Microsoft PowerPoint - 第04讲 回复再结晶

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1、金属塑性变形理论第四讲张贵杰Tel：13230587925E-Mail：zhguijie@vip.sina.com河北联合大学金属材料及加工工程系LessonFour第三章塑性加工时组织性能的变化主要内容MainContent•冷加工退火时的回复与再结晶•热加工时的回复与再结晶2011-5-62LessonFour3.3冷加工退火时的回复与再结晶•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。了解这些过程的发生和发展规律，对于改善和控制金属材料的组织和性能具有重要的意义。201

2、1-5-63LessonFour回复、再结晶和晶粒长大•回复——是指新的无畸变晶粒出现之前所产生的亚结构和性能变化的阶段；•再结晶——是指出现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长大。2011-5-64LessonFour2011-5-65LessonFour3.3.1回复•冷变形金属在低于再结晶温度下加热时，显微组织与强度、硬度均不发生明显变化，只有某些物理性能和微细结构发生变化。这是由于原子在微晶内只能进行短距离扩散，使点缺陷和位错在退火过程中发生运动，从而改变了它们的数量和分布。•在回复

3、阶段，由于不发生大角度晶界的迁移，所以晶粒的形状和大小与变形态的相同，仍保持着纤维状或扁平状，从光学显微组织上几乎看不出变化。2011-5-66LessonFour•低温回复（0.1~0.2Tm）移至晶界、位错处消失机理：点缺陷运动空位＋间隙原子缺陷密度降低空位聚集（空位群、对）2011-5-67LessonFour中温回复（0.2~0.3Tm）：异号位错相遇而抵销位错滑移位错缠结重新排列位错密度降低亚晶粒长大高温回复（0.3~0.5Tm）：位错攀移（＋滑移）位错垂直排列（亚晶界）多边化（亚晶粒）弹性畸变能降低2011-5-68Lesson

4、Four多边形化前、后刃型位错的排列情况2011-5-69LessonFour3.3.2再结晶•在再结晶阶段，首先是在畸变度大的区域产生新的无畸变晶粒的核心，然后逐渐消耗周围的变形基体而长大，直到形变组织完全改组为新的、无畸变的细等轴晶粒为止。2011-5-610LessonFour2011-5-611LessonFour2011-5-612LessonFour再结晶的形核与长大亚晶合并形核亚晶长大形核机制（变形量较大时）亚晶界移动形核形核（吞并其它亚晶或变形部分）晶界凸出形核（晶界弓出形核，凸向亚晶粒小的方向）（变形量较小时）驱动力：畸变

5、能差长大方式：晶核向畸变晶粒扩展，直至新晶粒相互接触注：再结晶不是相变过程2011-5-613LessonFour具有亚晶组织的晶间凸出形核示意图2011-5-614LessonFour再结晶动力学•再结晶速度与温度的关系V=Aexp(-QRT)再•开始时再结晶速度很小，在体积分数为0.5时最大，然后减慢。2011-5-615LessonFour铝在350℃的等温再结晶动力学曲线2011-5-616LessonFour再结晶温度•经严重冷变形（变形量>70%）的金属或合金，在1h内能够完成再结晶的（再结晶体积分数>95%）最低温度。高纯金属

6、：T再＝(0.25~0.35)Tm工业纯金属：T再＝(0.35~0.45)Tm合金：T再＝(0.4~0.9)Tm2011-5-617LessonFour•影响再结晶温度的因素变形量越大，驱动力越大，再结晶温度越低；纯度越高，再结晶温度越低；加热速度太低或太高，再结晶温度提高2011-5-618LessonFour影响再结晶的因素•退火温度。温度越高，再结晶速度越大•变形量。变形量越大，再结晶温度越低；随变形量增大，再结晶温度趋于稳定；变形量低于一定值，再结晶不能进行。•原始晶粒尺寸。晶粒越小，驱动力越大；晶界越多，有利于形核。2011-5-

7、619LessonFour•微量溶质元素。阻碍位错和晶界的运动，不利于再结晶。•第二分散相。间距和直径都较大时，提高畸变能，并可作为形核核心，促进再结晶；直径和间距很小时，提高畸变能，但阻碍晶界迁移，阻碍再结晶。2011-5-620LessonFour再结晶晶粒大小的控制•变形量。存在临界变形量，生产中应避免临界变形量。•原始晶粒尺寸。晶粒越小，驱动力越大，形核位置越多，使晶粒细化。•合金元素和杂质。增加储存能，阻碍晶界移动，有利于晶粒细化。•温度。变形温度越高，回复程度越大，储存能减小，晶粒粗化；退火温度越高，临界变形度越小，晶粒粗大。2

8、011-5-621LessonFour•由图中的曲线可以看出，当温度一定时，变形程度越大，再结晶后晶粒越小；当变形程度一定时，温度越高，再结晶退火以后的晶粒越大。在低变形程度时出