第五章-回复与再结晶双语

1、XIAN TECHNOLOGICAL UNIVERSITY材料科学基础材料科学基础第五章第五章 材料的形变和再结材料的形变和再结晶晶Deformation and Recrystallization of MaterialsChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure第五章 回复与再结晶5.3 Recovery, Recrystallization and Grain GrowthChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure 一一. 冷变形金属在加热时的组织和性能变化

2、冷变形金属在加热时的组织和性能变化 二二. 回复回复 Recovery 三三. 再结晶再结晶 Recrystallization 四四. 晶粒长大晶粒长大 Grain growth 五五. 再结晶织构与退火孪晶再结晶织构与退火孪晶 六六. 动态回复和动态结晶（金属热变形）动态回复和动态结晶（金属热变形） 5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure发生回复、再结晶的条件发生回复、再结晶的条件 : :（1 1）热力学条件）热力学条件

3、经受冷塑性变形金属，由于位错增殖、空位增加，以及经受冷塑性变形金属，由于位错增殖、空位增加，以及弹性应力的存在，导致变形储能增高，金属处于热力学不弹性应力的存在，导致变形储能增高，金属处于热力学不稳定状态，有发生变化以降低能量趋势。稳定状态，有发生变化以降低能量趋势。 变形储能成为发生回复、再结晶的驱动力。变形储能成为发生回复、再结晶的驱动力。5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and Recrystallization5.3.1 5.3.1 冷变形金属在加热时的组织与性能变化冷变形金属在加热时的组织与性能变化Chapter two Solid StructureChap

4、ter two Solid Structure（2 2）动力学条件）动力学条件 变形金属加热时发生的变化变形金属加热时发生的变化, , 通过空位移动和原子扩散通过空位移动和原子扩散进行。进行。 （a a）冷变形金属在室温或低温，由于原子不易扩散，）冷变形金属在室温或低温，由于原子不易扩散，变化过程非常缓慢，对一些溶点较高的金属可认为基本不变化过程非常缓慢，对一些溶点较高的金属可认为基本不发生变化。发生变化。 （b b）只有提高加热温度，增大原子扩散能力，满足动）只有提高加热温度，增大原子扩散能力，满足动力学条件，变化过程才可能发生。力学条件，变化过程才可能发生。5.3 5.3 回复与再结晶回复

5、与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure 变形金属在加热（退火）时发生的变化过程可分变形金属在加热（退火）时发生的变化过程可分为三个阶段为三个阶段: 第一阶段第一阶段: 回复回复 Recovery 第二阶段第二阶段: 再结晶再结晶 Recrystallization 第三阶段第三阶段: 晶粒长大晶粒长大 Grain growth 5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Soli

6、d StructureChapter two Solid Structure显微组织变化显微组织变化 退火的三个过程退火的三个过程回复回复是指新的无畸变晶粒出现之前的亚结构和性能的变化。是指新的无畸变晶粒出现之前的亚结构和性能的变化。再结晶再结晶是指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程。是指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程。晶粒长大晶粒长大是指再结晶结束之后晶粒的继续长大。是指再结晶结束之后晶粒的继续长大。5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter

7、two Solid Structure 性能变化性能变化 1 1 力学性能力学性能 回复阶段：强度、硬度略有下降，回复阶段：强度、硬度略有下降， 塑性略有提高。塑性略有提高。 再结晶阶段：强度、硬度明显下降，再结晶阶段：强度、硬度明显下降， 塑性明显提高。塑性明显提高。 晶粒长大阶段：强度、硬度继续下晶粒长大阶段：强度、硬度继续下降降, ,塑性继续提高，粗化严重时下降。塑性继续提高，粗化严重时下降。 2 2 物理性能物理性能 密度密度: : 在回复阶段变化不大，在再在回复阶段变化不大，在再结晶阶段急剧升高；结晶阶段急剧升高； 电阻：电阻在回复阶段可明显下降。电阻：电阻在回复阶段可明显下降。3

8、3 内应力变化内应力变化回复阶段：大部分或全部消除第一类回复阶段：大部分或全部消除第一类内应力，部分消除第二、三类内应力；内应力，部分消除第二、三类内应力；再结晶阶段：内应力可完全消除。再结晶阶段：内应力可完全消除。5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure5.3.2 5.3.2 回回 复复RecoveryRecovery 回复过程的特征回复过程的特征 回复动力学回复动力学 回复过程的组织变化（多边化）回复过程的组织变化（多边化）

