第六章 回复与再结晶

1、1 冷加工变形：冷加工变形：加工硬化加工硬化，可使位错数量增加，可使位错数量增加， 金属的强度和硬度增加金属的强度和硬度增加 冷加工缺点：冷加工缺点：内应力内应力，这种，这种残余应力残余应力在金属零在金属零 件进一步加工和使用过程中往往会产生件进一步加工和使用过程中往往会产生不应有的变不应有的变 形形，使用中也会由于大气环境与内应力的共同作用，使用中也会由于大气环境与内应力的共同作用， 造成零件的造成零件的应力腐蚀应力腐蚀；冷加工也可能使；冷加工也可能使电阻率增加电阻率增加 等等。这时金属处于。这时金属处于一种不稳定状态一种不稳定状态。 2 发生应力腐蚀奥氏发生应力腐蚀奥氏 体不锈钢管道内壁体

2、不锈钢管道内壁 应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹 奥氏体不锈钢易发生应力腐蚀。即在特定合金奥氏体不锈钢易发生应力腐蚀。即在特定合金-环境体系环境体系 中，应力与腐蚀共同作用引起的破坏。应力腐蚀易在含中，应力与腐蚀共同作用引起的破坏。应力腐蚀易在含 Cl的介质中发生，裂纹为树枝状。的介质中发生，裂纹为树枝状。 3 第六章第六章 回复与再结晶回复与再结晶 Recovery and recrystallization 消除的方法消除的方法 退火处理退火处理。 退火可使原子扩散能力增加，金属将依次发生退火可使原子扩散能力增加，金属将依次发生 回复、再结晶和晶粒长大回复、再结晶和晶粒长大过程。过程。 4 加热温

3、度加热温度 黄铜黄铜 recovery recrystallization grain growth 6.1 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 冷变形金属在加热时的组织变化冷变形金属在加热时的组织变化 5 冷变形金属在加热时的组织变化冷变形金属在加热时的组织变化 回复回复recovery是指新的无畸变晶粒出现前所产是指新的无畸变晶粒出现前所产 生的亚结构和性能变化的阶段，在金相显微镜生的亚结构和性能变化的阶段，在金相显微镜 中无明显变化，仍保持原有的变形晶粒形貌，中无明显变化，仍保持原有的变形晶粒形貌， 若通过若通过TEM，则可观察到位错组态或亚结构已，则可

4、观察到位错组态或亚结构已 开始发生变化。开始发生变化。 recovery recrystallization grain growth 6 冷变形金属在加热时的组织变化冷变形金属在加热时的组织变化 recoveryrecrystallizationgrain growth 再结晶再结晶recrystallization是指出现无畸变的等轴新是指出现无畸变的等轴新 晶粒逐步取代变形晶粒的过程。晶粒逐步取代变形晶粒的过程。 在开始阶段，在畸变较大的区域里产生新的无畸在开始阶段，在畸变较大的区域里产生新的无畸 变的晶粒核心，即再结晶的形核过程；然后通过变的晶粒核心，即再结晶的形核过程；然后通过 逐渐

5、消耗周围变形晶粒而长大，转变成为新的等逐渐消耗周围变形晶粒而长大，转变成为新的等 轴晶，直至冷变形晶粒完全消失。轴晶，直至冷变形晶粒完全消失。 7 冷变形金属在加热时的组织变化冷变形金属在加热时的组织变化 recoveryrecrystallizationgrain growth 晶粒长大晶粒长大grain growth是指再结晶结束后晶粒的是指再结晶结束后晶粒的 长大过程，在晶界界面能的驱动下，新晶粒会发长大过程，在晶界界面能的驱动下，新晶粒会发 生合并长大，最终达到一个相对稳定的尺寸。生合并长大，最终达到一个相对稳定的尺寸。 8 冷变形金属在加热时的性能变化冷变形金属在加热时的性能变化 A

