第7章金属及合金回复及再结晶ppt课件.ppt

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1、金属学及热处理沈阳理工大学应用技术学院第7章金属及合金的回复与再结晶为什么探讨金属及合金的回复与再结晶?引言金属及合金塑性变形后---(强度也硬度提高,塑性和韧性下降)---加工硬化(轧制、拉拔、挤压等有利）---但对进一步的冷加工带来困难(深冲)常需要加热进行退火处理---向塑性变形前的状态转化.目的:一方面可以揭示塑性变形后加热的组织结构转变过程—回复-再结晶和晶粒长大;另一方面了解这些过程的发生和发展规律,对于控制和改善变形材料的组织和性能具有重要的意义.§7.1形变金属与合金在退火过程中的变化§7.2回复

2、§7.3再结晶§7.4晶粒的长大§7.5金属的热加工本章教学目的：1揭示形变金属在加热过程中组织和性能变化的规律；2揭示再结晶的实质3说明热加工与冷加工的本质区别以及热加工的特点。重点：（1）回复与再结晶的概念和应用；（2）临界变形度；（3）再结晶晶粒度的控制；（4）热加工与冷加工的区别。一、显微组织的变化§7.1形变金属与合金在退火过程中的变化二、储存能及内应力的变化三、力学性能的变化四、其它性能的变化五、亚晶粒尺寸一、显微组织的变化金属经冷塑性变形后，内部组织和各项性能均发生相应变化，而且由于位错等结构缺陷密

3、度的增加以及畸变能的升高，使其处于热力学不稳定状态。当变形金属加热时，通过原子扩散能力的增加，有助于促进向低能量状态的转变第一阶段：显微组织基本上未发生变化，其晶粒仍保持纤维状或扁平状变形组织，称回复阶段。第二阶段：以新的无畸变等轴小晶粒逐渐取代变形组织，称为再结晶阶段。第三阶段：上述小晶粒通过互相吞并方式而长大，直至形成较为稳定的尺寸，称为晶粒长大阶段。二、储存能及内应力的变化当变形金属加热到足以引起应力松弛的温度时，其中的储存能将释放出来。回复阶段释放的储存能很小,第一类内应力可以得以消除。第二类、第三类内应

4、力要经过再结晶之后才能消除。残余应力塑性变形中外力所作的功除大部分转化成热之外，还有一小部分以畸变能的形式储存在形变材料内部。这部分能量叫做储存能。储存能的具体表现方式为：宏观残余应力、微观残余应力及点阵畸变。按照残余应力平衡范围的不同，通常可将其分为三种：1、第一类内应力，又称宏观残余应力，它是由工件不同部分的宏观变形不均匀性引起的，故其应力平衡范围包括整个工件。例如，将金属棒施以弯曲载荷，则上边受拉而伸长，下边受到压缩；变形超过弹性极限产生了塑性变形时，则外力去除后被伸长的一边就存在压应力，短边为张应力。这类

5、残余应力所对应的畸变能不大，仅占总储存能的0.1％左右。2、第二类内应力，又称微观残余应力，它是由晶粒或亚晶粒之间的变形不均匀性产生的。其作用范围与晶粒尺寸相当，即在晶粒或亚晶粒之间保持平衡。这种内应力有时可达到很大的数值，甚至可能造成显微裂纹并导致工件破坏。3、第三类内应力，又称点阵畸变。其作用范围是几十至几百纳米，它是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。变形金属中储存能的绝大部分（80％~90％）用于形成点阵畸变。这部分能量提高了变形晶体的能量，使之处于热力学不稳定状态，

6、故它有一种使变形金属重新恢复到自由焓最低的稳定结构状态的自发趋势，并导致塑性变形金属在加热时的回复及再结晶过程。三类残余内应力之比约为1：10：100。总体说来，残余应力是有害的，将导致材料及工件的变形、开裂和产生应力腐蚀；三、力学性能的变化回复阶段硬度变化很小，约占总变化的1/5，再结晶阶段下降较多，强度与硬度有相似的变化规律。因为回复阶段仍保持很高的位错密度。在再结晶阶段，硬度与强度显著下降，塑性大大提高。1、电阻的变化电阻的回复阶段已表现出明显的下降趋势。点缺陷对电阻的贡献远大于位错，而回复阶段点缺陷的密度

7、发生显著的减小。2、密度的变化再结晶阶段密度急剧增高。四、其它性能的变化五、亚晶粒尺寸在回复阶段前期，亚晶粒尺寸变化不大，但在后期，尤其在接近再结晶温度时，晶粒尺寸显著增大。§7.2回复一、退火温度和时间对回复过程的影响二、回复机制三、亚结构的变化四、回复退火的应用回复: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之前所产生的某些亚结构和性能的变化过程。一、退火温度和时间对回复过程的影响退火:形变金属的组织和性能在加热时逐渐向稳态发生转变的过程,称为退火温度越高,回复的程度越大当温度一定时,回复的程度随时

8、间的延长而逐渐增加回复的极限值二、回复机制回复过程主要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.低温回复主要涉及点缺陷的运动。空位或间隙原子移动到晶界或位错处消失，空位与间隙原子的相遇复合，空位集结形成空位对或空位片，使点缺陷密度大大下降。中温回复时．随温度升高．原子活动能力增强，位错可以在滑移面上滑移或交滑移，使异号位错相通相消，位错密度下降，