必考知識(shí)點(diǎn)第八章

1、2020屆材料科學(xué)基礎(chǔ)期末必考知識(shí)點(diǎn)總結(jié)第八章與再結(jié)晶第一節(jié)冷變形金屬在加熱時(shí)的組織與性能變化一回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)：冷變形金屬在低溫加熱時(shí)，其顯微組織無(wú)可見(jiàn)變化，但其 物理、力學(xué)性能卻部分恢復(fù)到冷變形以前的過(guò)程。再結(jié)晶：冷變形金屬被加熱到適當(dāng)溫度時(shí)，在變形組織內(nèi)部新的 無(wú)畸變的等軸晶粒逐漸取代變形晶粒，而使形變強(qiáng)化效應(yīng)完全消除的 過(guò)程。二 顯微組織變化（示意圖）回復(fù)階段：顯微組織仍為纖維狀，無(wú)可見(jiàn)變化；再結(jié)晶階段：變形晶粒通過(guò)形核長(zhǎng)大，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌臒o(wú)畸變的 等軸晶粒。晶粒長(zhǎng)大階段：晶界移動(dòng)、晶粒粗化，達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的形狀和尺 寸。三性能變化1力學(xué)性能（示意圖）回復(fù)階段：強(qiáng)度、硬度略有下降，塑性略

2、有提高。再結(jié)晶階段：強(qiáng)度、硬度明顯下降，塑性明顯提高。晶粒長(zhǎng)大階段：強(qiáng)度、硬度繼續(xù)下降，塑性繼續(xù)提高，粗化嚴(yán)重 時(shí)下降。2物理性能密度：在回復(fù)階段變化不大，在再結(jié)晶階段急劇升高；電阻：電阻在回復(fù)階段可明顯下降。四儲(chǔ)存能變化（示意圖）1儲(chǔ)存能：存在于冷變形金屬內(nèi)部的一小部分（10% ）變形功。彈性應(yīng)變能（312%）2存在形式位錯(cuò)（8090%）1點(diǎn)缺陷是回復(fù)與再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力3儲(chǔ)存能的釋放：原子活動(dòng)能力提高，遷移至平衡位置，儲(chǔ)存能 得以釋放。五內(nèi)應(yīng)力變化回復(fù)階段：大部分或全部消除第一類(lèi)內(nèi)應(yīng)力，部分消除第二、三 類(lèi)內(nèi)應(yīng)力；再結(jié)晶階段：內(nèi)應(yīng)力可完全消除。第二節(jié)回復(fù)回復(fù)動(dòng)力學(xué)（示意圖）1加工硬化殘留率與退

3、火溫度和時(shí)間的關(guān)系 ln（x0/x）=c0texp（-Q/RT）x0-原始加工硬化殘留率；X一退火時(shí)加工硬化殘留率；c0一比例常數(shù);t一加熱時(shí)間；T一加熱溫度。2動(dòng)力學(xué)曲線特點(diǎn)（1）沒(méi)有孕育期；（2）開(kāi)始變化快，隨后變慢；（3）長(zhǎng)時(shí)間處理后，性能趨于一平衡值。二回復(fù)機(jī)理一移至晶界、位錯(cuò)處1低溫回復(fù)：點(diǎn)缺陷運(yùn)動(dòng)y空位+間隙原子缺陷密度降低（0.10.2Tm）J空位聚集（空位群、對(duì)）普號(hào)位錯(cuò)相遇而抵銷(xiāo)2中溫回復(fù)：位錯(cuò)滑移，位錯(cuò)纏結(jié)重新排列 位錯(cuò)密度降低（0.20.3Tm）亞晶粒長(zhǎng)大3高溫回復(fù)：位錯(cuò)攀移（+滑移）位錯(cuò)垂直排列（亞晶界）多邊化（亞 （0.30.5Tm）晶粒）彈性畸變能降低。三回復(fù)退火的

4、應(yīng)用去應(yīng)力退火：降低應(yīng)力（保持加工硬化效果），防止工件變形、開(kāi) 裂，提高耐蝕性。第三節(jié)再結(jié)晶j亞晶合并形核亞晶長(zhǎng)大形核機(jī)制亞晶界移動(dòng)形核（吞并其它亞晶或變形部分）1形核J（變形量較大時(shí)） 晶界凸出形核（晶界弓出形核，凸向亞晶粒小的方向）（變形量較小時(shí)）驅(qū)動(dòng)力：畸變能差2長(zhǎng)大一方式：晶核向畸變晶粒擴(kuò)展，直至新晶粒相互接觸。注：再結(jié)晶不是相變過(guò)程。二再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)（示意圖）（1）再結(jié)晶速度與溫度的關(guān)系V 再=Aexp（-QRT）（2）規(guī)律開(kāi)始時(shí)再結(jié)晶速度很小，在體積分?jǐn)?shù)為0.5時(shí)最大，然 后減慢。三再結(jié)晶溫度1再結(jié)晶溫度：經(jīng)嚴(yán)重冷變形（變形量70% ）的金屬或合金，在 1h內(nèi)能夠完成再結(jié)晶的（再結(jié)晶

