再结晶与二次再结晶形成机理

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1、再结晶与二次再结晶形成机理在变形组织的基体上产生新的无畸变的晶核，并迅速长大形成等轴晶粒，逐渐取代变形组织，性能也发生了明显的变化，并恢复到完全软化状态，这个过程称为再结晶。再结晶的驱动力是冷变形产生的储存能。一、再结晶晶核的形成与长大a、亚晶移动形核。靠某局部位错密度高的亚晶界移动，吞并相邻变形基体和亚晶而成长为晶核。b、亚晶合并形核。相邻亚晶粒某边界上位错攀移和滑移到周围晶界或亚晶界，使原亚晶界消失，经原子扩散和调整，导致两个或更多亚晶粒取向一致，合并成大晶粒，构成大角度晶界，所包围的无畸变晶体成为晶核。二、再结晶影响因素1、变形程度冷变形程度增加，储存能增加，再结晶的驱

2、动力增加，再结晶温度降低。当变形增加到一定值后，再结晶温度趋于一稳定值。2、金属的纯度金属的纯度越高，再结晶温度越低。金属中的微量杂质或合金元素，特别是高熔点元素，会阻碍原子的扩散、位错运动或晶界迁移，因此能显著提高金属的再结晶温度。3、原始晶粒尺寸原始晶粒越小，再结晶温度越低。由于细晶粒金属的变形抗力较大，冷变形后的金属储存能较高。4、加热时间和加热速度加热保温时间越长，原子扩散移动越充分，越有利于再结晶晶粒的形核和生长，使再结晶温度降低。因再结晶过程需要一定的时间来完成，所以加热速度越大，会使再结晶温度降低；若加热速度太小，变形金属在再结晶之前产生回复，使储存能降低，再结

3、晶驱动力减小，也会使再结晶温度增大。三、再结晶晶粒大小的控制再结晶后，金属性能发生重大变化，但并不意味与变形前的金属完全相同。金属性能主要决定于再结晶晶粒大小→G/N（G：晶粒长大速度，N：形核率，下同)。1、变形程度当变形量大于临界变形量后，晶粒逐渐细化，变形量越大，晶粒越细小。随变形量的增加，储存能增加，N和G都增加，但N的增加大于G的增加。2、原始晶粒尺寸金属的原始晶粒尺寸越细，晶界面积增大，再结晶的形核率增加，再结晶后的晶粒尺寸变小。3、杂质与合金元素金属中的杂质与合金元素一方面增加变形金属的储存能，另一方面障碍晶界的移动，起到细化晶粒的作用。4、变形温度变形温度大，

4、回复程度就大，变形金属的储存能降低，再结晶晶粒升高。5、退火温度退火温度越高，再结晶晶粒尺寸越大。四、二次再结晶再结晶后出现的少数较大晶粒优先快速成长，逐步吞噬周围大量小晶粒，最后形成非常粗大组织称为二次再结晶。1、二次再结晶形成条件塑变量大，再结晶温度高，没有正常长大时（绝大多数晶粒长大困难，少数晶粒优先长大）。2、二次再结晶形成原因（1）一次再结晶后出现织构金属经大量塑变，产生了强烈织构，一次再结晶后组织中保持，发展了织构。织构取向规则化，大多数相邻晶粒位向差小，界面能减小，晶界移动驱动力减小。少数晶粒不符合织构位向，晶界迁移驱动力大，易长大。（2）第二项粒子不均匀分布当

5、第二项粒子大小、分布发生变化时，阻碍作用不同。少数尺寸小的颗粒容易溶解，失去阻碍作用，则靠近这种颗粒的晶粒迅速长大。而一旦部分晶粒可以优先长大，与周围的晶粒在尺寸上、位向上和曲率上的差别会随时间的延长而逐渐增大，长大速度越来越大，直到长大一定尺寸后，每个大晶粒周围有许多小晶粒为邻，在界面上晶界的边数大于6边。此时大晶粒迅速吞食周围小晶粒，直到大晶粒彼此靠拢，得到非常粗大的组织。（1）夹杂物影响由于夹杂物的影响，紧邻夹杂物的晶粒再结晶时受到阻碍作用，晶粒长大较缓慢，储存能释放有限，但其他部分再结晶正常进行。当退火温度继续升高或退火时间延长时，之前受夹杂物影响没来得及长大的晶粒此

6、时会冲破夹杂的束缚，得到长大的机会，由于此时是少数晶粒的长大，因此它会以吞噬周围小晶粒的形式进行晶界的迁移，最后得到体积很大的晶粒。五、二次再结晶与一次再结晶的区别（1）一次再结晶是形核与长大的过程，二次再结晶不靠形核，而是一些特殊晶粒的长大。（2）一次再结晶的驱动力是储存能的降低，二次再结晶的驱动力是界面能的降低。（3）只有在正常长大受阻时，才会发生二次再结晶。（4）二次再结晶使强度、硬度降低，塑性下降。