第七章 金属及合金的回复与再结晶ppt课件.ppt

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1、第七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储存能(P194)、退火（P194）一、显微组织的变化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，如下图。二、储存能及内应力的变化在加热过程中，由于原子具备了足够的活动能力，偏离平衡位置大、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。储存能释放曲线有下图所示的三种形式，其中1代表纯金属的，而2、3分别代表

2、非纯金属和合金的。三、力学性能的变化从右图中的硬度变化曲线可以看出，在回复阶段，硬度值略有下降，塑性有所提高，强度的变化也应该与硬度的变化相似。在再结晶阶段，硬度与强度均显著下降，塑性大大提高。四、其他性能的变化电阻再回复和再结晶阶段均变化显著，随着加热温度的升高，电阻不断下降（见右图）。第二节回复一、退火温度和时间对回复过程的影响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。通常指冷塑性变形金属在退火处理时，其组织和性能变化

3、的早期阶段。下图为经拉伸变形后的纯铁在不同温度下回复时屈服强度随时间的变化。图中的横坐标为加热时间，纵坐标表示剩余加工硬化分数1－R。其中R＝（σm-σr)/(σm-σ0),σ0是纯铁经充分退火后的屈服极限，σm是冷变形后的冷却曲线，σr是冷变形后经不同规程回复处理的屈服极限。显然1－R越小，则R越大，表示回复的程度越大。从图中的各条曲线不难看出，回复的程度是温度和时间的函数。温度越高，回复的程度越大。当温度一定时，回复的程度随时间的延长而逐渐增加。二、回复机制回复是空位和位错在退火过程中发生运动

4、，从而改变了它们的数量和组态的过程。在低温回复时，主要涉及到空位的运动，结果使空位的密度大大减少。在较高温度回复时，主要涉及到位错的运动（下图）。发生多边化时，除了需要位错的滑移（沿滑移面运动）外，还需要位错的攀移，如右上图所示。攀移是指韧型位错沿垂直于滑移面的方向运动，如右下图所示。三、亚结构的变化四、回复退火的应用（P198）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，并回复到冷变形前的水平，这个过程称

5、为再结晶。右图为再结晶过程中新晶粒的形核和长大过程示意图。一、再结晶晶核的形成与长大（一）形核1.亚晶长大形核机制方式可能有两种：其一为亚晶合并形核（右图a），其二为亚晶移动形核（右图b）。2.晶界凸出形核机制（右图c）。（二）长大当再结晶晶核形成之后，它就可以自发、稳定地生长。二、再结晶温度及其影响因素再结晶温度定义为：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。影响再结晶温度的因素很多（P201－202）。三、再结晶晶粒大小的控制控制

6、再结晶晶粒大小具有重要的实际意义。影响因素有（一）变形度变形度对金属再结晶晶粒大小的影响如右图。临界变形度（P202）（二）再结晶退火温度（三）原始晶粒尺寸当变形度一定时，材料的原始晶粒度越细，则再结晶后的晶粒也越细。（下图）（四）合金元素及杂质第四节晶粒长大再结晶阶段刚刚结束时，得到的是无畸变的等轴的再结晶初始晶粒。随着加热温度的升高或保温时间的延长，晶粒之间就会互相吞并而长大，这一现象称之为晶粒长大，或聚合再结晶。根据再结晶后晶粒长大过程的特征，可将晶粒长大分为两种类型：一种是随温度的升高或保

7、温时间的延长晶粒均匀连续地长大，称为正常长大；另一种是晶粒不均匀不连续地长大，称为反常长大，或二次再结晶。一、晶粒的正常长大（一）晶粒长大的驱动力晶体长大的驱动力是晶粒长大前后总的界面能差。细晶粒长大成为粗晶粒是使金属自由能下降的自发过程。晶界的界面能越大，曲率半径越小（或曲率越大），则晶界移动的驱动力越大（图7.16）。（二）晶粒的稳定形状晶粒在正常长大时应遵循以下规律：（P205）（三）影响晶粒长大的因素1.温度2.杂质及合金元素3.第二相质点4.相邻晶粒的位向差二、晶粒的反常长大某些金属材料

8、经过严重冷变形后，在较高温度下退火时，会出现反常的晶粒长大现象，即少数晶粒具有特别大的长大能力，逐步吞食掉周围的大量小晶粒，其尺寸超过原始晶粒的几十倍或者上百倍，比临界变形后形成的再结晶晶粒还要粗大得多，这个过程称为二次再结晶。特点（P206），右图为示意图。下图为Fe－Si箔材于1200℃退火后的组织。℃℃三、再结晶退火后的组织（一）再结晶图变形程度越大，则晶粒越细；而退火温度越高，则晶粒越粗大。通常将晶粒大小、变形程度和退火温度之间的关系，绘制成立体图形，称为“再结晶图”。右图