回复和再结晶讲解ppt课件.ppt

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1、第八章回复与再结晶第一节概述问题:1、金属或合金经塑性变形后，为什么要进行退火处理？金属或合金经塑性变形后，强度、硬度、电阻率和矫顽力等升高，塑性、韧性、导磁率和耐蚀性则下降，为使经冷塑性变形的金属的机械性能恢复到冷塑性变形前的状态，需要对金属加热进行退火。2、为什么将加工硬化的金属加热到适当的温度能使其恢复到冷塑性变形前的状态呢？金属与合金在塑性变形时所消耗的功，绝大部分转变成热而散发掉，只有一小部分（约2%～10%）能量以弹性应变和增加金属中晶体缺陷（空位和位错等）的形式储存在加工硬化的金属中，从而使其自由能较冷塑性变形前的状态为高。晶体缺陷所储存的能量又叫畸变能，空

2、位和位错是其中最重要的两种。因此冷变形的金属在热力学上是处于一种不稳定的亚稳状态，如果升高温度使金属中的原子获得足够的活动性，以克服亚稳状态与稳定状态之间的势垒，则经冷塑性变形的金属将自发地通过点阵缺陷的重新排列和减少而恢复到冷变形前的状态。3、经冷塑性变形的金属加热时，经过那些阶段？各阶段的特点？依次经过回复、再结晶和晶粒长大三个阶段（此三阶段有部分交迭）。如图1所示：图1回复、再结晶、晶粒长大过程示意图回复：指经冷塑性变形的金属在加热时，在光学显微镜组织发生改变前（即在再结晶晶粒形成前）所产生的某些亚结构和性能的变化过程。再结晶：指经冷塑性变形的金属在加热时，通过再结

3、晶核心的形成及随后的生长、最终形成无畸变的新的晶粒的过程。晶粒长大：随着加热温度的升高或者保温时间的延长，晶粒之间相互吞并而长大。包括正常的晶粒长大和异常的晶粒长大，后者称为二次再结晶。在特殊的情况下，二次再结晶形成的新的晶粒组织在加热时还会发生三次再结晶。4、在回复和再结晶的过程中，金属会释放出冷塑性变形所储存的能量，同时性能也会发生相应的变化。图8-1在室温经75%压缩变形的纯铝(纯度99.998%)以6ºC/sec的加热速度加热时,热量差ΔP、比电阻的变化Δρ及维氏硬度HV与加热温度之间的关系下面分别详细介绍回复、再结晶、晶粒长大、再结晶织构以及金属材料的热加工。第

4、二节回复在这一节，涉及的主要问题是：一、回复的作用二、回复的动力学三、回复的机制四、回复退火的应用一、回复的作用260º进行“去应力退火”，内应力能够大部分消除，而强度、硬度基本不变。这样处理所发生的过程就是回复。从图8-3中可以看出，温度越高，经过回复后残余的加工硬化越少，回复越快。而且当温度一定时，在前十几分钟的时间里残余的加工硬化减少得最快，说明：回复速度快，然后随回复量的增加而逐渐减慢。二、回复的动力学回复过程可用一级方程式表示：（8-1）式中t为恒温下的加热时间,x为冷变形导致的性能增量经加热后的残留分数,c为与材料和温度有关的比例常数,c值与温度的关系具有典型

5、的热激活过程的特点:（8-2）式中Q为激活能,R为气体常数(2cal/gmol·K),c0为比例常数,T为绝对温度.将(8-2)式带入方程(8-1)中并积分,以x0表示开始时性能增量的残留分数,则得（8-3）这说明与其他热激活过程一样,回复的速度随温度升高而增大。这一点在图8-3中也显示得很清楚。如果采用两个不同的温度将同一冷变形金属的性能回复到同样的程度，则(8-4)可见，温度越高，性能回复到相同程度所需时间越短．三、回复的机制(一)低温回复经冷加工变形的金属通常在较低的温度范围就开始回复，表现在因变形而增高的电阻率发生不同程度的下降，但这时其机械性能不出现变化。由于金

6、属的电阻率对点缺陷很敏感，而机械性能对点缺陷不敏感，所以这种低温下发生的回复与金属中点缺陷的变化有关。一般认为低温回复主要是由于塑性变形所产生的过量空位消失的结果，其消失至少存在四种可能的机制：（1）空位迁移到金属的自由表面或晶界而消失；（2）空位与塑性变形所产生的间隙原子重新结合而消失；（3）空位与位错发生交互作用而消失；（4）空位聚集成空位片，然后崩塌成位错环而消失。（二）中温回复这种回复发生于较之低温回复稍高一些的温度范围，其主要的机制是位错滑移导致位错重新组合，以及异号位错会聚而互相抵消。（三）高温回复高温回复的主要机制为多边化。冷变形后由于同号刃型位错在滑移面上

7、塞积而导致点阵弯曲的晶体[图8-4a]，在退火过程中通过刃型位错的攀移和滑移（图8-5），使同号刃型位错沿垂直于滑移面方向排列成小角度亚晶界的过程称为多边化。多边化后刃型位错的排列情况如图8-4b。图8-5刃型位错的攀移和滑移示意图冷变形金属发生多边化过程的驱动力来自应变能的下降。当同号的正刃型位错塞积于同一滑移面上时，它们的应变能是相加的，因为在每一个正刃型位错的应变场内，滑移面上部的区域都受到压缩，下部都受到伸张；而当多边化后同号的正刃型位错沿滑移面的法线方向重叠排列时，上下相邻的两个正刃型位错的区域内，上面一个位错所产生