金属学与热处理第七章回复与再结晶ppt课件.ppt

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1、严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第七章第七章 回复和再结晶回复和再结晶 一一.冷变形金属在加热时的组织和性能变化冷变形金属在加热时的组织和性能变化 二二.回复回复 三三.再结晶再结晶 四四.晶粒长大晶粒长大五五.金属的热加工金属的热加工 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。概述概述 上一章可知，经塑性变形后的金属其纤维上一章可知，经塑性变形后的金属其纤维组织和亚结构均发生变化，同时金属会产生加组织和亚结构均发生变化，同时金属会产生加工硬化和

2、残余应力，这会使金属的进一步加工工硬化和残余应力，这会使金属的进一步加工困难。所以冷变形金属需要进行退火，但实际困难。所以冷变形金属需要进行退火，但实际生产中退火的目的不同，生产中退火的目的不同，有的需要消除加工硬有的需要消除加工硬化，有的只需要去处内应力而保持加工硬化效化，有的只需要去处内应力而保持加工硬化效果。果。所以要研究变形金属加热时的组织及性能所以要研究变形金属加热时的组织及性能的变化规律。的变化规律。恢复再结晶的驱动力：塑性变形后的储存能恢复再结晶的驱动力：塑性变形后的储存能严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事

3、件。7 71 1 冷变形金属在加热时的组织冷变形金属在加热时的组织和性能变化和性能变化随加热温度的提高随加热温度的提高,冷变形金属发生变化为：回复、再冷变形金属发生变化为：回复、再结晶、晶粒长大。结晶、晶粒长大。回复（回复（recoveryrecovery）在在较低加热温度时，变形后金属较低加热温度时，变形后金属的光学显微组织发生改变前，所产生的某些亚结的光学显微组织发生改变前，所产生的某些亚结构和性能的变化过程。构和性能的变化过程。再再结结晶晶（recrystallizationrecrystallization）经经回回复复后后的的变变形形金金属属，在在加加热热时时，纤纤维维状状晶晶粒粒通

4、通过过再再结结晶晶核核心心的的形形成成及及长大，变成无畸变的等轴新晶粒的过程。长大，变成无畸变的等轴新晶粒的过程。晶晶粒粒长长大大（grain grain growthgrowth）再再结结晶晶后后的的金金属属继继续续加加热时，将使晶粒进一步长大的过程。热时，将使晶粒进一步长大的过程。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一、加热时冷变形金属显微组织发生变化一、加热时冷变形金属显微组织发生变化图图7-1 7-1 (b)(b)回复阶段回复阶段,保持原来形状保持原来形状(纤维状纤维状)（c)c)再结晶阶段再结晶阶段,变形晶粒

5、转变为等轴晶粒变形晶粒转变为等轴晶粒 (d)(d)晶粒长大阶段晶粒长大阶段,晶粒尺寸发生变化晶粒尺寸发生变化严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。（a a）黄铜冷加工变形量达到黄铜冷加工变形量达到CWCW3838后的显微组织，可后的显微组织，可见粗大晶粒内的滑移线。见粗大晶粒内的滑移线。（b b）经过经过580580C C保温保温3 3秒后的组织，可见试样上开始出现秒后的组织，可见试样上开始出现白色小的颗粒即再结晶出的新的晶粒白色小的颗粒即再结晶出的新的晶粒黄铜再结晶和晶粒长大各个阶段的照片黄铜再结晶和晶粒长大各个阶段的

6、照片严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。（c）580C保温保温4秒后的金相组织秒后的金相组织显示有更多新的晶粒出现。显示有更多新的晶粒出现。（d）580C保温保温8秒后的金相组织秒后的金相组织，可见粗大的带有滑移线的，可见粗大的带有滑移线的晶粒已完全被细小的新晶粒所取代，即完成了再结晶晶粒已完全被细小的新晶粒所取代，即完成了再结晶严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。（e e）580C580C保温保温1515分后的金相组织。晶粒已有分后的金相组织

7、。晶粒已有所长大。所长大。（f f）在在700700C C保温保温1010分后晶粒长大的情形。分后晶粒长大的情形。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。退火时，由于温度升高原子的能动性增加，即原退火时，由于温度升高原子的能动性增加，即原子的扩散能力提高，而子的扩散能力提高，而回复阶段回复阶段只是消除了由于冷只是消除了由于冷加工应变能产生的残余内应力，大部分应变能仍然加工应变能产生的残余内应力，大部分应变能仍然存在，变形的晶粒仍未恢复原状。存在，变形的晶粒仍未恢复原状。所以，随着保温时间加长，新的晶粒核心便开始形所以，随着

