合金元素異類原子吸附晶界處，降低晶界能，減少驅(qū)動(dòng)力，阻礙晶粒長(zhǎng)大。第21頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.4晶粒長(zhǎng)大7.4.1晶粒的正常長(zhǎng)大3.影響晶粒長(zhǎng)大的因素晶粒長(zhǎng)大，是通過晶界處的原子擴(kuò)散遷移實(shí)現(xiàn)（3）第二相質(zhì)點(diǎn)第二相粒子越細(xì)小，數(shù)量越多，則阻礙晶粒長(zhǎng)大能力越強(qiáng)。

（4）相鄰晶粒位向差位向差越大，則晶面能越高，驅(qū)動(dòng)力越大，晶界移動(dòng)快。第22頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.4晶粒長(zhǎng)大7.4.2晶粒反常長(zhǎng)大“二次再結(jié)晶”——個(gè)別一些晶粒過分長(zhǎng)大、使材料內(nèi)晶粒大小相差懸殊。第23頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.5金屬的熱加工（變形）熱加工：在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行塑性變形稱為熱加工。如高溫下：鍛造、軋制、拉拔、擠壓等。冷加工：在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行塑性變形稱為冷加工。特點(diǎn)：

(1)產(chǎn)生加工硬化；(2)表面光潔度高、尺寸精度高；

如：α-Fe

T再≥450℃，在450℃以下成型為冷加工。

Pb

T再〈室溫，在室溫成型為熱加工。第24頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.5金屬的熱加工（變形）7.5.1動(dòng)態(tài)回復(fù)與動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)態(tài)回復(fù)：加工硬化→回復(fù)交替進(jìn)行，冷卻后可保持部分加工硬化。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶：加工硬化隨時(shí)被再結(jié)晶消除。第25頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.5金屬的熱加工（變形）7.5.2熱加工后的組織與性能熱加工對(duì)組織和性能有如下影響：1.改善鑄錠組織和性能(1)焊合氣孔、疏松，使材料密度升高；(2)細(xì)化組織：打碎粗大樹枝晶、柱狀晶、塊狀碳化物；(3)消除偏析；從而使性能提高。2.使纖維組織分布合理熱加工時(shí)：枝晶偏析、夾雜物、第二相沿變形方向被拉長(zhǎng)，呈纖維狀。第26頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.5金屬的熱加工（變形）7.5.2熱加工后的組織與性能熱加工對(duì)組織和性能有如下影響：3.產(chǎn)生帶狀組織第27頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第七章:

回復(fù)與再結(jié)晶7.5金屬的熱加工（變形）7.5.3超塑性

某些金屬在高溫下拉伸時(shí)，具有極大的延伸率；δ可達(dá)200%-1000%，這種性能稱為超塑性。

獲得超塑性的條件是：1.變形一般在0.5—0.65T熔進(jìn)行。2.應(yīng)變速率應(yīng)加以控制，通常1-0.01%.s-1。3.在超塑性變形溫度下，材料具有微細(xì)等軸晶粒（≤10um）的組織。4.金屬具有超塑性時(shí)，其流