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1、6.5 冷变形金属的回复与再结 晶n金属在塑性变形时需要消耗大量的能量，其中绝大 部分转化变成热而散失。n只有一小部分能量以增加晶体缺陷所引起的畸变能 和由于变形不均匀性所引起的弹性应变能形式储存 在金属内部，称为储存能。n材料处在热力学上不稳定的状态。n加热时发生会组织和性能的变化，其过程随着温度 的升高可分为回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。一 回复回复是指经冷塑性变形的金属在加热时，在光 学显微组织发生改变前所产生的某些亚结构和性能 的变化过程。n回复时温度低，晶粒仍为纤维或扁平状。强硬度略 降低，塑性略升，但内应力和电阻显著减小。n可以认为，回复是点缺陷和位错在加热时发生运动 ，从而改变
2、它们的组态分布和数量的过程。一 回复n温度低时，点缺陷移动，密度降低。n温度稍高，位错开始运动，发生滑移和攀移，其结果是 分布于滑移面上的同号刃型位错互相排斥，并沿垂直于 滑移面的方向排列成位错墙，构成小角亚晶界，形成小 晶块，称为回复亚晶。这一过程称为多边形化。多边形化过程的实质n位错从高能态混乱排列向低能态规则排列移动的过程 。n纯铝多晶体回复退火时亚结构的变化：1 回复退火前的胞状亚结构；2 回复加热时，胞状亚结构内部位错向胞壁滑移，-纯铝多晶体回复退火时亚结构的变 化3 胞壁中的位错逐渐形成位错网络，边界变得清晰而 成为亚晶界。 4 亚晶界迁移，晶粒长大。生产应用去应力退火：即回复处理
3、保持硬化，降低内应力，减轻 变形和开裂，改善耐蚀性。如：冷拉钢丝卷制弹簧，卷成之后要进行退火；铸件和焊件加工后也要进行退火。二 再结晶n冷变形金属加热温度高于回复温度。n在变形组织的基体上：（1）产生新的无畸变晶核；（2）迅速长大形成等轴晶粒；（3）逐渐取代全部变形组织。此过程称为再结晶。再结晶方式n经再结晶后，材料强硬度显著下降，塑韧性显著提高 ，内应力完全消除，加工硬化消除。n再结晶过程是通过形核和长大方式完成的，如图示意 。再结晶核心两种形成方式1 亚晶形核a 局部位错密度 很高的亚晶界的 迁移，吞并相邻 变形基体和亚晶 。b 边界上的位错 通过攀移和滑移 转移到邻近的晶 界中，使得相邻
4、 的亚晶粒合并。再结晶核心两种形成方式2 晶界凸出形核变形度较小时，各晶粒位错密度不同，再结晶 时大角晶界上也会出现部分的迁移。三 再结晶温度n再结晶温度被定义为在一定时间内完成再结晶所对应的温度 。n在生产中通常把再结晶温度定义为：经大量变形（ 70% ）的金属在约1h的保温时间内，能够完成再结晶（ 95% ）的最低温度。n再结晶不是相变、不是恒温过程，而是逐渐生核、长大的连 续过程。n再结晶温度是一个温度范围。T再（K）=(0.35-0.4)Tm（K ）三 再结晶温度及影响因素n影响再结晶温度的因素 ：1 变形程度：金属的 冷变形程度越大，其储 存能越高，再结晶的驱 动力也越大。因此，再
5、结晶温度越低。三 再结晶温度及影响因素2 金属的纯度：纯度越高，其再结晶温度就越低。 因为杂质及合金元素阻碍原子扩散与位错运动。3 原始晶粒的尺寸：金属的原始晶粒越细，其再结 晶温度就越低。这是由于细晶粒金属的变形抗力较 大，冷变形后的储存能较高的缘故。4 加热时间和加热速度：退火加热保温时间越长， 原子扩散移动越充分地进行，故增加退火时间有利 于新的再结晶晶粒充分形核和生长，可降低再结晶 温度。因为再结晶过程需要一定的时间才能完成， 故提高加热速度会使再结晶温度升高。四再结晶晶粒大小的控制晶粒大小对性能产生重要影响有实际意义1 变形程度：n变形量很小，储存能太 小，不足以引起再结晶 ；n临界
6、变形度：210%， 再结晶晶粒特别粗大。 这是因为此时的变形量 较小，形成再结晶核心 较少，而生长速度却很 大造成的；n变形度增加，晶粒逐渐 细化。四 再结晶晶粒大小的控制2 原始晶粒尺寸：金属的原始晶粒越细，则再结晶后 的晶粒也越细。因为原始晶粒细小，晶界面积增加， 为再结晶形核提供更多的位置，故再结晶后晶粒得到 细化。3 杂质与合金元素：都可增加储存能，阻碍晶界移动 ，细化晶粒。4 变形温度：变形温度越高，回复程度变越大，结果 使变形金属的储存能减小，故使再结晶晶粒粗化。5 退火温度：再结晶退火温度越高，再结晶后的晶粒 越粗大。四 再结晶全图变形程度和退火温度对再结晶晶粒度影响最大。五 晶粒长大n冷变形金属再结晶刚完成时，一般得到细小的等轴晶 粒组织。如果继续提高加热温度或延长保温时间，将 引起晶粒进一步长大，称为晶粒长大现象。n晶粒长大主要靠晶界的迁移，小晶粒被大的吞并，晶 界趋于平直化，三个晶粒的界面交角趋于120度。n正常长大n异常长大或二次再结晶（尺寸达到几个cm，超过原 始几十倍）。原因是晶界存在弥散、细小的夹杂物或 第二相，不均匀。少数晶粒脱离约束。