8、保温时间加长，新的晶粒核心便开始形成并长大成小的等轴晶粒，这就是成并长大成小的等轴晶粒，这就是再结晶再结晶（recrystallization）的开始。随着保温时间的加长的开始。随着保温时间的加长或温度的升高，再结晶部分愈来愈多，直到原来的或温度的升高，再结晶部分愈来愈多，直到原来的晶粒全部被新的小晶粒所代替。晶粒全部被新的小晶粒所代替。进一步保温或升温，新晶粒尺寸开始增大，这就是进一步保温或升温，新晶粒尺寸开始增大，这就是晶粒长大晶粒长大现象。现象。(采自美国采自美国GE公司）。公司）。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发

9、事件。二二.性能变化性能变化 1.1.力学性能力学性能(1)(1)硬硬度度（hardnesshardness）和和强强度度（strengthstrength）:回回复复阶阶段段,变变化化不不大大,再结晶时硬度和强度明显下降。再结晶时硬度和强度明显下降。(2)(2)塑性塑性:回复阶段回复阶段,变化不大变化不大;再结晶阶段上升；粗化后下降。再结晶阶段上升；粗化后下降。2.2.物理性能物理性能(1)(1)电阻（电阻（resistanceresistance）:温度升高，电阻率下降。温度升高，电阻率下降。(2)(2)密度（密度（densitydensity）:回复阶段变化不大，再结晶阶段上升。回复阶段

10、变化不大，再结晶阶段上升。3.3.内内应应力力:回回复复阶阶段段宏宏观观应应力力基基本本消消除除完完毕毕,而而微微观观应应力力消消除除需再结晶后才能完成需再结晶后才能完成4.4.亚亚晶晶粒粒(sub-grain)sub-grain)尺尺寸寸：回回复复前前期期亚亚晶晶粒粒尺尺寸寸变变化化不不大大，接近再结晶温度时，尺寸显著增大。接近再结晶温度时，尺寸显著增大。由此可见，储存能释放（由此可见，储存能释放（release of stored energyrelease of stored energy）：）：再结再结晶温度对应能量释放高峰。晶温度对应能量释放高峰。严格执行突发事件上报制度、校外活动报

11、批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。冷变形金属退火时性能变化冷变形金属退火时性能变化严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。退火温度与黄铜强度、塑性和晶粒大小的关系退火温度与黄铜强度、塑性和晶粒大小的关系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。7-2 7-2 回复回复 一、回复动力学从图中可以看出，1)时间一定时，温度越高，经回复后加工硬化残余量越少，回复越快；2)当温度一定时，在前十几分钟，残余加工硬化减少得快

12、，说明回复速度快，然后随时间的增加而逐渐减慢。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。三、回复的机制三、回复的机制(一)低温回复经冷加工变形的金属通常在较低的温度范围就开始回复，表现在因变形而增高的电阻率发生不同程度的下降，但这时其机械性能不出现变化。由于金属的电阻率对点缺陷很敏感，而机械性能对点缺陷不敏感，所以这种低温下发生的回复与金属中点缺陷的变化有关。一般认为低低温温回回复复主主要要是是由由于于塑塑性性变变形形所所产产生生的的过过量量空空位消失的结果，位消失的结果，其消失至少存在四种可能的机制：（1）空位迁移到金属的

13、自由表面或晶界而消失；（2）空位与间隙原子重新结合而消失；（3）空位与位错发生交互作用而消失；（4）空位聚集成空位片，然后崩塌成位错环而消失。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。（二）中温回复 这种回复发生于较之低温回复稍高一些的温度范围，其主要的机制是位错滑移导致位错重新组合，以及异位错滑移导致位错重新组合，以及异号位错会聚而互相抵消。号位错会聚而互相抵消。（三）高温回复1、高温回复的主要机制为多边化。冷变形后由于同号刃型位错在滑移面上塞积而导致点阵弯曲的晶体见图，严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章

14、制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。图7-5刃型位错的攀移和滑移示意图位错的攀移：位位错的攀移：位错沿垂直于滑移错沿垂直于滑移面方向的运动面方向的运动。在退火过程中通过刃型位错的滑移和攀移，使同号刃型位错沿同号刃型位错沿垂直于滑移面方向排列成小角度亚晶界的过程称为多边化垂直于滑移面方向排列成小角度亚晶界的过程称为多边化。多边化后刃型位错的排列情况如图所示。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2、冷变形金属发生多边化过程的驱驱动动力力来自应变能的下降。当同号的正刃型位错塞积于同一滑移面上时，它们的