9、5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure回复阶段不涉及大角度晶面的迁移；回复阶段不涉及大角度晶面的迁移；通过点缺陷消除、位错的对消和重新排列来实现；通过点缺陷消除、位错的对消和重新排列来实现；此过程是均匀的。此过程是均匀的。5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure

10、回复过程的特征回复过程的特征 回复是指冷塑性变形金属加热时，新的无畸变晶粒出现之前回复是指冷塑性变形金属加热时，新的无畸变晶粒出现之前所产生的亚结构和性能变化的阶段。所产生的亚结构和性能变化的阶段。 特点为：特点为： （1 1）回复过程中组织不发生改变，光学显微镜下看到的）回复过程中组织不发生改变，光学显微镜下看到的仍然是晶粒被拉长的组织形态，但经高温回复后，在电镜下仍然是晶粒被拉长的组织形态，但经高温回复后，在电镜下可以观察到胞状位错缠结转变成的亚晶。可以观察到胞状位错缠结转变成的亚晶。 （2 2）经过回复可基本消除宏观残余内应力，但微观残余）经过回复可基本消除宏观残余内应力，但微观残余内应

11、力仍部分残存。去应力退火工艺就是将发生明显几何形内应力仍部分残存。去应力退火工艺就是将发生明显几何形状变化的工件（如锻件、冲压件及切削加工件）进行回复，状变化的工件（如锻件、冲压件及切削加工件）进行回复，在降低残余应力的同时，仍保持加工硬化效果。在降低残余应力的同时，仍保持加工硬化效果。5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure（3 3）回复过程中力学性能变化不大，回复阶段储存能释放）回复过程中力学性能变化不大，回复阶段储存能释放

12、较为平缓，说明主要结构缺陷（位错）密度变化不大，较为平缓，说明主要结构缺陷（位错）密度变化不大，因此与位错关系密切的强度、硬度变化很小。因此与位错关系密切的强度、硬度变化很小。（4 4）回复过程对物理性能的影响较大，）回复过程对物理性能的影响较大， 电阻率电阻率 密度密度 说明回复期间点缺陷的浓度有了明显的降低。说明回复期间点缺陷的浓度有了明显的降低。5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure1 1 回复动力学回复动力学回复特征通

13、常可用一级反应方程来表达：回复特征通常可用一级反应方程来表达： 回复分数（率）：回复分数（率）：cxdtdx5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid StructureExperimentally, recovery is often measured by the changes in a single parameter, such ashardness, yield stress, resistivity or heat evolution.

14、Recovery in zinc crystals deformed to a shear strain of 0.08RTQAtln5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure回复过程具有以下特点：回复过程具有以下特点：回复过程在加热后立刻开始，没有孕育期；回复过程在加热后立刻开始，没有孕育期；回复开始的速率很大，随着时间的延长，逐渐降低，直至回复开始的速率很大，随着时间的延长，逐渐降低，直至趋于零；趋于零；加热温度越高，最终回复

15、程度也越高；加热温度越高，最终回复程度也越高；变形量越大，初始晶粒尺寸越小，都有助于加快回复速率。变形量越大，初始晶粒尺寸越小，都有助于加快回复速率。5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure2 2 回复机制回复机制Recovery mechanismRecovery mechanism 回复可分为三段：回复可分为三段： 低温回复低温回复 Low Temperature Recovery 中温回复中温回复 Mid-temperat

16、ure Recovery 高温回复高温回复 High temperature Recovery5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure1 1 低温回复（低温回复（0.10.10.3Tm0.3Tm） 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 空位聚集（对空位群、）空位聚集（对空位群、）5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and Recr

17、ystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure 2 2 中温回复中温回复 （0.30.30.5Tm0.5Tm） 异号位错相遇而抵消异号位错相遇而抵消位错滑移位错滑移 位错密度降低位错密度降低 位错缠结重新排列位错缠结重新排列5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure 3 3 高温回复（高温回复（0.5Tm0.5Tm）位错攀移（滑移）位错攀移（滑

18、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。5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure PolygonizationRecovery by polygonization of a bent crystal containing edge dislocations.(a) As deformed, (b) After dislocation annihilat

19、ion, (c) Formation of tilt boundaries.dislocations of only one Burgers vector are involved5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure亚晶形成亚晶形成 Subgrain formation-Polygonization形变后，晶内形成位错胞，胞内位错密度低，胞间高位形变后，晶内形成位错胞，胞内位错密度低，胞间高位错密度的位错缠结构成的漫散胞壁。

