第七章回复与再结晶精选PPT.ppt

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1、第七章回复与再结晶第1页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.1 7.1 形变金属及合金在退火过程中的变化形变金属及合金在退火过程中的变化冷变形金属冷变形金属:随加热随加热T,T,或加热到或加热到T0.5TT0.5T熔熔后保温后保温,组织变化如图组织变化如图:第2页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.1 7.1 形变金属及合金在退火过程中的变化形变金属及合金在退火过程中的变化7.1.1 7.1.1 显微组织的变化显微组织的变化再结晶后组织恢复到变形前的程度，性能也恢复到变形前的程度再结晶后组织恢复到变形前的程度，性能也恢复到变形前的程度晶粒长大晶粒长大

2、:新晶粒逐渐相互合并长大新晶粒逐渐相互合并长大.第3页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.1 7.1 形变金属及合金在退火过程中的变化形变金属及合金在退火过程中的变化7.1.2 7.1.2 储存能与内应力变化储存能与内应力变化随随T,T,储存能逐渐释放储存能逐渐释放.再结晶后再结晶后,形变储存能全部释放形变储存能全部释放.再结晶再结晶:内应力全部消除内应力全部消除.第4页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.1 7.1 形变金属及合金在退火过程中的变化形变金属及合金在退火过程中的变化7.1.3 7.1.3 性能变化性能变化晶粒长大晶粒长大:力学性能降低

3、力学性能降低.第5页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.2回复回复1.概念概念:冷变形金属在加热温度不高时冷变形金属在加热温度不高时,仅因金属中的一些点缺陷和位错迁移而引起亚仅因金属中的一些点缺陷和位错迁移而引起亚结构和某些性能变化结构和某些性能变化.晶粒外形无明显变化晶粒外形无明显变化.2.组织和性能变化组织和性能变化空位浓度降低、位错密度减少、保留破碎拉长的晶粒外形；空位浓度降低、位错密度减少、保留破碎拉长的晶粒外形；保留部分加工硬化；保留部分加工硬化；内应力降低；内应力降低；耐腐蚀性提高；耐腐蚀性提高；电阻率降低电阻率降低第6页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再

4、结晶回复与再结晶7.2回复回复7.2.1回复机理回复机理回复是点缺陷和位错运动的结果回复是点缺陷和位错运动的结果.1.低温回复低温回复点缺陷运动点缺陷运动,空位空位2.中、高温回复中、高温回复产生位错运动，使位错密度降低：产生位错运动，使位错密度降低：异号位错相互合并消失；异号位错相互合并消失；缠结的位错重新组合；缠结的位错重新组合；位错滑移和攀移；位错滑移和攀移；亚晶规整化；亚晶规整化；机理机理位错多边化位错多边化:冷变形金属在回复退火过程中冷变形金属在回复退火过程中,通过位错的滑移和攀移通过位错的滑移和攀移,使同号韧型位错垂使同号韧型位错垂直于滑移面方向直于滑移面方向,排列形成小角度晶界排

5、列形成小角度晶界,这一过程称为多边化这一过程称为多边化.攀移攀移:位错垂直于滑移面方向运动位错垂直于滑移面方向运动热运动热运动第7页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.2回复回复7.2.1回复退火的应用回复退火的应用回复退火：称为去应力退火例例:冷卷弹簧钢冷卷弹簧钢,成型后经过成型后经过250-300去应力退火去应力退火.既既消除了大部分内应力，又提高强度（保留部分加工硬消除了大部分内应力，又提高强度（保留部分加工硬化）化）第8页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.3再结晶再结晶(recrystallization)1.概念概念:冷变形金属加热到一定

6、温度后冷变形金属加热到一定温度后(T0.4T熔熔),在原来变形组织中重新产生了无畸变的在原来变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒新晶粒,性能恢复到完全软化状态（冷变形前的状态）性能恢复到完全软化状态（冷变形前的状态）,这一过程称为这一过程称为再结晶再结晶.2.组织变化组织变化:破碎拉长晶粒变为新的等轴晶粒破碎拉长晶粒变为新的等轴晶粒,位错位错,亚晶恢复到变形前的程度亚晶恢复到变形前的程度.3.性能变化性能变化:加工硬化消除加工硬化消除.4.与重结晶的异同点与重结晶的异同点:第9页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.3再结晶再结晶(recrystallization)7.3.

