回复与再结晶

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1、回复与再结晶1本讲内容0复习1冷变形金属在加热时的变化2回复3再结晶4再结晶后的晶粒长大5再结晶退火及其组织6金属的热变形经冷变形的金属具有如下特点：1、机械性能和理化性能发生明显变化，强度、硬度升高，塑性韧性下降。2、组织结构有明显变化，晶粒变形，缺陷增加，位错胞形成。3、处于自由能较高的不稳定状态。冷加工时，外力所作之功，除消耗于成型中摩擦阻力以及工件变形时的发热外，尚有一小部分（约占总功2～10％）存储在变形晶体中，这种储能主要以位错的形式存在，使晶体内能增加。可以推想，如果金属中原子获得足够的活动性，便会自发地趋向能量较低的稳定状态变化。冷变形金属

2、与合金随着被加热温度升高，依次发生回复、再结晶和晶粒长大。右图为冷变形黄铜随温度身高组织与性能的变化情况。可以分为三个阶段：回复、再结晶和晶粒长大。其中，再结晶阶段性能变化最大：强度迅速下降，塑性迅速升高。冷变形金属在加热过程中性能随温度升高而变化，在再结晶阶段发生突变。1冷变形金属在加热时的变化一、组织的变化经冷变形的金属逐渐增加温度，显微组织会发生三个阶段的变化。0~T：纤维组织不变，但亚结构有所变化——回复1T1～T2：新的等轴晶形成，直至形变晶粒完全耗尽（纤维组织消失）——再结晶T～T：新晶粒继续长大23——晶粒长大若将冷变形金属快速加热到0.5T

3、m以上恒温，随加热时间t延长，也会出现上述三个阶段的变化。1冷变形金属在加热时的变化二、性能的变化经冷变形金属缓慢加热，测其性能的变化，如图所示。性能急变区对应于新晶粒的出现，再结晶之前为回复，之后为晶粒长大。总之：由以上变化说明，冷变形金属在加热时要经历三个阶段：回复，再结晶和晶粒长大。回复：新的无畸变晶粒出现之前的亚结构与性能的变化。再结晶：无畸变的等轴晶逐步取代变形晶粒的过程。晶粒长大：再结晶结束之后，晶粒的继续长大。2回复回复：新的无畸变晶粒出现之前的亚结构与性能的变化。回复驱动力：弹性畸变能一、回复机制1、低温回复0.1～0.3Tm，电阻率

4、下降明显（对点缺陷敏感）。机制：过量空位消失，趋向平衡浓度。低温回复阶段主要是空位浓度明显降低。原因：1、空位迁移到金属表面或晶界而消失；2、空位与间隙原子结合而消失；3、空位与位错交互作用而消失；4、空位聚集成片，晶体崩塌而转变成位错环。2回复一、回复机制2、中温回复使位错密度略有衰减0.3～0.5Tm导致材料的加工硬化有所减少与位错的滑移有关：（1）同一滑移面上异号位错相消。（2）位错偶极子的两根位错相消。此阶段由于位错运动会导致异号位错合并而相互抵消，位错密度有所降低，但降幅不大。所以力学性能只有很少恢复。2回复lnt一、回复机制Q13、高温回复

5、Q2>0.5TmQ3机制：位错的攀移和重新排列成较稳定的组态1——多边化过程T如：Fe－Si（3％）单晶按下图截取，弯曲变形后，在650℃、700℃、800℃保温一小时，蚀坑法显示位错位置。（（111111））（（0101ī）ī）（01ī）（111）4545°°4545°°高温回复(>0.5)Tm高温回复的主要机制为多边化。由于同号刃位错的塞积而导致晶体点阵弯曲，在退火过程中通过刃型位错的攀移和滑移，使同号刃型位错沿垂直于滑移面的方向排列成小角度的亚晶界。此过程称为多边（形）化。变形后的位错蚀坑700℃回复后的位错蚀坑滑移机制：攀移＋滑移攀移•多晶体的高

6、温回复机制比单晶体的多边化过程要复杂，但本质上也是包含位错的滑移和攀移。同一滑移面上异号位错的相消，密度下降，位错重排冷变形后位错缠结回复0.5h位错平直化成较稳定的组态。对冷加工中已形成位错胞的晶体，则表现为胞壁变薄，胞内位错进一步减少，形成界面清晰的亚晶。亚晶逐步聚合粗化，亚晶界出现二维的位错网络。50h后形成位错网络300h后形成稳定网络2回复二、回复退火的应用由回复退火机制可知：•回复过程中电阻率的明显下降，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中微区弹性应变大部分消除；•而硬度和强度下降甚少，则是由于位错密度下降

7、不多,亚晶还较细小之故。2回复二、回复退火的应用因此可利用回复退火使冷加工金属在基本保持加工硬化的状态下，降低其内应力，以稳定和改善性能，减少变形和开裂，提高耐蚀性，也可利用回复退火，提高导电材料的导电性。例：70Cu－30Zn黄铜深冲子弹壳，由于残留应力及环境气氛的作用，在放置一段时间后会自动发生晶界开裂，可经250℃退火处理。例：冷拉钢丝卷制弹簧，要在250℃～300℃进行回复退火以降低其内应力并使之定型，而强度和硬度基本保持不变。例：冷拔铜丝导线需进行回复退火处理，以提高导电性能。2回复三、回复动力学（退火温度和时间对回复过程的影响）如图为变形锌在不

8、同温度下等温回复时，屈服强度的衰减曲线，其中：0ym