回復(fù)與再結(jié)晶退火

1、第三章第三章 基于回復(fù)與再結(jié)晶過(guò)程的退火基于回復(fù)與再結(jié)晶過(guò)程的退火Annealing Based on Recovery and Recrystallization（1) 1) 對(duì)象對(duì)象: :冷變形或有嚴(yán)重內(nèi)應(yīng)力的金屬及其合金冷變形或有嚴(yán)重內(nèi)應(yīng)力的金屬及其合金4. 1 概述概述提高塑性，降低變形抗力，有利于變形材料繼續(xù)的后續(xù)加工（2) 2) 目的目的: :有利于加工制品的最終使用性能退火去內(nèi)應(yīng)力；制造強(qiáng)度和塑性配合良好的半硬制品；提高彈性極限（銅合金的低溫退火硬化現(xiàn)象）；提高耐蝕性和組織穩(wěn)定性。u隨著冷變形程度增大，加工硬化，變形抗力增大，塑性降低；u變形不均，導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生。（3) 3) 原

2、因原因: :（4) 4) 退火過(guò)程中主要固態(tài)轉(zhuǎn)變退火過(guò)程中主要固態(tài)轉(zhuǎn)變: :回復(fù)、再結(jié)晶與晶粒長(zhǎng)大Example:1. A steel wire cold bended;2. Al-, Cu-alloys plate-annealed4. 2 冷變形金屬在加熱退火過(guò)程中組織性能變化冷變形金屬在加熱退火過(guò)程中組織性能變化金屬冷變形所消耗的變形功大部分（9098%）以熱的形式耗散，小部分（210%）以儲(chǔ)能的形式殘留，存在金屬內(nèi)部。儲(chǔ)能的結(jié)構(gòu)形式是晶格畸變和各種晶體缺陷（如點(diǎn)缺陷、位錯(cuò)、亞晶界、堆垛層錯(cuò)等）冷變形金屬冷變形金屬(1)纖維組織(2)變形織構(gòu)(3)晶格畸變（儲(chǔ)能）(4)晶體缺陷（儲(chǔ)能）點(diǎn)

3、缺陷、位錯(cuò)、亞晶界、堆垛層錯(cuò)等以及位錯(cuò)纏結(jié)、位錯(cuò)網(wǎng)胞等亞結(jié)構(gòu)Al with high purity hot compressed (strain of 0.3). Polycrystal specimen. Al with high purity hot compressed (strain of 1.5). Polycrystal specimen. Fig.? SEM backscattered micrographsof large-grained Al-0.1Mg: (a) deformed 50%, showing cell bands aligned at 40o to rolli

4、ng plane, (b) deformed 70%, showing large scale deformation banding of grain A. Large-grained materialsEBSD maps showing microstructure development of medium-grained Al-0.1Mgafter deformation at strains: (a) 0.69, (b) 1.2, (c) 2.6, (d) 3.9. Comparison with large-grained materials shows that the low

5、angle boundaries are less obviously aligned, andthat the formation of new high angle boundaries by process such as deformation banding, is less extensive and tends to occur mainly at the higher strains.Optical micrograph of the as-cast AA5754 alloy cold rolled to 95% reduction showing the alignment

6、of particles and particle clusters (arrows) on the longitudinal plane along the rolling direction.在加熱退火過(guò)程中組織變化：在加熱退火過(guò)程中組織變化：冷變形儲(chǔ)能使冷變形金屬的自由能提高，這是加熱過(guò)程中組織變化的驅(qū)動(dòng)力。經(jīng)回復(fù)、再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大等過(guò)程，完全再結(jié)晶的金屬組織和性能恢復(fù)到平衡態(tài)。不完全的可能停留在中間階段。加熱時(shí)的轉(zhuǎn)變過(guò)程：回復(fù)：儲(chǔ)能降低，能量再分配， 主要是空位、位錯(cuò)等運(yùn)動(dòng)、重布的過(guò)程。再結(jié)晶：儲(chǔ)能差消失，無(wú)結(jié)構(gòu)、成分的改變，僅伴隨著缺陷運(yùn)動(dòng)與消失，是一種組織變化。晶粒長(zhǎng)大：晶粒以小吃