6、：强度、硬度和塑性：强度、硬度和塑性 strength, hardness and ductility： 回复阶段变化非常小，再结晶时硬度降低，塑性升高，晶回复阶段变化非常小，再结晶时硬度降低，塑性升高，晶 粒长大后趋于缓慢粒长大后趋于缓慢。 9 B：电阻率：电阻率resistivity：其大小与点阵其大小与点阵 中的点缺陷密切相关，随温度升高，中的点缺陷密切相关，随温度升高， 空位浓度下降，故电阻率呈现连续空位浓度下降，故电阻率呈现连续 下降趋势下降趋势。 C：内应力：内应力inner stress：回复之后，回复之后， 宏观内应力基本消除，微观内应力宏观内应力基本消除，微观内应力 部分消除

7、；再结晶后，冷变形造成部分消除；再结晶后，冷变形造成 的内应力全部消除的内应力全部消除。 D：密度：密度density：密度在再结晶阶段急剧增加，主要是密度在再结晶阶段急剧增加，主要是 由于此时位错密度显著降低造成的由于此时位错密度显著降低造成的。 E：储能的释放：储能的释放energy release：当加热到足以引起应力松当加热到足以引起应力松 弛的温度时，储能就释放出来，再结晶阶段储能释放最弛的温度时，储能就释放出来，再结晶阶段储能释放最 多，达到峰值多，达到峰值。 10 黄铜的回复、再结晶和晶粒长大黄铜的回复、再结晶和晶粒长大 (a) (b) (c)(d) (e) (f) （a）是黄铜

8、冷加工变形量达到）是黄铜冷加工变形量达到CW 38后的组织，可见粗大晶粒内后的组织，可见粗大晶粒内 的滑移线。的滑移线。 （b）经过）经过580 C保温保温3秒后，试样秒后，试样 上开始出现白色小的颗粒，即再结上开始出现白色小的颗粒，即再结 晶出的新的晶粒。晶出的新的晶粒。 （c）是在）是在580 C保温保温4秒后，显示秒后，显示 有更多新的晶粒出现。有更多新的晶粒出现。 （d）在）在580 C保温保温8秒后，粗大的秒后，粗大的 带有滑移线的晶粒已完全被细小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。新晶粒所取代，即完成了再结晶。 （e）是保温）是保温15分后的金相组织。分

9、后的金相组织。 晶粒已有所长大。晶粒已有所长大。 （f）则是在）则是在700 C保温保温10分后晶粒分后晶粒 长大的情形。长大的情形。 11 退火温度与黄铜退火温度与黄铜 强度、塑性和晶强度、塑性和晶 粒大小的关系粒大小的关系 拉伸强度拉伸强度 延展性延展性 退火温度退火温度 晶粒大小晶粒大小 拉伸强度拉伸强度 退火温度愈高晶退火温度愈高晶 粒长得愈大，拉粒长得愈大，拉 伸强度下降得愈伸强度下降得愈 多，塑性则增加多，塑性则增加 得愈多。得愈多。 12 回复回复是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位 错近距离迁移而引起的晶内某些变化。如空位与其

10、他缺错近距离迁移而引起的晶内某些变化。如空位与其他缺 陷合并、同一滑移面上的异号位错相遇合并而使缺陷数陷合并、同一滑移面上的异号位错相遇合并而使缺陷数 量减少等。量减少等。 l由于位错运动使其由冷塑性变由于位错运动使其由冷塑性变 形时的无序状态变为垂直分布，形时的无序状态变为垂直分布， 形成亚晶界，这一过程称形成亚晶界，这一过程称多边多边 形化形化 polygonization。 5.2 回复回复recovery 13 回复机理回复机理 recovery mechanism 移至晶界、位错处移至晶界、位错处 点缺陷运动点缺陷运动 空位间隙原子空位间隙原子 消失消失 缺陷密度降低缺陷密度降低 空

11、位聚集（空位群、对）空位聚集（空位群、对） 1 1 低温回复机制低温回复机制 点缺陷的运动！点缺陷的运动！ 14 异号位错相遇而抵销异号位错相遇而抵销 位错密度降低位错密度降低 位错滑移位错滑移 位错缠结重新排列位错缠结重新排列 亚晶规整化亚晶规整化 2 2 中温回复机制中温回复机制 位错滑移！位错滑移！ 15 位错攀移位错攀移（滑移）（滑移） 位错垂直排列（亚晶界）位错垂直排列（亚晶界） 多边化（亚晶粒）多边化（亚晶粒） 弹性畸变能降低。弹性畸变能降低。 3 3 高温回复机制高温回复机制 位错攀移和滑移！位错攀移和滑移！ 16 回回 复复 动动 力力 学学 recovery kinetics

