《回复与再结晶》PPT课件.ppt

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1、第六章金属及合金的回复与再结晶第一节形变金属与合金在退火过程中的变化金属和合金经塑性变形后，内部组织结构与各项性能均发生相应变化，并产生大量晶体缺陷（位错、空位等），变形金属中还储存了相当数量的弹性畸变能，使其处于热力学不稳定的高自由能状态。因此，经塑性变形的材料具有自发恢复到变形前低自由能状态的趋势。当冷变形金属加热时会发生回复、再结晶和晶粒长大等过程。一、显微组织的变化二、储存能及内应力的变化加热过程中变形金属的性能变化回复阶段释放的储存能较少，再结晶晶粒出现的温度对应于储能释放曲线的高峰。在回复阶段，大部分或全部的宏观内应力可以消除，而微观内应力只有通过再结晶方可全

2、部消除。残余应力金属在塑性变形过程中，外力所作的功大部分转化为热能，但尚有一小部分（约占总变形功的10％）保留在金属内部，形成残余内应力和点阵畸变。1.宏观内应力（第一类内应力）由于金属工件或材料各部分的不均匀变形所引起的，它是整个物体范围内处于平衡的力。2.微观内应力（第二类内应力）由于晶粒或亚晶粒变形不均匀而引起的，它是在晶粒或亚晶粒范围内处于平衡的力。3.点阵畸变（第三类内应力）由于工件在塑性变形中形成的大量点阵缺陷（如空位、间隙原子、位错等）引起的。只在晶界、滑移面等附近不多的原子群范围内维持平衡，作用范围是几十至几百纳米。由于杂质原子和合金元素阻碍再结晶的形核和

3、长大，推迟再结晶过程，从而使不纯金属和合金中的储能在再结晶开始以前能通过回复而较多地释放出来。A—纯金属B—不纯金属C—合金三、性能及其他指标的变化加热过程中变形金属的性能变化第二节回复回复（recovery）是指冷塑性变形的金属在加热时，在光学显微组织发生改变前（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。冷变形金属在回复阶段，金属的变形晶粒形态并未发生任何变化，但是金属的一些性能如内应力、密度、电阻率等则有明显的变化。这是由于在比晶粒更微观的结构层次上与这些性能相关的点阵缺陷密度和组态变化的结果。一、退火温度和时间对回复过程的影响回复过程是原子的迁移扩散

4、过程。二、回复机制一般认为，回复是空位和位错在退火过程中发生运动，从而改变了它们的数量和组态的过程。回复阶段的加热温度不同，冷变形金属的回复机制各异。1.低温回复低温回复主要与点缺陷（空位和间隙原子）的迁移有关。点缺陷运动的结果，使点缺陷密度明显下降。2.中温回复加热温度稍高时，会发生位错运动和重新分布。回复的机制主要与位错的滑移有关，同一滑移面上的异号位错可以相互吸引而抵消。3.高温回复高温时，刃型位错可获得足够能量产生攀移，发生多边化（或多边形化）。多边化：冷变形金属加热时，原来处在滑移面上的位错通过攀移和滑移，形成与滑移面垂直的亚晶界的过程。多边化的驱动力：弹性应变

5、能的降低。三、亚结构的变化四、回复退火的应用回复退火在工程上称之为去应力退火，使冷加工的金属件在基本保持加工硬化状态的条件下降低其内应力（主要是第一类内应力），以避免或减轻变形并改善工件的耐蚀性。第三节再结晶冷变形后的金属加热到一定温度或保温足够时间后，在原来的变形组织中产生了无畸变的新晶粒，位错密度显著降低，性能也发生显著变化，并恢复到冷变形前的水平，这个过程称为再结晶（recrystallization）。再结晶的驱动力：储存能的降低（与回复的驱动力相同）。再结晶的特点变形金属发生再结晶时，力学性能发生显著变化，金属恢复到软化状态；变形储存能得到充分释放；新的无畸变等

6、轴晶完全取代了原畸变晶粒，但是再结晶前后晶格类型不变，因此再结晶不是相变。一、再结晶晶核的形成与长大（一）形核1.亚晶长大形核机制一般在大的变形度下发生。可能有两种方式：（1）亚晶合并形核（适于高层错能金属）（2）亚晶界移动形核（适于低层错能金属）两种方式都是通过消耗周围的高能量区长大成为再结晶晶核。因此，随着变形度的增大，会产生更多的高能量区，从而有利于再结晶晶核的形成。层错能：产生单位面积层错所需的能量。2.晶界凸出形核机制对于变形程度较小（约小于40%）的金属，其再结晶晶核常以晶界凸出方式形成，即应变诱导晶界移动或称为晶界弓出形核机制。晶界凸出形核再结晶退火时，晶界

7、中的某一段向亚晶粒细小、位错密度高的一侧弓出。（二）长大再结晶晶核形成之后，它就借界面的移动而向周围畸变区域长大。界面迁移的驱动力是无畸变的新晶粒与周围畸变的母体（即旧晶粒）之间的应变能差。界面移动的方向总是背离界面曲率中心，向着畸变区域推进。直到全部形成无畸变的等轴晶粒为止，再结晶即告完成。二、再结晶温度及其影响因素再结晶温度：经过严重冷变形（变形度在70%以上）的金属，在约1h的保温时间内能够完成再结晶（＞95%转变量）的温度。再结晶不是相变，没有一个恒定的转变温度。因此再结晶温度不是一个物理常数，而是随条件的不同（如变形