7、大，即界面能下降的過(guò)程。Ag deformed 50% and annealed at 300C for 30S. LongitudinalSummary: Upon annealing after cold deformation, 1. A large reduction in the number of point defects;2. Dislocations of opposite sign attract and/or annihilate each other;Dislocations rearrange themselves into lower energy configur

8、ation.Both point defects and dislocations are absorbed by grain boundaries migrating through the material;5. A reduction in the grain boundary area.Fig.? TEM micrograph showing a tendency of cell formation of the AA5182 stressed to 2.4.Metal with lower energy of stacking fault:Early stages of recrys

9、tallization:Observations were carried out on the longitudinal section within the shear band area of a Ag crystal deformed 67% and annealed at 265C for 30S.冷變形冷變形33%5803sec5804sec5808sec5803min58015minRecrystallization of Mg alloys after deformed then annealed.Discontinuous recrystallization in large

10、-grained Al-0.1Mg (a)and AA8006 (b) at strain 3.9 annealed for 1 hour at 250oC.Explanation? AA8006(Al-Fe-Mn-Si), Discontinuous and continuous recrystallization.金屬材料熱處理原理 4. 2 冷變形金屬在加熱退火過(guò)程中組織性能變化金屬材料熱處理原理 4. 2 冷變形金屬在加熱退火過(guò)程中組織性能變化回回復(fù)復(fù)原原位位再再結(jié)結(jié)晶晶再再結(jié)結(jié)晶晶正正常常晶晶粒粒長(zhǎng)長(zhǎng)大大異常晶粒長(zhǎng)大異常晶粒長(zhǎng)大非均勻、不連續(xù)長(zhǎng)大非均勻、不連續(xù)長(zhǎng)大晶粒長(zhǎng)大晶粒長(zhǎng)大原位

11、再結(jié)晶與再結(jié)晶原位再結(jié)晶與再結(jié)晶區(qū)別：（1）小角度晶界（小于1015）與大角度晶界（2）退火織構(gòu)仍與原變形織構(gòu)相同原位再結(jié)晶實(shí)際上是指在一定的條件下，隨著溫度升高，時(shí)間延長(zhǎng)，亞晶長(zhǎng)大到相當(dāng)大（如大于10m），晶體取向幾乎保持不變，而并形成新的再結(jié)晶晶核。原位再結(jié)晶是多邊化和胞狀亞組織形成的亞晶通過(guò)亞晶界遷移和亞晶粒合并的方式逐漸粗化后進(jìn)一步長(zhǎng)大粗化的過(guò)程。而這種亞晶進(jìn)一步粗化實(shí)際上仍處于亞晶粗大化范疇，不是真正意義上的再結(jié)晶。加熱退火過(guò)程中性能變化：加熱退火過(guò)程中性能變化：根據(jù)加熱時(shí)冷變形金屬所發(fā)生過(guò)程的本質(zhì)，這類退火可分為回復(fù)退火、消除內(nèi)應(yīng)力退火、再 結(jié)晶退火等；而根據(jù)退火軟化程度，則可分為

12、完全退火和不完全退火。根據(jù)退火溫度高低，則可分為低溫退火、中溫退火和高溫退火。New equiaxed and strain-free grainsLow temperture anneal hardening 4. 3 回復(fù)退火回復(fù)退火（1)1)本質(zhì)：本質(zhì)：低溫退火過(guò)程，包括點(diǎn)缺陷運(yùn)動(dòng)、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)與重新組織分布。物理、化學(xué)性能變化明顯軟化，加工硬化減弱，強(qiáng)度下降，塑性提高，但都不明顯。（2)2)力學(xué)性能的變化力學(xué)性能的變化除了與退火溫度和時(shí)間有關(guān)外，還與材料本性（堆垛層錯(cuò)能大小）有關(guān)。金屬可分三類：1層錯(cuò)能低，如層錯(cuò)能低，如Cu、Ni、Ag、-Fe等及其合金等及其合金點(diǎn)缺陷動(dòng)，而位錯(cuò)不變，物理