20、错密度的位错缠结构成的漫散胞壁。5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure退火初期，胞内位错变少，退火初期，胞内位错变少，胞壁位错变直、重新排列胞壁位错变直、重新排列和对消和对消5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure退火保温时间延长，胞壁位错退火保温时间延长，胞壁

21、位错继续重新排列和对消，使胞壁继续重新排列和对消，使胞壁减薄变锋锐，形成位错网络。减薄变锋锐，形成位错网络。5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure退火保温时间在延长，位错退火保温时间在延长，位错网络断开合并，转化为稳定网络断开合并，转化为稳定的亚晶界的亚晶界5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter t

22、wo Solid StructureSUBGRAIN COARSENINGRotation of subgrains during the in-situ annealing of a thin foil of Al6%Ni in the HVEM at 550C. Note the dislocation loss at boundary X, (Humphreys and Chan 1996). Driving force: the energy stored in the subgrain boundaries.5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and Recry

23、stallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure回复过程组织的变化回复过程组织的变化(1)(1)回复时空位迁移和消失是不会影响显微组织的，只有涉及回复时空位迁移和消失是不会影响显微组织的，只有涉及位错迁移才会影响到显微组织。位错迁移才会影响到显微组织。(2)(2)位错的迁移和重排引起的显微组织的变化主要是多边形化位错的迁移和重排引起的显微组织的变化主要是多边形化和亚晶的形成和长大。和亚晶的形成和长大。5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapte

24、r two Solid StructureChapter two Solid Structure(3)(3)多边化过程一般是当晶体受弯曲变形后，在较高温度下回多边化过程一般是当晶体受弯曲变形后，在较高温度下回复退火才发生的，而且只在产生单滑移的单晶体中，多边复退火才发生的，而且只在产生单滑移的单晶体中，多边化过程才最为典型。化过程才最为典型。(4)(4)在多晶体中，产生多系滑移的情况下，也可能发生多边化，在多晶体中，产生多系滑移的情况下，也可能发生多边化，不过此时易形成胞状组织，多边化不那么明显、典型。不过此时易形成胞状组织，多边化不那么明显、典型。5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Re

25、covery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure影响多边化的因素影响多边化的因素 （1 1）多边形化过程由于依靠原子的扩散和位错的攀）多边形化过程由于依靠原子的扩散和位错的攀移，必须在较高的温度下进行；移，必须在较高的温度下进行； （2 2）多边形化温度受金属纯度影响，杂质原子可钉）多边形化温度受金属纯度影响，杂质原子可钉扎位错，阻碍位错攀移，推迟多边形化过程；扎位错，阻碍位错攀移，推迟多边形化过程； （3 3）影响多边形化过程的另一因素是层错能。低层）影响多边形化过程的另一因素

26、是层错能。低层错能的金属较之层错能高的金属多边形化过程更不易错能的金属较之层错能高的金属多边形化过程更不易进行，这是由于低层错能金属，位错扩展宽度大，不进行，这是由于低层错能金属，位错扩展宽度大，不易攀移，因而阻碍多边形化过程，只有在应力作用下易攀移，因而阻碍多边形化过程，只有在应力作用下使位错束集，才可攀移发生多边形化。使位错束集，才可攀移发生多边形化。5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid StructureRecoveryThe occur

27、rence of recovery The term recovery refers to changes in a deformed material which occur prior to recrystallization, and which partially restore the properties to their values before deformation. During recovery, the microstructural changes in a material are subtle and occur on a small scale. The mi

28、crostructures as observed by optical microscopy do not usually reveal much change.5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure Recovery is not confined to plastically deformed materials, and may occur in any crystal into which a non-equilib

29、rium, high concentration of point or line defects has been introduced. Well known examples of this are materials which have been irradiated or which have been quenched from high temperatures. In these situations recovery will occur on subsequent annealing and this may restore the properties and micr

30、ostructure completely to the original condition (e.g. Koehler et al. 1957, Baluffi et al. 1963). 5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid StructureWe should note that recovery and recrystallization are competing processes as both are driven by th

31、e stored energy of the deformed state.In this chapter we are concerned only with recovery which occurs on annealing after prior deformation.5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure5.3.3 再结晶再结晶Recrystallization ( (一一) ) 再结晶过程再结晶过程 （即再结晶的

