金属学及热处理-回复再结晶教学内容.ppt

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1、2011版金属学与热处理授课内容0-绪论1-金属的晶体结构2-纯金属的结晶3-二元合金相图4-铁碳合金5-金属及合金的塑性变形6-金属及合金的回复再结晶7-扩散8-钢的热处理原理9-钢的热处理工艺金属及合金经塑性变形后，强度、硬度升高，塑性、韧性下降，这对于某些应用是重要的，但却给进一步的冷成形加工(例如深冲)带来困难，常常需要将金属加热进行退火处理，以使其性能向塑性变形前的状态转化；塑性、韧性提高，强度、硬度下降。本章的目的是讨论塑性变形后的金属与合金在加热时，其组织结构发生转变的过程，主要包括回复、再结晶和晶粒长大，了解这些过程的发生和发

2、展的规律。6-回复与再结晶6-回复与再结晶§6.1形变金属与合金在退火过程中的变化金属与合金在塑性变形时所消耗的功，大部分转变成热而散发掉，只有一小部分能量以弹性应变和增加金属中晶体缺陷(空位和位错等)的形式储存起来。形变温度越低，形变量越大，则储存能越高。其中弹性应变能只占储存能的一小部分，约为3-12％。晶体缺陷所储存的能量又叫畸变能，空位和位错是其中最重要的两种。这两种比较，空位能所占的比例小，而位错能所占比例大（约占总储存能的80~90％）。总起来看，储存能的总值还是比较小的。但是，由于储存能的存在，使塑性变形后的金属材料的自由能升高

3、，在热力学上处于亚稳状态，具有向形变前的稳定状态转化的趋势。但在常温下，原子的活动能力小，使形变金属的亚稳状态可维持相当长的时间。如果温度升高，原子有了足够高的活动能力，形变金属就能由亚稳状态向稳定状态转变，从而引起一系列的组织和性能变化。由此可见，储存能是这一转变过程的驱动力。6-回复与再结晶将金属材料加热到某一规定温度，保温一定时间，而后缓慢冷至室温的一种热处理工艺。6-回复与再结晶使金属材料内部的组织结构发生变化，使热力学的稳定性得以提高，从而获得所要求的各种性能。退火过程是由回复、再结晶及晶粒长大三个阶段综合组成的，三者又往往重叠交织

4、在一起。退火—定义：目的：阶段：一战时，深冲成型的黄铜弹壳，放置一段时间后自动发生晶间开裂(称为季裂)。经研究，这是由于冷加工残余内应力和外界的腐蚀性气氛的联合作用而造成的应力腐蚀开裂。要解决这一问题，只需要在深加工之后于260ºC进行去应力退火，消除弹壳中残留的第一类内应力，这一问题即迎刃而解。实例：将塑性变形后的金属材料加热到0.5Tm温度附近，进行保温，随着时间的延长，金属的组织将发生一系列的变化，这种变化可以分为三个阶段。第一阶段从显微组织上几乎看不出任何变化，晶粒仍保持伸长的纤维状称之为回复阶段；第二阶段在变形的晶粒内部开始出现新的

5、小晶粒，随着时间的延长，新晶粒不断出现并长大，这个过程一直进行到塑性变形后的纤维状晶粒完全改组为新的等轴晶粒为止，称之为再结晶阶段；第三阶段，新的晶粒逐步相互吞并而长大，直到晶粒长大到一个较为稳定的尺寸，称之为晶粒长大阶段。一、显微组织的变化6-回复与再结晶6-回复与再结晶二、储存能及内应力的变化加热过程中，由于原子具备了足够的活动能力，偏离平衡位置的能量较高的原子，将向能量较低的平衡位置迁移，使内应力得以松弛，储存能也将逐渐释放出来。储存能释放曲线有三种型式，其共同特点是每一曲线都出现一个高峰（对应于第一批再结晶晶粒出现的温度）。在此温度之

6、前，只发生回复，不发生再结晶。回复阶段，大部或全部第一类内应力可消除，第二类或第三类内应力只能消除一部分，经再结晶之后，因塑性变形而造成的内应力可以完全被消除。6-回复与再结晶三、机械性能的变化金属与合金因塑性变形所引起的硬度和强度的增加与位错密度的增加有关，由此可以推知，在回复阶段，位错密度的减少有限,只有在再结晶阶段，位错密度才会显著下降。6-回复与再结晶回复是指冷塑性变形的金属加热时，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。冷塑性变形金属在退火处理时，回复通常指其组织和性能变化的早期阶段，此时

7、的硬度和强度等机械性能变化很小，但电阻率有明显变化。§6.2回复所谓回复，即在加热温度较低时，仅因金属中的一些点缺陷和位错的迁移而引起的某些晶内的变化。回复阶段一般加热温度在0.4Tm以下。6-回复与再结晶一、回复过程的特征6-回复与再结晶二、回复机理低温阶段：点缺陷的迁移和减少，表现为：空位与间隙原子的相遇而互相中和；空位或间隙原子运动到刃位错处消失，也可以聚集成空位对、空位群；点缺陷运动到界面处消失。回复是点缺陷和位错在退火过程中发生运动，从而改变了它们的组态和数量的过程。电阻率对点缺陷比较敏感，所以它的数值有较显著的下降，而机械性能对点

8、缺陷的变化不敏感，所以这时机械性能不出现变化。6-回复与再结晶中温阶段：位错的运动，表现为：异号位错互相吸引而抵消；缠结中的位错重新组合；亚晶粒的长大。高温阶段：当