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1、第第12章章 回复和再结晶回复和再结晶121冷变形金属在加热时的组织与性能变化回复: 是指新的无畸变晶粒出现之前所产生 的亚结构亚结构和性能性能变化的阶段 再结晶:是指出现无畸变的等轴新晶粒无畸变的等轴新晶粒逐步 取代变形晶粒的过程 晶粒长大:是指再结晶结束之后晶粒的继续晶粒的继续 长大长大 122 回回 复复一、回复动力学一、回复动力学R:屈服强度回复率屈服强度回复率1-R越小，越小，R越大，越大，回复程度越大回复程度越大回复是弛豫过程特点特点：没有孕育期恒温下，初始回复速率很大，随后逐渐降低，最后趋向零。每个温度的回复都有极限值。预变形量越大，回复速率越快。回复方程式回复方程式 一级反应方
2、程：一级反应方程：以回复到相同程度作比较：以回复到相同程度作比较：X为冷变形导致的性能增量加为冷变形导致的性能增量加热后的残留分数热后的残留分数二、回复机制二、回复机制1低温回复低温回复 与点缺陷的迁移有关 2、中温回复中温回复 与位错的滑移有关,位错运动和重新分布 3、高温回复高温回复 刃型位错产生攀移 构成亚晶界 多边化的条件：多边化的条件：晶体点阵发生弯曲晶体点阵发生弯曲滑移面上同号位错塞积滑移面上同号位错塞积较高温度较高温度电阻率的明显下降主要是由于过量空位的减少和位错应变能的降低；内应力的降低主要是由于晶体内弹性应变的基本消除；硬度及强度下降不多则是由于位错密度下降不多，亚晶还较细小
3、之故 123 再结晶再结晶一、再结晶过程一、再结晶过程1形核形核 （1）晶界弓出形核晶界弓出形核 变形程度较小（一般小于20） 弓出形核的能量条件弓出形核的能量条件晶界由晶界由移动到移动到自由能变化：自由能变化：假设晶界为球面假设晶界为球面: :晶界弓出的能量条件：晶界弓出的能量条件：(2）亚晶形核亚晶形核 大的变形度 亚晶合并机制, 高层错能的金属。 亚晶迁移机制， 低层错能金属。2.长大长大二、再结晶动力学二、再结晶动力学 N不随时间而改变 N随时间变化 Johnson-Mehl方程Avrami方程三、再结晶温度及其影响因素三、再结晶温度及其影响因素冷变形金属开始进行再结晶的最低温度称为
4、再结晶温度 以显微镜中出现第一颗新晶粒时的温度或以硬度下降50所对应的温度，定为再结晶温度。工业：大变形量（70%）的金属，经1h退火能够完成再结晶（95%）的最低温度。 TR/Tm(K)=0.35-0.41）变形程度的影响）变形程度的影响 2）原始晶粒尺寸）原始晶粒尺寸 晶粒尺寸越小，变形抗力越大，储存能越高，再结晶温晶粒尺寸越小，变形抗力越大，储存能越高，再结晶温 度越低。度越低。 晶界有利再结晶形核，降低再结晶温度。晶界有利再结晶形核，降低再结晶温度。 3）微量溶质原子微量溶质原子 显著提高再结晶温度显著提高再结晶温度4）第二相粒子第二相粒子 粒子尺寸大、间距大粒子尺寸大、间距大促进再结
5、晶促进再结晶 粒子尺寸小、间距小粒子尺寸小、间距小阻碍再结晶阻碍再结晶 5）再结晶退火工艺参数再结晶退火工艺参数四、再结晶后的晶粒大小四、再结晶后的晶粒大小影响在结晶晶粒的因素： 1)变形度变形度临界变形度临界变形度 2-10%2)退火温度退火温度提高退火温度可使再结晶的速度显著加快，临界变形度数值变小 124 晶粒长大晶粒长大一、晶粒的正常长大晶粒长大的驱动力自总的界面能的降低晶粒长大的驱动力自总的界面能的降低 晶界总是向其曲率中心移动晶界总是向其曲率中心移动积分得：积分得：影响晶粒长大的因素影响晶粒长大的因素1）温度）温度 温度越高，晶粒长大速度越快温度越高，晶粒长大速度越快2）分散相粒子