32、形核与长大）（即再结晶的形核与长大） ( (二二) ) 再结晶动力学再结晶动力学 ( (三三) ) 再结晶温度再结晶温度 ( (四四) ) 影响再结晶的因素影响再结晶的因素 ( (五五) ) 再结晶后晶粒大小再结晶后晶粒大小 ( (六六) ) 再结晶全图再结晶全图 ( (七七) ) 再结晶应用再结晶应用5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure5.3.3 Recrystallization Introduction Recryst

33、allization Processes (nucleation or initiation and growth) Recrystallization Kinetics Recrystallization Temperature Factors affecting Recrystallization Grain size after Recrystallization Recrystallization Map5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Sol

34、id Structure 再结晶再结晶: : 是指经冷变形金属加热到一定温度时，通过形成新的等轴是指经冷变形金属加热到一定温度时，通过形成新的等轴晶粒并逐步取代变形晶粒的过程。晶粒并逐步取代变形晶粒的过程。 与回复的主要区别与回复的主要区别: : 再结晶是一个光学显微组织完全改变的过程，随着保温再结晶是一个光学显微组织完全改变的过程，随着保温时间的延长，新等轴晶数量及尺寸不断增加，直至原变形时间的延长，新等轴晶数量及尺寸不断增加，直至原变形晶粒全部消失为止，再结晶过程就结束了。晶粒全部消失为止，再结晶过程就结束了。 5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and Recrys

35、tallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure 组织发生变化组织发生变化 加工硬化现象得到消除加工硬化现象得到消除 变形储存能充分释放变形储存能充分释放 强度硬度显著降低，塑性韧性明显提高强度硬度显著降低，塑性韧性明显提高特点特点5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid StructureRecrystallizationINTRODUCTION Recovery

36、is a relatively homogeneous process in terms of both space and time. Recovery progresses gradually with time and there is no readily identifiable beginning or end of the process. In contrast, recrystallization involves the formation of new strain-free grains in certain parts of the specimen and the

37、subsequent growth of these to consume the deformed or recovered microstructure.5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure Recrystallization is the formation of a new set of strain-free and equiaxed grains that have low dislocation densiti

38、es and are characteristic of the pre-cold-worked condition. After recrystallization, the metal becomes softer, weaker, yet more ductile. 再结晶是指经冷变形金属加热到一定温度再结晶是指经冷变形金属加热到一定温度时，变形晶粒通过形核长大，逐渐转变为时，变形晶粒通过形核长大，逐渐转变为新的无畸变的等轴晶粒的过程。新的无畸变的等轴晶粒的过程。5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two S

39、olid StructureChapter two Solid Structure再结晶的过程再结晶的过程 Recrystallization Processes新晶粒重新形核和长大的过程。新晶粒重新形核和长大的过程。实质实质形核地点形核地点优先在塑性变形引起的最大畸变处形成。优先在塑性变形引起的最大畸变处形成。原因原因 这些区域位错密度大，能量状态高，加热时这些区域位错密度大，能量状态高，加热时原子、位错等的运动比较容易。原子、位错等的运动比较容易。再结晶的过程再结晶的过程亚晶粒的合并亚晶粒的合并长大成等轴晶长大成等轴晶晶核晶核5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and

40、 RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure（一）再结晶的形核与长大（一）再结晶的形核与长大再结晶形核机制一般根据其形变量的不同，分为：再结晶形核机制一般根据其形变量的不同，分为：(1) (1) 晶界弓出形核机制：变形量较小时，晶核伸向小位错胞晶晶界弓出形核机制：变形量较小时，晶核伸向小位错胞晶粒粒( (畸变能较高区域畸变能较高区域) )内。内。(2) (2) 亚晶形核机制：变形量较大时亚晶形核机制：变形量较大时 。5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and Recryst

41、allizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure(1) (1) 晶界弓出形核机制晶界弓出形核机制 对于变形程度较小的金属（一般小于对于变形程度较小的金属（一般小于20%），再结晶晶核），再结晶晶核往往采用弓出形核机制生成。往往采用弓出形核机制生成。晶界弓出形核晶界弓出形核5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid StructureFigure. (a) SIBM of

42、a boundary separating a grain of low stored energy (E1) from one of higher energy (E2), (b) dragging of the dislocation structure behind the migrating boundary, (c) the migrating boundary is free from the dislocation structure, (d) SIBM originating at a single large subgrain.Strain induced grain bou