13、、化學(xué)性能變化明顯，而力學(xué)性能基本不下降，加工硬化幾乎完全保留，甚至有的合金還有所升高（低溫退火硬化）；2層錯(cuò)能中，如層錯(cuò)能中，如Al、Ti、-Fe等及其合金等及其合金位錯(cuò)較易重排（多邊化、或亞晶粗化），位錯(cuò)密度下降，力學(xué)性能有所下降，加工硬化部分保留 ；3層錯(cuò)能高，如層錯(cuò)能高，如W、Mo等及其合金等及其合金位錯(cuò)易重排，多邊化或亞晶粗化強(qiáng)烈，位錯(cuò)密度急劇下降，力學(xué)性能迅速下降，加工硬化基本消失 。（3)3)低溫退火硬化現(xiàn)象：低溫退火硬化現(xiàn)象：Cu,NiCu,Ni合金中易出現(xiàn)合金中易出現(xiàn)。Cu-AlCu-32%Zn某些合金及金屬回退（低溫退火），強(qiáng)度，硬度，尤其是屈服極限，彈性極限不僅不下降反而

14、有所升高。較普遍。 退火硬化機(jī)理：退火硬化機(jī)理：主要的有兩種。（1）變形材料中的可動(dòng)位錯(cuò)和退火時(shí)由多邊化產(chǎn)生的位錯(cuò)壁中的可動(dòng)位錯(cuò)發(fā)生閉鎖;（2）退火時(shí)，雜質(zhì)及合金元素原子形成的氣團(tuán)（在位錯(cuò)處或?qū)渝e(cuò)處產(chǎn)生偏聚，contrell氣團(tuán)、鈴木氣團(tuán) ），固溶體中產(chǎn)生了短程有序等等，釘扎或阻礙位錯(cuò)。退火硬化特點(diǎn)：退火硬化特點(diǎn)：（1）硬化值與合金成份有關(guān) 成份高， 高；（2）硬化值與冷變形程度有關(guān) 冷變形程度高， 高；（3）具有可逆性 冷變形軟化，再退火硬化Working-hardening mechanism in Ti aluminide alloys:1. Long-range elastic dis

15、location interaction;2. Short-range obstacles in the form of dislcoation debris and dipoles produced during plastic deformation at low T.堆垛層錯(cuò)能強(qiáng)烈影響回復(fù)階段位錯(cuò)重新組合傾向：）（82GbKd 位錯(cuò)分解成兩個(gè)不全位錯(cuò)，夾一層錯(cuò): 位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)需先束集，堆垛層錯(cuò)能低，擴(kuò)展位錯(cuò)寬，難束集，難以發(fā)生交滑移?；貜?fù)階段，Cu及其合金中僅有點(diǎn)缺陷變化，而位錯(cuò)密度變化小，儲(chǔ)能釋放小，力學(xué)性能基本不變化，但與點(diǎn)缺陷有關(guān)的物理、化學(xué)性能變化明顯（如電阻等）。Al及其合金則可多

16、邊化、形成亞晶、發(fā)生亞晶粗化，回復(fù)較強(qiáng)，力學(xué)性能有所下降。W、Mo及其合金則回復(fù)更加強(qiáng)烈，儲(chǔ)能大部分釋放，形成較大的亞晶，加工硬化基本消失。（這一點(diǎn)對(duì)W、Mo的生產(chǎn)很重要， 再結(jié)晶退火會(huì)導(dǎo)致晶粒粗大，強(qiáng)烈提高脆化溫度，使材料不易加工，通常中間退火須采用回復(fù)退火）。（4)4)回復(fù)退火的應(yīng)用回復(fù)退火的應(yīng)用作為最終熱處理： a 半硬制品生產(chǎn) （軟、硬、半硬） b 消除內(nèi)應(yīng)力 工廠中稱之為低溫退火，去應(yīng)力退火利用低溫退火硬化效應(yīng)，提高彈性極限 （Cu基彈簧）中間退火，冷變形之間的中間退火 （W、Mo等及其合金）4. 4 再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火1)1)再結(jié)晶過(guò)程再結(jié)晶過(guò)程形核長(zhǎng)大過(guò)程 位錯(cuò)密度降低，儲(chǔ)能釋