12、 R 屈服强度回复率屈服强度回复率 m 变形后屈服强度变形后屈服强度 r 回复后屈服强度回复后屈服强度 0 原始态的屈服强度原始态的屈服强度 0 m rm R （1-R）愈小，即）愈小，即R 愈大，则回复程度愈大；愈大，则回复程度愈大； 回复过程无孕育期，加热立刻开始回复；回复过程无孕育期，加热立刻开始回复； 初期的回复速率大，随后逐渐变慢；初期的回复速率大，随后逐渐变慢； 长时间退火后，性能出现一平衡值；长时间退火后，性能出现一平衡值； 预变形量愈大，起始回复速率愈大。预变形量愈大，起始回复速率愈大。 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 100200300400 500oC 450o

13、C 400oC 350oC 300oC 时间时间/min./min. 剩余应变硬化分数（剩余应变硬化分数（1-R1-R） 同一变形度的同一变形度的Fe在不同温度下的回复在不同温度下的回复 17 在回复阶段，金属组织变化在回复阶段，金属组织变化 不明显，其强度、硬度略有不明显，其强度、硬度略有 下降，塑性略有提高，但内下降，塑性略有提高，但内 应力、电阻率等显著下降。应力、电阻率等显著下降。 工业上，常利用回复现象将工业上，常利用回复现象将 冷变形金属低温加热，既稳冷变形金属低温加热，既稳 定组织又保留加工硬化，这定组织又保留加工硬化，这 种热处理方法称种热处理方法称去应力退火去应力退火 rel

14、ief annealing。 18 回复阶段退火的作用：回复阶段退火的作用： 提高扩散提高扩散 促进位错运动促进位错运动 释放内应变能释放内应变能 回复退火产生的结果：回复退火产生的结果： 电阻率下降电阻率下降 硬度、强度下降不多硬度、强度下降不多 降低内应力降低内应力 19 当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大， 晶粒的形状：晶粒的形状：破碎拉长的晶粒破碎拉长的晶粒 等轴晶粒等轴晶粒。 这种冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程称这种冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程称再结晶再结晶。 再结晶是一个晶核形成和长大的过程，但不是相

15、变过程，再结晶是一个晶核形成和长大的过程，但不是相变过程， 再结晶前后新旧晶粒的晶格类型和成分完全相同。再结晶前后新旧晶粒的晶格类型和成分完全相同。 5.3 再结晶再结晶recrystallization 20 由于再结晶后组织的复原，因而金属的强度、硬由于再结晶后组织的复原，因而金属的强度、硬 度下降，塑性、韧性提高，加工硬化消失。度下降，塑性、韧性提高，加工硬化消失。 驱动力：驱动力：变形金属经回复后未被释放的储存能变形金属经回复后未被释放的储存能 （相当于变形总储能的（相当于变形总储能的90%）。）。 新晶粒长大通过短程扩散，再结晶程度依赖于新晶粒长大通过短程扩散，再结晶程度依赖于 温度

16、和时间。温度和时间。 再结晶的驱动力？再结晶的驱动力？ 21 铁素体变形铁素体变形80% 670加热加热 650加热加热 22 新晶粒的形核新晶粒的形核 形核：形核：是在现存的局部高能区域内，以多边化形成是在现存的局部高能区域内，以多边化形成 的的 亚晶亚晶为基础形核为基础形核 变形程度较小变形程度较小 时（小于时（小于20%20%），）， 各晶粒间由于变形不均匀而引起各晶粒间由于变形不均匀而引起 位错密度不同，相应亚晶尺寸不位错密度不同，相应亚晶尺寸不 同，为降低系统的自由能，位错同，为降低系统的自由能，位错 密度小的晶粒中的亚晶通过晶界密度小的晶粒中的亚晶通过晶界 凸入另外晶粒中，以吞食方