7、1再结晶的形核与长大（再结晶的形核与长大（再结晶示意图再结晶示意图）再结晶是形核和晶核长大的过程再结晶是形核和晶核长大的过程在畸变的晶体中形成无畸变的晶核，晶核不在畸变的晶体中形成无畸变的晶核，晶核不断的长大，再结晶完成后，获得等轴晶粒。断的长大，再结晶完成后，获得等轴晶粒。第10页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.3再结晶再结晶(recrystallization)7.3.1再结晶的形核与长大（再结晶的形核与长大（再结晶示意图再结晶示意图）1.形核机制形核机制(1)晶界弓出形核晶界弓出形核(见图见图7-7)小变形量小变形量时时,各晶粒形变不均匀各晶粒形变不均匀,变形小

8、的晶粒向变形度大的亚晶粒一侧弓出变形小的晶粒向变形度大的亚晶粒一侧弓出形成无畸变晶形成无畸变晶核核(2)亚晶合并亚晶合并变形大时变形大时:多边形化的亚晶合并为再结晶晶核多边形化的亚晶合并为再结晶晶核.(3)亚晶蚕食亚晶蚕食变形大时，低密度位错的亚晶蚕食途中遇到的位变形大时，低密度位错的亚晶蚕食途中遇到的位错。错。2.长大长大再结晶晶核形成后再结晶晶核形成后,自发长大自发长大,形成无畸变的新等轴晶粒形成无畸变的新等轴晶粒.第11页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.3再结晶再结晶(recrystallization)7.3.2影响再结晶的因素影响再结晶的因素再结晶温度再结晶

9、温度:经过严重冷变形的金属经过严重冷变形的金属,在一个小时的退火保温时间内在一个小时的退火保温时间内,能完成再结晶的最低温度能完成再结晶的最低温度(T再再).对纯金属对纯金属T再再=0.4T熔熔再结晶速度再结晶速度:V再再若若T再再低低,V再再快快,则再结晶易进行则再结晶易进行.影响再结晶的因素如下：影响再结晶的因素如下：1.加热温度加热温度:(退火退火)退火温度越高退火温度越高,原子扩散越容易进行原子扩散越容易进行,V再再,完成再结晶时间短完成再结晶时间短.2.预先变形量预先变形量变形度越大变形度越大,则则T再再越低越低储存能大储存能大,再结晶驱动力大再结晶驱动力大.第12页，本讲稿共28页

10、第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.3再结晶再结晶(recrystallization)7.3.2影响再结晶的因素影响再结晶的因素3.溶质原子溶质原子溶质原子溶质原子,使使T再再偏聚在晶界处偏聚在晶界处,阻碍位错运动和晶界迁移阻碍位错运动和晶界迁移.4.原始晶粒大小原始晶粒大小5.分散相粒子分散相粒子大尺寸大尺寸,间距大的粒子间距大的粒子促进再结晶促进再结晶小尺寸小尺寸,间距小的粒子间距小的粒子阻碍再结晶阻碍再结晶第13页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.3再结晶再结晶(recrystallization)7.3.4再结晶后晶粒大小的控制再结晶后晶粒大小的控制晶粒

11、细晶粒细,力学性能高力学性能高,希望再结晶后晶粒细小希望再结晶后晶粒细小.影响再结晶后晶粒大小的因素如下：影响再结晶后晶粒大小的因素如下：1.预先变形度预先变形度临界变形度造成晶粒粗大的原因临界变形度造成晶粒粗大的原因:各晶粒变形不均匀各晶粒变形不均匀,加热时大晶粒吞并小晶粒加热时大晶粒吞并小晶粒.塑变时塑变时,应尽量避免此变形度应尽量避免此变形度.超过临界变形度超过临界变形度,随随,再结晶后晶粒细化再结晶后晶粒细化.第14页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.3再结晶再结晶(recrystallization)7.3.4再结晶后晶粒大小的控制再结晶后晶粒大小的控制晶粒细