17、放；纖維狀組織 等軸狀晶粒結(jié)構(gòu)；再結(jié)晶的晶粒與基體間的界面一般為大角度晶界（與原位再結(jié)晶不同） ；動(dòng)力學(xué)規(guī)律符合JMA方程。 初始再結(jié)晶：位錯(cuò)密度下降（10610101012cm-2）；儲(chǔ)能基本釋放；晶核形核長(zhǎng)大，吞食周圍變形基體，纖維狀組織消失，等軸狀晶粒形成； 聚集再結(jié)晶：主要是指晶界面積減少，界面能下降，以大吃小的晶粒長(zhǎng)大過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中位錯(cuò)儲(chǔ)能變化不太大。再結(jié)晶從廣義上講包括回復(fù)（點(diǎn)缺陷，位錯(cuò)重布），再結(jié)晶（形核長(zhǎng)大），晶粒長(zhǎng)大三個(gè)階段。主要指再結(jié)晶形核到再結(jié)晶完了（初始再結(jié)晶） 。形核位置 原始晶界，夾雜物（界面附近）強(qiáng)烈變形帶（切變等）等處(變形不均勻引起變形集中處)。最近研究表

18、明，亞晶間取向隨變形程度增加而增加。回復(fù)與再結(jié)晶的關(guān)系 回復(fù)對(duì)再結(jié)晶的影響具有雙重性，（1）空位下降，擴(kuò)散慢，能量下降，驅(qū)動(dòng)力下降，阻礙再結(jié)晶；（2）多邊化也是作為再結(jié)晶的開始階段，有利于再結(jié)晶 再結(jié)晶過(guò)程包括：再結(jié)晶過(guò)程包括：（a）形成一些晶核（由大角度晶界包圍，且具有高度結(jié)構(gòu)完整性，儲(chǔ)能低的區(qū)域）；（b）晶核逐漸吞食周圍變形基體的方式長(zhǎng)大；（c）直到整個(gè)基體有新生晶粒點(diǎn)滿為止Deformed matrixNew grainsMechanism: subgrain growth, grain boundary protrudes2)2)再結(jié)晶溫度及其影響因素再結(jié)晶溫度及其影響因素（1）定義（

19、測(cè)定T再時(shí)，建立一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)） T再不是一個(gè)物理量（合金成分一定時(shí)，T再還與工藝過(guò)程參數(shù)有關(guān)）。 退火時(shí)間60分鐘，再結(jié)晶體積溫度達(dá)95的溫度； 退火時(shí)間60分鐘 ，再結(jié)晶晶粒開始出現(xiàn)的溫度（習(xí)慣）； 再結(jié)晶門檻溫度，變形程度在6070以上，退火12小時(shí)（工業(yè)生產(chǎn)常用）的最低開始再結(jié)晶溫度（有時(shí)需7080，總之，是要大變形，通常用來(lái)表征金屬再結(jié)晶溫度（實(shí)際上為的最小值）。 再結(jié)晶過(guò)程與原子的擴(kuò)散能力有關(guān)，而原子的擴(kuò)散能力與所在溫度和熔點(diǎn)之差有關(guān)。因此，再結(jié)晶溫度與熔點(diǎn)之間有一定關(guān)系（它沒(méi)有嚴(yán)格數(shù)學(xué)物理推導(dǎo)），蘇聯(lián)人博奇瓦爾總結(jié)了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式： 對(duì)于工業(yè)純金屬 T再 （0.3-0.4）Tm (

20、熔點(diǎn)，k) 特別純金屬 T再 （0.25-0.3）Tm 單相固溶體合金 T再 0.6 Tm （2）再結(jié)晶溫度的意義合理制定回復(fù)與再結(jié)晶退火工藝制度的主要依據(jù)合理制定熱變形工藝的主要依據(jù)（冷變形、溫變形與熱變形）耐熱性好壞的判斷依據(jù)之一（3）影響因素冷變形程度通常測(cè)定再結(jié)晶溫度時(shí)需要給定（ 6070以上）加熱時(shí)間t通常測(cè)定再結(jié)晶溫度時(shí)需要給定t（12h） 加熱速度 過(guò)快再結(jié)晶來(lái)不及，再結(jié)晶溫度有提高的趨勢(shì)過(guò)慢發(fā)生回復(fù)，儲(chǔ)能降低，再結(jié)晶溫度有提高的趨勢(shì)。 原始晶粒尺寸d0 原始晶粒小，則變形儲(chǔ)能高，T再 下降 合金成分 低濃度時(shí)，少量濃度元素或雜質(zhì)總使T再 急劇上升 原因：少量元素或雜質(zhì)與位錯(cuò)、層