17、式开凸入另外晶粒中，以吞食方式开 始形成无畸变的再结晶晶核。始形成无畸变的再结晶晶核。 1. 晶界弓出形核（应变诱导晶界移动、凸出形核）晶界弓出形核（应变诱导晶界移动、凸出形核） 形核机制形核机制 23 2. 亚晶形核：变形程度较大时发生此机制，又分为两种亚晶形核：变形程度较大时发生此机制，又分为两种 （a）亚晶合并机制亚晶合并机制：相邻亚晶界上的相邻亚晶界上的位错网络通过解离、拆散、位错网络通过解离、拆散、 位错的攀移、滑移位错的攀移、滑移，逐渐转移到周围其它亚晶界上，导致，逐渐转移到周围其它亚晶界上，导致亚晶亚晶 合并合并。 （b）亚晶迁移机制：亚晶迁移机制：位错密度较大的位错密度较大的亚

18、晶界亚晶界，向位向差较大的，向位向差较大的 周围亚晶方向周围亚晶方向迁移迁移，并逐渐转化为，并逐渐转化为大角晶界大角晶界，成为成核中心并，成为成核中心并 长大。长大。 （a） （b） 24 再结晶的形核率和长大速率再结晶的形核率和长大速率 再结晶的形核率再结晶的形核率是指单位时间、单位体积内形成的再结晶核是指单位时间、单位体积内形成的再结晶核 心的数目，一般用心的数目，一般用N表示；晶核一旦形成便会继续长大至相表示；晶核一旦形成便会继续长大至相 邻晶粒彼此相遇，邻晶粒彼此相遇，长大速率长大速率用用G表示。表示。 25 变形程度变形程度的影响：的影响：冷变形越大，储能越多，驱动力越大，冷变形越大

19、，储能越多，驱动力越大， 长大越快，长大越快，T T再 再越低 越低 再再 结结 晶的形核与长大都受到晶的形核与长大都受到储存能的驱动储存能的驱动，主要影响因素有：，主要影响因素有： 原始晶粒尺寸原始晶粒尺寸：晶粒越细，变形抗力越大，变形后的储：晶粒越细，变形抗力越大，变形后的储 能越高，能越高，T T再 再越低； 越低； 微量溶质原子微量溶质原子：易于位错交互作用，阻碍形核和长大，：易于位错交互作用，阻碍形核和长大，提提 高高T T再 再； ； 第二相粒子第二相粒子：可提高、或降低再结晶温度；：可提高、或降低再结晶温度； 退火工艺退火工艺：加热速度、加热温度、保温时间等工艺参数的：加热速度、

20、加热温度、保温时间等工艺参数的 影响。影响。 26 再结晶动力学再结晶动力学 再结晶体积分数再结晶体积分数 vs. 时间时间 长大速率。 形核率； 再结晶体积分数； ) 3 exp(1 43 G N tGN R R 常数。 常数； 再结晶体积分数； )exp(1 K B Bt R K R 约翰逊约翰逊-梅厄梅厄 （Johnson-Mehl）方程：）方程： 阿弗拉密阿弗拉密 （Avrami）方程：）方程： 假定条件：假定条件： 均匀成核、球形晶核，均匀成核、球形晶核，N、 G不随时间改变、恒温不随时间改变、恒温 假定条件：假定条件： 均匀成核、球形晶核，均匀成核、球形晶核，N 随时间指数衰减、恒

21、温随时间指数衰减、恒温 27 再结晶再结晶 与与 固态相变固态相变 异同异同 S型曲线型曲线 转变率转变率 时间时间 孕育期孕育期长大期长大期 开始开始 终了终了 转变率转变率 时间（对数形式）时间（对数形式） 再结晶再结晶的晶核不是的晶核不是 新相，晶体结构未变，新相，晶体结构未变， 而而固态相变固态相变出现新相；出现新相； 固态相变固态相变倾向于晶倾向于晶 界成核，而界成核，而再结晶再结晶以亚以亚 晶为基础；晶为基础； 两者动力学过程相两者动力学过程相 似。似。 固态相变固态相变 再结晶再结晶 28 再再 结结 晶晶 温温 度度 recrystallization temperature