12、晶粒细,力学性能高力学性能高,希望再结晶后晶粒细小希望再结晶后晶粒细小.影响再结晶后晶粒大小的因素如下：影响再结晶后晶粒大小的因素如下：1.预先变形度预先变形度对某些金属合金对某些金属合金:当当90%时时,再结晶后再结晶后晶粒粗大晶粒粗大反常长大反常长大二次再结晶二次再结晶第15页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.3再结晶再结晶(recrystallization)7.3.4再结晶后晶粒大小的控制再结晶后晶粒大小的控制2.退火温度退火温度:退火温度高退火温度高,晶粒长大晶粒长大.临界变形度临界变形度第16页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.4晶粒

13、长大晶粒长大再结晶完成初期再结晶完成初期:获得细小等轴晶粒获得细小等轴晶粒.第17页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.4晶粒长大晶粒长大7.4.1晶粒的正常长大晶粒的正常长大1.晶粒长大驱动力晶粒长大驱动力高温下晶粒自发长大高温下晶粒自发长大*晶界向曲率中心方向移动晶界向曲率中心方向移动(见图见图)晶粒长大是大晶粒吞并小晶粒晶粒长大是大晶粒吞并小晶粒.第18页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.4晶粒长大晶粒长大7.4.1晶粒的正常长大晶粒的正常长大2.晶粒的稳定形状晶粒的稳定形状球状晶粒界面能最低，但晶粒不能为球状球状晶粒界面能最低，但晶粒不能为

14、球状有空隙。有空隙。第19页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.4晶粒长大晶粒长大7.4.1晶粒的正常长大晶粒的正常长大2.晶粒的稳定形状晶粒的稳定形状（1）若晶粒小于六边（小晶粒）若晶粒小于六边（小晶粒）若为直线，夹角若为直线，夹角120度度若满足若满足120度，晶界必向外凸度，晶界必向外凸小晶粒只能逐渐缩小，直至消失。小晶粒只能逐渐缩小，直至消失。（2）若晶粒大于六边）若晶粒大于六边若为直线，夹角大于若为直线，夹角大于120度度若满足若满足120度，晶界必向内凹。度，晶界必向内凹。晶粒长大规律是大晶粒吞并小晶粒。晶粒长大规律是大晶粒吞并小晶粒。第20页，本讲稿共28页

15、第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.4晶粒长大晶粒长大7.4.1晶粒的正常长大晶粒的正常长大3.影响晶粒长大的因素影响晶粒长大的因素晶粒长大，是通过晶界处的原子扩散迁移实现晶粒长大，是通过晶界处的原子扩散迁移实现（1）温度）温度随随T，晶粒长大，晶粒长大温度一定，晶粒达到一定尺寸后不再长大。温度一定，晶粒达到一定尺寸后不再长大。（2）杂质与合金元素）杂质与合金元素异类原子吸附晶界处，降低晶界能，减少驱动力，阻碍晶粒长大。异类原子吸附晶界处，降低晶界能，减少驱动力，阻碍晶粒长大。第21页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.4晶粒长大晶粒长大7.4.1晶粒的正常长大晶粒

16、的正常长大3.影响晶粒长大的因素影响晶粒长大的因素晶粒长大，是通过晶界处的原子扩散迁移实现晶粒长大，是通过晶界处的原子扩散迁移实现（3）第二相质点）第二相质点第二相粒子越细小，数量越多，则阻碍晶粒长大能力越强。第二相粒子越细小，数量越多，则阻碍晶粒长大能力越强。（4）相邻晶粒位向差）相邻晶粒位向差位向差越大，则晶面能越高，驱动力越大，晶界移动快。位向差越大，则晶面能越高，驱动力越大，晶界移动快。第22页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.4晶粒长大晶粒长大7.4.2晶粒反常长大晶粒反常长大“二次再结晶二次再结晶”个别一些晶粒过分长大、使材料内晶粒大小相差个别一些晶粒过分长