6、3）晶粒间的位向差4）杂质与微量合金元素二、晶粒的异常长大 (二次再结晶)1.1.特点：特点：a a 少数晶粒快速长大少数晶粒快速长大 b b 不是重新形核、长大不是重新形核、长大2.驱动力驱动力：界面能的降低3.产生条件产生条件：正常晶粒长大过程被弥散的第二相质点或杂质、织构等所强烈阻碍。4. 对性能的影响对性能的影响：得到粗大组织，降低材料的室温机械性能，大多数情况下应当避免125再结晶退火后组织再结晶退火后组织一、再结晶退火后的晶粒尺寸 取决：变形量，退火温度二、再结晶织构二、再结晶织构（1）与原有的织构相一致；（2）原有织构消失而代之以新的织构;（3）原有织构消失不再形成新的织构。 再
7、结晶织构形成机制定向生长理论定向生长理论-某些与变形织构呈特殊位某些与变形织构呈特殊位向关系的再结晶晶核，其晶界具有很高的向关系的再结晶晶核，其晶界具有很高的迁移速度，择优生长，形成与原变形织构迁移速度，择优生长，形成与原变形织构不同的再结晶织构。不同的再结晶织构。定向成核理论定向成核理论形变织构，再结晶晶核具形变织构，再结晶晶核具有择优取向，长大后形成与原织构一致的有择优取向，长大后形成与原织构一致的再结晶织构。再结晶织构。三、退火孪晶三、退火孪晶 CuCu和奥氏体钢的层错和奥氏体钢的层错能低，易形成孪晶。能低，易形成孪晶。126 热加工与动态回复、动态再热加工与动态回复、动态再结晶结晶材料
8、在再结晶温度以上的加工称为热加工热加工 材料在变形的同时发生的回复和再结晶。 加工硬化和加热软化交替或同时进行。动态回复动态再结晶亚动态再结晶静态回复静态再结晶一、动态回复一、动态回复 高层错能金属高层错能金属1.1.应力应变曲线应力应变曲线I微应变阶段微应变阶段II均匀应变阶段均匀应变阶段III稳态流变阶段稳态流变阶段影响曲线的因素 应变速率 变形温度2. 动态回复机制动态回复机制1）螺型位错交滑移与异号位错抵消2）刃型位错攀移在新滑移面上与异号位 错抵消3. 动态回复组织动态回复组织晶粒沿变形方向伸长，同时，晶粒内部出现动态晶粒沿变形方向伸长，同时，晶粒内部出现动态回复所形成的等轴亚晶粒。
9、回复所形成的等轴亚晶粒。亚晶尺寸与稳态流变应力成反比，并随变形温度亚晶尺寸与稳态流变应力成反比，并随变形温度升高和变形速度降低而增大。升高和变形速度降低而增大。二、动态再结晶二、动态再结晶 低层错能金属低层错能金属1. 应力应力应变曲线应变曲线I微应变加工硬化阶段微应变加工硬化阶段 （0c) II动态再结晶的初始阶段动态再结晶的初始阶段 （c0.5T熔 3等轴、复相的极细晶粒（d10m） 三、组织超塑性变形后的组织变化三、组织超塑性变形后的组织变化 1.晶粒保持为等轴状，但产生粗化.2.有明显的晶界滑动和晶粒转动，没有明 显的晶内滑移，也没有位错密度的显著 升高，看不到晶内亚结构。3.不产生织构。 四、组织超塑性变形的机制四、组织超塑性变形的机制目前倾向于认为是晶界滑动和晶粒回转为主，伴有原子的扩散目前倾向于认为是晶界滑动和晶粒回转为主，伴有原子的扩散。微晶超塑变形机制（a）晶粒转换机制的二维表示法（b）伴随定向扩散的晶界滑动机制，虚线箭头代表体扩散方向五、获得微晶的方法