22、定义定义1：冷变形金属开始进行再结晶的冷变形金属开始进行再结晶的最低温度最低温度。 定义定义2：工业生产中，以经过工业生产中，以经过大变形量大变形量（70%以上）的变形以上）的变形 金属，经金属，经1h退火后完成退火后完成再结晶（再结晶（ R 95%）所所对应的温度对应的温度。 再结晶不是一个恒温过程，它是自某一温度开始，再结晶不是一个恒温过程，它是自某一温度开始， 在一个温度范围内连续进行的过程，在一个温度范围内连续进行的过程，发生再结晶发生再结晶 的最低温度称再结晶温度。的最低温度称再结晶温度。 29 T再 再与 与的关系的关系 影响再结晶温度的因素：影响再结晶温度的因素： 1、金属的预先

23、变形度：、金属的预先变形度：金属预先变形程度越大金属预先变形程度越大, 再结晶温度再结晶温度 越低。越低。当变形度达到一定值后，再结晶温度趋于某一最低值，当变形度达到一定值后，再结晶温度趋于某一最低值， 称最低再结晶温度。称最低再结晶温度。 纯金属的最低再结晶温度与其熔点之纯金属的最低再结晶温度与其熔点之 间的近似关系间的近似关系: T再 再(0.35-0.4)T熔熔， ， 其其 中中T再 再、 、T熔 熔为绝对温度 为绝对温度K. 金属熔点越高金属熔点越高, T再 再也越高 也越高. T再 再 = (T熔 熔 +273)0.4273，如，如Fe的的T再 再=(1538+273) 0.4273

24、=451 Fe的再结晶温度？的再结晶温度？ 30 2、金属的纯度、金属的纯度 金属中的微量杂质或合金元素，尤其高熔点元素起阻碍扩金属中的微量杂质或合金元素，尤其高熔点元素起阻碍扩 散和晶界迁移作用，使再结晶温度显著提高散和晶界迁移作用，使再结晶温度显著提高. eg. C 加入到纯加入到纯Fe中变成低中变成低C钢，再结晶温度变为钢，再结晶温度变为540 。 3. 原始晶粒尺寸原始晶粒尺寸：晶粒越细，再结晶温度越低；：晶粒越细，再结晶温度越低； 4.第二相粒子第二相粒子：可提高、或降低再结晶温度；：可提高、或降低再结晶温度； 31 5、加热速度和保温时间、加热速度和保温时间 提高加热速度会使再结晶

25、推迟到较高温度发生提高加热速度会使再结晶推迟到较高温度发生, 延长加热时延长加热时 间间, 使原子扩散充分使原子扩散充分, 再结晶温度降低。再结晶温度降低。 生产中，把消除加工硬化的热处理称为生产中，把消除加工硬化的热处理称为再结晶退火再结晶退火 recrystallization annealing。再结晶退火温度比再结晶温再结晶退火温度比再结晶温 度高度高100200。 32 再结晶后晶粒的大小再结晶后晶粒的大小 形核率长大速率 常数 ; )( 4 1 NG N G d 由约翰逊由约翰逊-梅厄方梅厄方 程得再结晶晶粒程得再结晶晶粒 尺寸尺寸d 为：为： （a）变形度的影响变形度的影响（b）

26、温度的影响温度的影响 33 预先变形度的影响，实质上是变形均匀程度的影响预先变形度的影响，实质上是变形均匀程度的影响. 当变形度很小时，晶格畸变小，不足以引起再结晶当变形度很小时，晶格畸变小，不足以引起再结晶. 当变形达到当变形达到210%时，只有部分晶粒变形，变形极不均匀，再结晶晶粒大时，只有部分晶粒变形，变形极不均匀，再结晶晶粒大 小相差悬殊，易互相吞并和长大小相差悬殊，易互相吞并和长大,再结晶后晶粒特别粗大，这个变形度称临再结晶后晶粒特别粗大，这个变形度称临 界变形度。界变形度。 1、预先变形度、预先变形度 当超过临界变形度后，随变形当超过临界变形度后，随变形 程度增加，变形越来越均匀，