21、錯(cuò)結(jié)成氣團(tuán)（contrell、鈴木等）阻礙位錯(cuò)遷移，因而阻礙形核，濃度進(jìn)一步提高，位錯(cuò)等處逐漸處于飽和，T再上升平緩。 II較高濃度，濃度升高，T再 下降 原因： (a)濃度使層錯(cuò)能下降，擴(kuò)散位錯(cuò)加寬，回復(fù)過(guò)程儲(chǔ)能釋放少，使再結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力增加；(b)熔點(diǎn)下降，原子間結(jié)合能降低，有利于自擴(kuò)散及界面遷移。 III 過(guò)渡到兩相區(qū)，則T再 上升，這是第二相的作用 通常，分布好（細(xì)、多而散），T再 上升；而分布不好（粗、少而集中），T再 下降。 在比較不同合金T再 時(shí)，必須要考慮以上條件是否相同，但真正起主導(dǎo)影響的還是合金本質(zhì)（成分） 。Recrystallization of Austenitecont

22、aining 0.024%Nb, 0.21%Cand 0.0058%N. Steps are relatedto precipitates.(b)Modeling;Experiment.Recrystallization kinetics of A containing 0.10%C at 1000oC.3)3)再結(jié)晶晶粒大小及其影響因素再結(jié)晶晶粒大小及其影響因素（1）起始晶粒度與實(shí)際晶粒度 初始再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大（稱聚集再結(jié)晶） 、二次再結(jié)晶。理想情況：理想情況：剛剛再結(jié)晶終了時(shí)的尺寸，均勻等軸狀晶粒。實(shí)際情況實(shí)際情況 ：無(wú)法準(zhǔn)確掌握再結(jié)晶剛好完成的時(shí)刻；再結(jié)晶開始的時(shí)間不盡相同，再結(jié)晶晶粒相

23、互接觸也不同步，再結(jié)晶與晶粒長(zhǎng)大是有交叉的，有時(shí)二次再結(jié)晶會(huì)同時(shí)發(fā)生。 起始晶粒度難以把握，難以控制。通常指的再結(jié)晶粒度實(shí)際上為退火后已經(jīng)一定長(zhǎng)大的實(shí)際晶粒度。 晶粒度以及其均勻性直接影響材料的工藝性能、使用性能以及制品表面質(zhì)量。再結(jié)晶退火時(shí)，需控制再結(jié)晶晶粒（實(shí)際晶粒大?。?。（2）影響再結(jié)晶晶粒大小的因素 總的來(lái)講，晶粒尺寸與N/Gn （形核率/晶核生長(zhǎng)速率）、 Gg（晶粒長(zhǎng)大速率）有關(guān)。因此,凡影響N/Gn及Gg的因素均影響晶粒大小。然而， N/Gn只決定了起始晶粒度，起始晶粒度=K(N/Gn)1/4 ，若N大而Gn小，則起始晶粒小。實(shí)際上，更多場(chǎng)合起決定作用的還是晶粒長(zhǎng)大（Gg） 。預(yù)變

24、形量（變形程度） 如圖所示規(guī)律 ，存在臨界變形程度（c1-15%，與退火溫 度、變形溫度、純度或合金成分等有關(guān)）Pure Al monocrystal strained to (a) 0.3 and (b) 1.5. (Hot compressed). 僅多邊化變形不均勻，局部驅(qū)動(dòng)再結(jié)晶abcdefcab變形小，儲(chǔ)能低，不足以驅(qū)動(dòng)再結(jié)晶，僅回復(fù)（多邊化）；bc變形不均勻，僅局部區(qū)域（個(gè)別晶粒變形較大）驅(qū)動(dòng)再結(jié)晶， N小， N/Gn小，故晶粒極粗大；cdN增大， N/Gn增大，故晶粒細(xì)化；de晶粒穩(wěn)定ef變形強(qiáng)烈不均勻，再結(jié)晶開始時(shí)間各異，晶粒大小不均。T1T2T1T2A question ab