43、ndary migration (SIBM)Figure. TEM micrograph of SIBM in copper deformed 14% in tension and annealed 5 min at 234C, (Bailey and Hirsch 1962).5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapte

44、r two Solid StructureChapter two Solid Structure(2) (2) 亚晶形核机制：（变形量较大时）亚晶形核机制：（变形量较大时） 对冷变形量较大的金属，再结晶晶核往往采用亚晶形核机对冷变形量较大的金属，再结晶晶核往往采用亚晶形核机制生成。（这是由于形变量较大，晶界两侧晶粒的变形程制生成。（这是由于形变量较大，晶界两侧晶粒的变形程度大致相似，因此弓出机制不显著。这时再结晶直接可借度大致相似，因此弓出机制不显著。这时再结晶直接可借助于晶粒内部的亚晶作为其形核核心）。助于晶粒内部的亚晶作为其形核核心）。 包括：亚晶合并机制：高层错能的金属中包括：亚晶合并机

45、制：高层错能的金属中 亚晶迁移机制亚晶迁移机制( (吞并其它亚晶或变形部吞并其它亚晶或变形部 分分) )：低层错：低层错 能的金属中能的金属中 5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure亚晶合并形核机制亚晶合并形核机制 5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure用透射

46、电子显微镜观察AlNi合金薄膜在580退火的原位变化，注意在X处的位错边界消失，这是亚晶合并机制的直接证明。5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure 亚晶迁移机制（或亚晶直接长大机制）：亚晶迁移机制（或亚晶直接长大机制）： 某些取向差较大的亚晶界具有较高的活性，某些取向差较大的亚晶界具有较高的活性，可以直接吞食周围亚晶，并逐渐转变为大角晶界，可以直接吞食周围亚晶，并逐渐转变为大角晶界，实际上是某些亚晶的直接长大。实际上是某些亚晶

47、的直接长大。 5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and Recrystallization亚晶迁移机制亚晶迁移机制Chapter two Solid StructureChapter two Solid Structure 驱动力：畸变能差驱动力：畸变能差 2 2 长大长大 方式方式: :晶核向畸变晶粒扩展晶核向畸变晶粒扩展, ,至新晶粒相互接触。至新晶粒相互接触。

48、 注：再结晶不是相变过程。再结晶虽然经历了液固相变和注：再结晶不是相变过程。再结晶虽然经历了液固相变和固态相变共有的形核和长大过程，但没有发生晶格类型的固态相变共有的形核和长大过程，但没有发生晶格类型的变化，因此再结晶不是相变过程。其新形成的核心是无畸变化，因此再结晶不是相变过程。其新形成的核心是无畸变的晶核，与变形组织相比其晶体结构、成分均没有变化。变的晶核，与变形组织相比其晶体结构、成分均没有变化。5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid St

49、ructure再结晶与重结晶再结晶与重结晶再结晶转变前后的晶格类型没有发生变化，再结晶转变前后的晶格类型没有发生变化，重结晶时晶格类型发生改变。重结晶时晶格类型发生改变。再结晶是对冷塑性变形的金属而言的，没再结晶是对冷塑性变形的金属而言的，没有发生冷塑性变形的金属不存在再结晶问题。有发生冷塑性变形的金属不存在再结晶问题。思考题：金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶思考题：金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶粒粒?5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid

50、 Structure5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure( (三三) ) 再结晶温度及其影响因素再结晶温度及其影响因素再结晶温度再结晶温度(recrystallization temperature)：冷变形金属开始：冷变形金属开始进行再结晶最低温度。进行再结晶最低温度。 测定方法：测定方法： 金相法金相法 ：显微镜中出现第一颗新晶粒或者晶界迁移出现锯：显微镜中出现第一颗新晶粒或者晶界迁移出现锯齿状边缘齿状边缘 硬度法硬度法

51、 ：硬度下降：硬度下降50 5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure（1 1）再结晶温度）再结晶温度 实际生产上确定方法：实际生产上确定方法： 一般一般T TR R = = （0.350.350.400.40）T Tm m 1 1 再结晶温度：经严重冷变形（变形量再结晶温度：经严重冷变形（变形量70%70%）的金属或合）的金属或合金，在金，在1h1h内能够完成再结晶的（再结晶体积分数内能够完成再结晶的（再结晶体积分数95%95%