27、程度增加，变形越来越均匀， 再结晶时形核量大而均匀，使再结晶时形核量大而均匀，使 再结晶后晶粒细而均匀，达到再结晶后晶粒细而均匀，达到 一定变形量之后，晶粒度基本一定变形量之后，晶粒度基本 不变。对于某些金属，当变形不变。对于某些金属，当变形 量相当大时量相当大时( 90%)，再结晶后，再结晶后 晶粒又重新出现粗化现象，一晶粒又重新出现粗化现象，一 般认为这与形成织构有关般认为这与形成织构有关. 预先变形度对再结晶晶粒度的影响预先变形度对再结晶晶粒度的影响 再结晶晶粒大小的控制（晶粒大小变形量关系图）再结晶晶粒大小的控制（晶粒大小变形量关系图） 34 2 2 原始晶粒尺寸原始晶粒尺寸: :晶粒

28、越小，驱动力越大，形核位置越多，晶粒越小，驱动力越大，形核位置越多， 使晶粒细化。使晶粒细化。 3 3 合金元素和杂质合金元素和杂质: : 增加储存能，阻碍晶界移动，有利于晶增加储存能，阻碍晶界移动，有利于晶 粒细化。粒细化。 4 4 温度温度: :变形温度越高，回复程度越大，储存能减小，晶粒变形温度越高，回复程度越大，储存能减小，晶粒 粗化；退火温度越高，临界变形度越小，晶粒粗大。粗化；退火温度越高，临界变形度越小，晶粒粗大。 再结晶退火温度对晶粒度的影响再结晶退火温度对晶粒度的影响 35 再结晶的应用再结晶的应用 恢复变形能力恢复变形能力 改善显微组织改善显微组织 再结晶退火再结晶退火 消

29、除各向异性消除各向异性 提高组织稳定性提高组织稳定性 再结晶退火温度：再结晶退火温度：T再 再 100200。 36 黄铜再结晶后晶粒的长大黄铜再结晶后晶粒的长大 580C保温保温8秒后的组织秒后的组织 580C580C保温保温1515分后的组织分后的组织700C700C保温保温1010分后的组织分后的组织 5.4 再结晶后的晶粒长大再结晶后的晶粒长大grain growth 再结晶完成后，若继续升高加热温度再结晶完成后，若继续升高加热温度 或延长保温时间，将发生晶粒长大，或延长保温时间，将发生晶粒长大， 这是一个自发的过程。这是一个自发的过程。 37 驱驱 动动 力：力：界面能差界面能差 长

30、大方式：长大方式： 正常长大；正常长大； 异常长大（二次再结晶）异常长大（二次再结晶） 38 晶粒长大晶粒长大 Grain growth 正常长大正常长大 正常长大：正常长大：大多数晶粒几乎同时长大，晶粒长大的驱大多数晶粒几乎同时长大，晶粒长大的驱 动力是降低其界面能，晶粒界面的动力是降低其界面能，晶粒界面的不同曲率不同曲率是造成界面是造成界面 迁移的直接原因，界面总是迁移的直接原因，界面总是向曲率中心的方向移动向曲率中心的方向移动。 晶界运动方向晶界运动方向 原子扩散方向原子扩散方向 晶粒长大示意图晶粒长大示意图 39 晶粒的长大是通过晶界迁移进行的，是大晶粒吞并晶粒的长大是通过晶界迁移进行

31、的，是大晶粒吞并 小晶粒的过程。小晶粒的过程。 晶粒粗大会使金属的强度，尤其是塑性和韧性降低晶粒粗大会使金属的强度，尤其是塑性和韧性降低 。 原子穿过原子穿过 晶界扩散晶界扩散 晶界迁晶界迁 移方向移方向 40 影响晶粒长大的因素影响晶粒长大的因素 (1)(1)温度温度。温度越高，晶界易迁移，晶粒易粗化。温度越高，晶界易迁移，晶粒易粗化。 (2)(2)分散相粒子分散相粒子。阻碍晶界迁移，降低晶粒长大速率。阻碍晶界迁移，降低晶粒长大速率。 (3)(3)杂质与合金元素杂质与合金元素。“气团气团”作钉扎晶界作钉扎晶界, ,不利于晶界移动。不利于晶界移动。 (4)(4)晶粒位向差晶粒位向差。小角度晶界