15、应变能是相加的，因为在每一个正刃型位错的应变场内，滑移面上部的区域都受到压缩，下部都受到伸张；而当多边化后同号的正刃型位错沿滑移面的法线方向重叠排列时，上下相邻的两个正刃型位错的区域内，上面一个位错所产生的张应变场正好与下面一个位错所产生的压缩应变场相迭加，从而互相部分的抵消。位错的攀移是通过空位扩散到位错线处来实现的，而空位的扩散又是一种热激活过程，因此多边化的速多边化的速度随温度升高而迅速增加。度随温度升高而迅速增加。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。回复退火（又称去应力退火）的应用：回复退火主要是用作去应力退火

16、，使冷加工的金属件在基本保持加工硬化状态的条件下，降低其内应力，以避免变形或开裂，并改善工件的耐蚀性。如:经冷冲压的黄铜工件、冷拉钢丝卷制弹簧。1.在保持加工硬化状态下降低内应力，为后续加工提供可能，同时可减轻工件的翘曲和变形。2.2.降低电阻率。3.3.提高材料耐蚀性。4.4.提高工件使用的安全性。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。7-3 7-3 再结晶再结晶 1.再结晶是一个显微组织重新改组，变形储再结晶是一个显微组织重新改组，变形储存能充分释放存能充分释放,性能显著变化的过程，其性能显著变化的过程，其驱动力驱动

17、力为回复后未被释放的变形储存能为回复后未被释放的变形储存能。再结晶后金属。再结晶后金属性能回复到变形前的状态。性能回复到变形前的状态。2.2.再结晶与重结晶再结晶与重结晶相同：均通过形核与长大两个阶段；转变前后成分相同：均通过形核与长大两个阶段；转变前后成分不变。不变。不同点：再结晶前后晶体结构相同，但显微组织不不同点：再结晶前后晶体结构相同，但显微组织不同；重结晶前后晶格类型不同，如，铁的同素异同；重结晶前后晶格类型不同，如，铁的同素异构转变为重结晶。构转变为重结晶。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。(一一)再结晶

18、过程再结晶过程 再结晶过程是形核和长大再结晶过程是形核和长大,但但无晶格类型变化无晶格类型变化。1.1.形核形核 再再结结晶晶晶晶核核是是存存在在于于局局部部高高能能区区域域内内,以以多多边边化化形形成成的的亚亚晶晶为基础形核。其形核机制有：为基础形核。其形核机制有：(1)(1)晶晶界界弓弓出出形形核核(凸凸出出形形核核机机制制)对对于于变变形形度度较较小小（20%90%）且变形温度高时,易引起二次再结晶。（2）变形不均晶粒大小不均匀。（3）终锻温度：如超过再结晶温度过多，且冷却速度慢会使晶粒粗大，过低会造成加工硬化及残余应力。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时

19、发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。本章要求的主要内容本章要求的主要内容需掌握的概念和术语：需掌握的概念和术语：1.1.弹弹性性变变形形、塑塑性性变变形形、材材料料应应力力应应变变曲曲线线所所对对应应的强度指标；的强度指标；2.2.塑性变形的实质、方式塑性变形的实质、方式滑移、孪生；滑移、孪生；3.3.滑移带、滑移线、滑移系、多滑移、交滑移；滑移带、滑移线、滑移系、多滑移、交滑移；4.4.软（硬）位向，临界分切应力软（硬）位向，临界分切应力5.5.固固溶溶强强化化、细细晶晶（晶晶界界）强强化化、弥弥散散（沉沉淀淀）强强化化、形变强化（加工硬化）形变强化（加工硬化）6.6.纤维组织、形

20、变织构、带状组织、残余应力纤维组织、形变织构、带状组织、残余应力6.6.回回复复（低低、中中、高高温温）、再再结结晶晶（动动、静静态态的的），晶粒长大；晶粒长大；7.7.再结晶温度及影响因素、临界变形度、二次再结晶。再结晶温度及影响因素、临界变形度、二次再结晶。8.8.冷、热加工冷、热加工 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。重点和难点重点和难点：1.1.位错理论在解释各类塑性变形等问题的应用。位错理论在解释各类塑性变形等问题的应用。如：如：为何理论临界应力为何理论临界应力实际测量的值。实际测量的值。各各种种强强化化机机理理（如如：固固溶溶强强化化、细细晶晶（晶晶界界）强化、弥散（沉淀）强化、形变强化（加工硬化）等）强化、弥散（沉淀）强化、形变强化（加工硬化）等）2.2.再结晶温度及影响因素再结晶温度及影响因素3.3.回复、再结晶、晶粒长大和二次再结晶的驱动力回复、再结晶、晶粒长大和二次再结晶的驱动力4.4.结晶、重结晶、再结晶和二次再结晶的区别结晶、重结晶、再结晶和二次再结晶的区别5.5.去应力退火与再结晶退火工艺的制定与应用去应力退火与再结晶退火工艺的制定与应用6.6.冷、热加工处理后对材料组织结构和性能的影响冷、热加工处理后对材料组织结构和性能的影响