25、out grain size after annealing!Optical micrograph showing recrystallization around a hardness Indentation on large-grained Fe-43Al given a 1 hr anneal at 700C退火溫度與退火時(shí)間 在給定時(shí)間t退火后，T退 升，孕變短， 即晶粒長(zhǎng)大時(shí)間（t 孕）增長(zhǎng)，故實(shí)際晶粒度增大；大多數(shù)情況，T退上升 粗化，雖N上升，但Gn上升，尤其是Gg上升 ； 退火時(shí)間t延長(zhǎng)，再結(jié)晶晶粒粗化。但溫度一定，隨t上升，再結(jié)晶晶粒大小達(dá)到一定值后穩(wěn)定。變形溫度（溫度高，需

26、變形量大，以獲細(xì)晶） 變形溫度高，臨界變形程度增大，由于變形過(guò)程中發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)，儲(chǔ)能下降，因此，欲獲細(xì)晶，變形溫度高，則需大變形。T1T2(a)(b)(c)(d)(e)Continuous recrystallizationin small-grained Al-0.1Mg at (a) strain 0.6 and annealed for 1hr at (b) 200oC, (c) 225oC, (d) 250oC, (e) 300oC.Al-3%Mg heatedfor 1hour afterCold-rolled 50%TEM imagesshowing the grain struc

27、tureAt same T, crystal size changes with annealing duration. Note: The second recrystallization.退火加熱速度: 加熱速度上升，細(xì)化。（a）再結(jié)晶來(lái)不及，回復(fù)不充分，儲(chǔ)能下降小，驅(qū)動(dòng)力與慢速的相比， N大， 細(xì)化；（b）提高實(shí)際開始再結(jié)晶溫度，N提高， 細(xì)化；（c）第二相來(lái)不及溶解，阻止晶粒長(zhǎng)大， Gg小。Pure Ni第二相質(zhì)點(diǎn)分布 分布合理（細(xì)、多而散） ，細(xì)化；不合理（粗、少而集中） ，異常長(zhǎng)大，粗。如：Al-Mn防銹鋁板材已出現(xiàn)局部晶粒粗大-Al6Mn成分不均勻：偏析晶粒不均勻，粗化。 控制再

28、結(jié)晶過(guò)程：控制上述影響因素，達(dá)到調(diào)整再結(jié)晶溫度和再結(jié)晶晶粒大小的目的。合金成分通常，隨合金元素和雜質(zhì)含量上升，再結(jié)晶晶粒細(xì)化儲(chǔ)能提高N上升, 而晶界遷移阻力增大，Gn下降，Gg下降 ）E.g. Nb in steels retard the recrystallization of A: Nb itself and its precipitates with elements, C and N原始晶粒尺寸：界面多，形核率高，原始晶粒尺寸小則亦再結(jié)晶晶粒小。 Different Al alloys（3）再結(jié)晶晶粒不均勻性與產(chǎn)生的原因）再結(jié)晶晶粒不均勻性與產(chǎn)生的原因正常再結(jié)晶后應(yīng)是大致均勻的，但實(shí)

29、際晶粒尺寸會(huì)因?yàn)椴煌脑蚨斐删Я２痪鶆?。均勻分布的晶粒尺寸不均勻性均勻分布的晶粒尺寸不均勻性：整個(gè)體積中粗晶粒及細(xì)晶粒群大致均勻交替分布，產(chǎn)生于二次再結(jié)晶未完成階段；局部的晶粒尺寸不均勻性局部的晶粒尺寸不均勻性：粗晶粒分布于特定的區(qū)域，這是局部變形不均勻所致，不變形區(qū)臨界變形區(qū)（粗晶粒）強(qiáng)烈變形區(qū)，可采用回復(fù)退火防止；帶狀晶粒尺寸分布不均勻性帶狀晶粒尺寸分布不均勻性：粗細(xì)晶粒分別沿主變形方向呈帶狀分布，產(chǎn)生原因在于變形過(guò)程中彌散質(zhì)點(diǎn)沿主變形方向呈纖維或帶狀分布；島狀晶粒尺寸不均勻性島狀晶粒尺寸不均勻性：粗晶群和細(xì)晶群在整個(gè)體積上無(wú)規(guī)律地分布，這是鑄錠成分偏析造成變形不均勻而導(dǎo)致再結(jié)晶不均勻