52、） 最低温度。最低温度。 高纯金属：高纯金属：T T再再(0.250.35)Tm(0.250.35)Tm。 2 2 经验公式经验公式 工业纯金属：工业纯金属：T T再再(0.350.45)Tm(0.350.45)Tm。 合金：合金：T T再再(0.40.9)Tm(0.40.9)Tm。 注：再结晶退火温度一般比上述温度高注：再结晶退火温度一般比上述温度高100100200200。5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure（2）影响再

53、结晶（速率和温度）的因素）影响再结晶（速率和温度）的因素Factors Affecting Recrystallization 变形量变形量 Amount of strain退火温度退火温度 Annealing temperature原始晶粒尺寸原始晶粒尺寸 initial grain size微量溶质元素微量溶质元素 Trace solute elements第二分散相第二分散相 The second dispersed phase加热速度和加热时间加热速度和加热时间 Heating speed and holding time 上述这些因素影响再结晶（速率和温度）过程，也会影响到再结晶后的

54、晶粒大小。5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure（四）再结晶后晶粒大小（四）再结晶后晶粒大小 金属材料的性能与晶粒大小密切相关。同样，再结晶后晶金属材料的性能与晶粒大小密切相关。同样，再结晶后晶粒尺寸大小对材料力学性能有很大的影响，所以控制再结粒尺寸大小对材料力学性能有很大的影响，所以控制再结晶后的晶粒大小是材料生产的一个重要问题。晶后的晶粒大小是材料生产的一个重要问题。 一般情况下，总是希望晶粒细小一般情况下，总是希望晶粒细

55、小。5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure （1 1）变形程度）变形程度（1）变形程度很小时，金属）变形程度很小时，金属的晶格畸变很小，不足以引起的晶格畸变很小，不足以引起再结晶，所以，再结晶退火前再结晶，所以，再结晶退火前后晶粒度不发生变化。后晶粒度不发生变化。（2）变形程度达到）变形程度达到2%10%时，金属中仅有部分晶粒发生时，金属中仅有部分晶粒发生变形致使变形很不均匀，再结变形致使变形很不均匀，再结晶时形核数目少，再结

56、晶后晶晶时形核数目少，再结晶后晶粒大小极不均匀，有利于晶粒粒大小极不均匀，有利于晶粒发生相互吞并而长大，最终形发生相互吞并而长大，最终形成异常粗大的成异常粗大的晶粒晶粒- “临界临界变形度变形度”。（3）当变形量超过临界变形）当变形量超过临界变形度以后，随变形度增加，变形度以后，随变形度增加，变形趋于均匀，再结晶形核率增加，趋于均匀，再结晶形核率增加，最终形成的晶粒就越小。最终形成的晶粒就越小。5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Struct

57、ure5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure（2）再结晶退火温度的影响）再结晶退火温度的影响 再结晶退火温度对刚完成再结晶时的晶粒尺寸影响较再结晶退火温度对刚完成再结晶时的晶粒尺寸影响较小，但是提高再结晶退火温度可使再结晶速度加快，小，但是提高再结晶退火温度可使再结晶速度加快，临界变形量减小。临界变形量减小。 温度高温度高原子扩散能原子扩散能力强力强晶界迁晶界迁移快移快晶粒度晶粒度越大越大5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结

58、晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid StructureH68合金随终轧温度由合金随终轧温度由a至至d的的提高，再结晶晶粒粗大的的提高，再结晶晶粒粗大5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure60%变形变形纯铁纯铁不同退火温度对再结晶后晶粒大小的影响（纯铁经不同退火温度对再结晶后晶粒大小的影响（纯铁经60%变形）变形）

59、5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure60%变形后变形后450退火退火60%变形后变形后500退火退火5.3 5.3 回复与再结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure60%变形后变形后700退火退火60%变形后变形后600退火退火60%变形后变形后800退火退火5.3 5.3 回复与再

60、结晶回复与再结晶Recovery and RecrystallizationChapter two Solid StructureChapter two Solid Structure（3 3）原始晶粒大小）原始晶粒大小 晶界附近区域的形变情况比较复杂，因而这些区域的局部晶界附近区域的形变情况比较复杂，因而这些区域的局部储存能较高，使晶核易于形成。细晶粒金属的晶界面积大，储存能较高，使晶核易于形成。细晶粒金属的晶界面积大，所以储存能高的区域多，形成的再结晶核心也多，故使再所以储存能高的区域多，形成的再结晶核心也多，故使再结晶后的晶粒尺寸减小。结晶后的晶粒尺寸减小。 晶粒越小，驱动力越大，形核位