32、的界面能小于大角度晶界，。小角度晶界的界面能小于大角度晶界， 因而前者的移动速率低于后者。因而前者的移动速率低于后者。 41 晶粒长大晶粒长大 Grain growth 异异常长大常长大 异常长大（不连续晶粒长大、二次再结晶）：异常长大（不连续晶粒长大、二次再结晶）： 少数晶粒突发性不均匀长大少数晶粒突发性不均匀长大，使晶粒之间尺寸差别显著，使晶粒之间尺寸差别显著 增大，直至这些迅速长大的晶粒完全相互接触为止。增大，直至这些迅速长大的晶粒完全相互接触为止。 形成条件：形成条件： 正常晶粒长大过程被正常晶粒长大过程被 分散相粒子分散相粒子、织构织构或或 表面热蚀沟表面热蚀沟等等强烈阻强烈阻 碍碍

33、，能够长大的晶粒，能够长大的晶粒 数目较少，致使晶粒数目较少，致使晶粒 大小相差悬殊。大小相差悬殊。 42 各向异性各向异性 织构明显织构明显 优化磁导率优化磁导率 对组织和性能的影响对组织和性能的影响 晶粒大小不均晶粒大小不均 性能不均性能不均 降低强度和塑韧性降低强度和塑韧性 晶粒粗大晶粒粗大 提高表面粗糙度提高表面粗糙度 43 金属经过塑性变形后金属经过塑性变形后 回复回复 加工硬化加工硬化 残余应力残余应力 退化处理退化处理 再结晶再结晶 晶粒长大晶粒长大 特点特点 特点特点 晶粒形核和长大晶粒形核和长大 再结晶温度再结晶温度 长大特点长大特点 44 再结晶退火的组织再结晶退火的组织

34、1 1 再结晶织构再结晶织构: :对于变形织构的金属及合金，退火可对于变形织构的金属及合金，退火可 将形变织构消除，也可形成新织构。将形变织构消除，也可形成新织构。 择优形核（沿袭形变织构）择优形核（沿袭形变织构） 择优生长（特殊位向的再结晶晶核快速长大）择优生长（特殊位向的再结晶晶核快速长大） 2 2 退火孪晶退火孪晶: :因晶界迁移出现层错形成的。因晶界迁移出现层错形成的。 700C700C保温保温1010分后的组织分后的组织 45 5.5 金属的热加工金属的热加工 1 冷加工与热加工的区别冷加工与热加工的区别 低于低于再结晶温度再结晶温度的加工变形称为冷加工的加工变形称为冷加工 高于高于

35、再结晶温度再结晶温度的加工变形称为热加工的加工变形称为热加工 热加工：热加工： 加工硬化加工硬化 动态回复与再结晶动态回复与再结晶 Fe 的再结晶温度为的再结晶温度为451，其在，其在400 以下仍为冷加工。以下仍为冷加工。 而而 Sn 的再结晶温度为的再结晶温度为-71，则其在室温下为热加工。，则其在室温下为热加工。 软化软化 抵消抵消 46 轧制轧制模锻模锻 拉拔拉拔 自自 由由 锻锻 47 金属的冷热加工金属的冷热加工 模锻模锻自由锻自由锻 轧制轧制 正挤压正挤压反挤压反挤压拉拔拉拔冲压冲压 48 动态回复与动态再结晶动态回复与动态再结晶 1 1 动态回复：在塑变过程中发生的回复。动态回

36、复：在塑变过程中发生的回复。 2 2 动态再结晶：在塑变过程中发生的再结晶。动态再结晶：在塑变过程中发生的再结晶。 特点特点 反复形核，有限长大，晶粒较细。反复形核，有限长大，晶粒较细。 包含亚晶粒，位错密度较高，强度硬度高。包含亚晶粒，位错密度较高，强度硬度高。 应用：采用低的变形终止温度、大的最终变形量、应用：采用低的变形终止温度、大的最终变形量、 快的冷却速度可获得细小晶粒。快的冷却速度可获得细小晶粒。 49 2 热加工对金属组织和性能的影响热加工对金属组织和性能的影响 热加工可使铸态金属与合金中的气孔焊合，使粗大的树枝晶热加工可使铸态金属与合金中的气孔焊合，使粗大的树枝晶 或拄状晶破碎，从而使组织致密、成分均匀、晶粒细化，力或拄状晶破碎，从而使组织致密、成分均匀、晶粒细化，力 学性能提高。