30、的結(jié)果。 實(shí)際情況中不均勻性是多種多樣，產(chǎn)生原因也從整個(gè)加工（包括熔煉、變形、退火等）工藝中去尋找，具體問(wèn)題具體分析。 Ti-alloy : Ti-24Nb-3Al4)4)二次再結(jié)晶二次再結(jié)晶 本質(zhì)：晶粒的長(zhǎng)大過(guò)程，驅(qū)動(dòng)力仍為界面能（降低）。 二次再結(jié)晶是在某些特別條件下（如第二相質(zhì)點(diǎn)突然熔解，聚集而推動(dòng)了對(duì)晶粒的釘軋作用或再結(jié)晶后有明顯的擇優(yōu)取向），個(gè)別晶粒擺脫束縛(織構(gòu)制動(dòng)尺寸效應(yīng))，迅速長(zhǎng)大，吞食周圍小晶粒，造成材料晶粒粗大，不均勻，因此，韌性，強(qiáng)度，塑性明顯下降，要盡量防止。5)5)退火織構(gòu)退火織構(gòu)（1）織構(gòu)織構(gòu)簡(jiǎn)而言之，織構(gòu)就是擇優(yōu)取向冷軋時(shí)，材料晶粒除了發(fā)生延伸，壓縮，碎破等變形外

31、，晶粒還會(huì)發(fā)生一定的轉(zhuǎn)動(dòng)變形織構(gòu)。面心立方金屬中出現(xiàn)的軋制織構(gòu)主要有011、 123、 112、 110。通常幾種存在與同一冷軋板，分?jǐn)?shù)多少取決于層錯(cuò)能。高層錯(cuò)能金屬（鋁）， 112較多。體心立方金屬的軋制織構(gòu)主要有112、 111、 111、 001。 同樣，退火時(shí)發(fā)生回復(fù)再結(jié)晶，晶粒長(zhǎng)大時(shí)，晶粒取向也會(huì)發(fā)生變化，晶粒也有可能保持擇優(yōu)取向-退火織構(gòu)（2）分類通常，回復(fù)織構(gòu)與變形織構(gòu)是相同的（晶界沒(méi)有明顯變化）回復(fù)階段：點(diǎn)缺陷運(yùn)動(dòng)，位錯(cuò)重排，最多就是形成粗大亞晶（原位再結(jié)晶）。再結(jié)晶（二次再結(jié)晶）與變形織構(gòu)可能相同，也可能不同 （也就是說(shuō)二者之間沒(méi)有明顯的繼承關(guān)系） ，但總的一點(diǎn)，退火后變形織

32、構(gòu)消失而不發(fā)生退火織構(gòu)的現(xiàn)象，是很少見的。鈦合金在大變形量冷軋之后，織構(gòu)為001；再結(jié)晶退火后為112?？棙?gòu)變形織構(gòu)退火織構(gòu)回復(fù)織構(gòu)再結(jié)晶織構(gòu)二次再結(jié)晶織構(gòu)（3）形成機(jī)理定向形核理論認(rèn)為退火織構(gòu)產(chǎn)生于形核階段，只有取向有利的亞晶才能長(zhǎng)大而發(fā)展成為晶粒，以致于長(zhǎng)大后成為位向基本一致的再結(jié)晶晶粒，可以解釋為什么會(huì)保持或部分保持變形織構(gòu)，但不能說(shuō)明織構(gòu)類型的變化。定向長(zhǎng)大理論認(rèn)為任何取向的亞晶均可能發(fā)展成晶粒，只是有取向有利的才能獲得最大的長(zhǎng)大速度，而不利的方向在長(zhǎng)大過(guò)程中被消失淘汰（有點(diǎn)象生物中的生存斗爭(zhēng)，適者生存）可以解釋織構(gòu)變化的規(guī)律性。面心立方金屬40o ,體心27o , 密排六方為繞旋轉(zhuǎn)3