17、大、使材料内晶粒大小相差悬殊。悬殊。第23页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.5金属的热加工（变形）金属的热加工（变形）热加工热加工：在再结晶温度以上进行塑性变形称为热加工。：在再结晶温度以上进行塑性变形称为热加工。如高温下：锻造、轧制、拉拔、挤压等。如高温下：锻造、轧制、拉拔、挤压等。冷加工冷加工：在再结晶温度以下进行塑性变形称为冷加工。：在再结晶温度以下进行塑性变形称为冷加工。特点：特点：(1)产生加工硬化；产生加工硬化；(2)(2)表面光洁度高、尺寸精度高；表面光洁度高、尺寸精度高；如：如：-FeT再再450，在，在450以下成型为冷加工。以下成型为冷加工。PbT

18、再再室温室温，在室温成型为热加工。，在室温成型为热加工。第24页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.5金属的热加工（变形）金属的热加工（变形）7.5.1动态回复与动态再结晶动态回复与动态再结晶动态回复：加工硬化回复交替进行，冷却后可保持部分加工硬化。动态再结晶：加工硬化随时被再结晶消除。第25页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.5金属的热加工（变形）金属的热加工（变形）7.5.2热加工后的组织与性能热加工后的组织与性能热加工对组织和性能有如下影响：1.改善铸锭组织和性能改善铸锭组织和性能(1)焊合气孔、疏松，使材料密度升高；焊合气孔、疏松，使材料密

19、度升高；(2)细化组织：打碎粗大树枝晶、柱状晶、块状碳化物；细化组织：打碎粗大树枝晶、柱状晶、块状碳化物；(3)消除偏析；消除偏析；从而使性能提高。从而使性能提高。2.使纤维组织分布合理使纤维组织分布合理热加工时：枝晶偏析、夹杂物、第二相沿变形方向被拉长，呈纤维状。热加工时：枝晶偏析、夹杂物、第二相沿变形方向被拉长，呈纤维状。第26页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与再结晶7.5金属的热加工（变形）金属的热加工（变形）7.5.2热加工后的组织与性能热加工后的组织与性能热加工对组织和性能有如下影响：3.产生带状组织产生带状组织第27页，本讲稿共28页第七章第七章:回复与再结晶回复与

20、再结晶7.5金属的热加工（变形）金属的热加工（变形）7.5.3超塑性超塑性某些金属在高温下拉伸时，具有极大的延伸率；某些金属在高温下拉伸时，具有极大的延伸率；可达可达200%-1000%，这种性能称为超塑性。，这种性能称为超塑性。获得超塑性的条件是：获得超塑性的条件是：1.变形一般在变形一般在0.50.65T熔进行。熔进行。2.应变速率应加以控制，通常应变速率应加以控制，通常1-0.01%.s-1。3.在超塑性变形温度下，材料具有微细等轴晶粒（在超塑性变形温度下，材料具有微细等轴晶粒（10um）的组织。）的组织。4.金属具有超塑性时，其流变应力金属具有超塑性时，其流变应力和应变速率和应变速率有如下关系：有如下关系：m为应变速率敏感性系数，超塑性时为应变速率敏感性系数，超塑性时m0.5,一般金属材料仅为一般金属材料仅为0.01-0.04之间。之间。超塑性变形时，抛光表面不出现滑移线，也无形变亚晶出现，这说明变形不靠滑移进行。大多数人超塑性变形时，抛光表面不出现滑移线，也无形变亚晶出现，这说明变形不靠滑移进行。大多数人认为超塑性变形与晶界的相对滑动和回转有关，较高温度下的晶界的粘性流动可产生很大的变形。认为超塑性变形与晶界的相对滑动和回转有关，较高温度下的晶界的粘性流动可产生很大的变形。第28页，本讲稿共28页