33、0o的位向的新晶粒具有較高生長(zhǎng)速率。 綜合理論認(rèn)為、 都只能各自從一個(gè)角度解釋織構(gòu)問(wèn)題，目前通常是把二者結(jié)合起來(lái)。（4）應(yīng)用與危害1）硅鋼片由于硅鋼片通常（001）方向有高的導(dǎo)磁率，可以減小磁損，提高效率，因此可以利用變形加退火來(lái)控制織構(gòu)的產(chǎn)生獲得110或001以使材料有高的導(dǎo)磁率2）易拉罐板材沖壓沖壓時(shí)通常希望變形均勻的獲得漂亮的罐，但如有織構(gòu)存在，會(huì)造成材料的各項(xiàng)導(dǎo)性，引起材料變形不均，從而出現(xiàn)所謂的制耳，須切之，增加工序，增大廢料，不利。織構(gòu)有利有弊，是需要控制的，但控制困難，因?yàn)橛绊懸蛩靥啵@是一門專門的學(xué)問(wèn)。4. 5 回復(fù)與再結(jié)晶工藝與規(guī)程回復(fù)與再結(jié)晶工藝與規(guī)程（1）退火分類退火分

34、類回復(fù)退火，再結(jié)晶退火不完全再結(jié)晶退火， 完全再結(jié)晶退火 （獲得半硬品） （獲得軟態(tài)產(chǎn)品） 生產(chǎn)中很少這樣從退火過(guò)程中組織變化的實(shí)質(zhì)來(lái)分類，僅視溫度不同來(lái)分： 高溫退火（完全軟化） 低溫退火（消除應(yīng)力，獲得半硬品） 中溫退火（獲得半硬品）（2）工藝制度選擇 加熱溫度和保溫時(shí)間的選擇，通常根據(jù)技術(shù)條件所需性能（退火目的）和合金本性來(lái)選擇。不涉及到退火本質(zhì)。 退火溫度：退火溫度： 與合金本質(zhì)有關(guān)a 、純金屬或單機(jī)合金通常以T再為依據(jù)；b、多相合金，除以T再為依據(jù)外，害要考慮第二相的溶解和析出等；c、晶粒較粗者，還要考慮溫度對(duì)再結(jié)晶溫度的影響。鎂合金晶粒易粗化。 與性能要求有關(guān)：如圖所示選擇。強(qiáng)度塑

35、性冷變形退火態(tài)硬態(tài)1/2硬3/4硬1/4硬軟態(tài)除圖示力學(xué)性能外，如需要各向異性的要求，則需查閱有關(guān)的手冊(cè)。 加熱速度與冷卻速度加熱速度與冷卻速度 加熱速度：在保證不發(fā)生變形、裂紋或其他缺陷的情況下，快速加熱。 a、 及時(shí)、節(jié)能、高效； b、 細(xì)晶，提高產(chǎn)品質(zhì)量。 冷卻速度：取決與合金特性和性能要求： a、純鋁/熱處理不可強(qiáng)化合金，空冷或水冷，冷卻速度對(duì)組織性能影響不明顯。b、熱處理可強(qiáng)化者：要防止淬火效應(yīng)。其他，Cu需光亮退火目前多采用快速退火工藝（快速加熱高溫短時(shí)保溫再快冷）晶粒多，又來(lái)不及長(zhǎng)大選擇溫度高與普通退火工藝的溫度。同時(shí)又十分高效。退火退火時(shí)間：時(shí)間： 一般選擇為1-2小時(shí)（工業(yè)批量要求），取決與裝爐量，工件尺寸，加熱爐控制等情況。除了參考原則，具體的還要做實(shí)驗(yàn)。 （3）再結(jié)晶退火后產(chǎn)品質(zhì)量（4）應(yīng)用外觀質(zhì)量：a、 表面質(zhì)量：氧化、吸氣、污染、裂紋b、 尺寸形狀、彎翅、尺寸變化工藝問(wèn)題所有熱處理均有些問(wèn)題內(nèi)部質(zhì)量：a、 組織：晶粒尺寸、第二相數(shù)目、彌散度及分布b、 性能：力學(xué)性能、抗蝕性及其他c、 各向異性：帶狀組織、纖維組織、織構(gòu)1、 中間處理（回復(fù)塑性，利于加工）2、 最終處理（調(diào)節(jié)性能，制備軟態(tài)、半硬態(tài)產(chǎn)品，穩(wěn)定化處理）特別工藝特別工藝-Directional annealing of cold-roll