5、體積分?jǐn)?shù)95%）最低溫度。高純金屬：T =（0.250.35）Tm。再2經(jīng)驗(yàn)公式工業(yè)純金屬：T再=（0.350.45）Tm。合金：T =（0.40.9）Tm。再注：再結(jié)晶退火溫度一般比上述溫度高100200 C。變形量越大，驅(qū)動(dòng)力越大，再結(jié)晶溫度越低；3影響因素純度越高，再結(jié)晶溫度越低；一加熱速度太低或太高，再結(jié)晶溫度提高。四影響再結(jié)晶的因素1退火溫度。溫度越高，再結(jié)晶速度越大。2變形量。變形量越大，再結(jié)晶溫度越低；隨變形量增大，再結(jié) 晶溫度趨于穩(wěn)定；變形量低于一定值，再結(jié)晶不能進(jìn)行。3原始晶粒尺寸。晶粒越小，驅(qū)動(dòng)力越大；晶界越多，有利于形 核。4微量溶質(zhì)元素。阻礙位錯(cuò)和晶界的運(yùn)動(dòng)，不利于再結(jié)

6、晶。5第二分散相。間距和直徑都較大時(shí)，提高畸變能，并可作為形 核核心，促進(jìn)再結(jié)晶；直徑和間距很小時(shí)，提高畸變能，但阻礙晶界 遷移，阻礙再結(jié)晶。五再結(jié)晶晶粒大小的控制（晶粒大小一變形量關(guān)系圖）再結(jié)晶晶粒的平均直徑d=kG/Ni/41變形量（圖）。存在臨界變形量，生產(chǎn)中應(yīng)避免臨界變形量。2原始晶粒尺寸。晶粒越小，驅(qū)動(dòng)力越大，形核位置越多，使晶 粒細(xì)化。3合金元素和雜質(zhì)。增加儲(chǔ)存能，阻礙晶界移動(dòng)，有利于晶粒細(xì) 化。4溫度。變形溫度越高，回復(fù)程度越大，儲(chǔ)存能減小，晶粒粗化； 退火溫度越高，臨界變形度越小，晶粒粗大。六再結(jié)晶的應(yīng)用恢復(fù)變形能力改善顯微組織消除各向異性提高組織穩(wěn)定性再結(jié)晶溫度：T再+100

7、200C。第四節(jié)晶粒長(zhǎng)大驅(qū)動(dòng)力：界面能差；長(zhǎng)大方式：正常長(zhǎng)大；異常長(zhǎng)大（二次再結(jié)晶）一晶粒的正常長(zhǎng)大1正常長(zhǎng)大：再結(jié)晶后的晶粒均勻連續(xù)的長(zhǎng)大。2驅(qū)動(dòng)力：界面能差。界面能越大，曲率半徑越小，驅(qū)動(dòng)力越大。晶界趨于平直晶界夾角趨于120C二維坐標(biāo)中晶粒邊數(shù)趨于64影響晶粒長(zhǎng)大的因素（1）溫度。溫度越高，晶界易遷移，晶粒易粗化。（2）分散相粒子。阻礙晶界遷移，降低晶粒長(zhǎng)大速率。一般 有晶粒穩(wěn)定尺寸d和第二相質(zhì)點(diǎn)半徑r、體積分?jǐn)?shù)中的 關(guān)系：d=4r/3p（3）雜質(zhì)與合金元素。降低界面能，不利于晶界移動(dòng)。（4）晶粒位向差。小角度晶界的界面能小于大角度晶界，因 而前者的移動(dòng)速率低于后者。二晶粒的異常長(zhǎng)大1異

8、常長(zhǎng)大：少數(shù)再結(jié)晶晶粒的急劇長(zhǎng)大現(xiàn)象。釘扎晶界的第二相溶于基體2機(jī)制再結(jié)晶織構(gòu)中位向一致晶粒的合并大晶粒吞并小晶粒J各向異性，,織構(gòu)明顯_優(yōu)化磁導(dǎo)率3對(duì)組織和性能的影響J 晶粒大小不均i性能不均IJ降低強(qiáng)度和塑韌性晶粒粗大I提高表面粗糙度三再結(jié)晶退火的組織1再結(jié)晶圖。退火溫度、變形量與晶粒大小的關(guān)系圖。（圖）2再結(jié)晶織構(gòu)。再結(jié)晶退火后形成的織構(gòu)。退火可將形變織構(gòu)消 除，也可形成新織構(gòu)。3退火攣晶。再結(jié)晶退火后出現(xiàn)的攣晶。是由于再結(jié)晶過(guò)程中因 晶界遷移出現(xiàn)層錯(cuò)形成的。第五節(jié)金屬的熱變形一動(dòng)態(tài)回復(fù)與動(dòng)態(tài)再結(jié)晶1動(dòng)態(tài)回復(fù)：在塑變過(guò)程中發(fā)生的回復(fù)。2動(dòng)態(tài)再結(jié)晶：在塑變過(guò)程中發(fā)生的再結(jié)晶。J包含亞晶粒，

9、位錯(cuò)密度較高特點(diǎn)反復(fù)形核，有限長(zhǎng)大，晶粒較細(xì)應(yīng)用：采用低的變形終止溫度、大的最終變形量、快的冷 卻速度可獲得細(xì)小晶粒。二金屬的熱加工冷加工：在再結(jié)晶溫度以下的加工過(guò)程。.）發(fā)生加工硬化。1加工的分類(lèi)1-熱加工：在再結(jié)晶溫度以上的加工過(guò)程。硬化、回復(fù)、再結(jié)晶。2熱加工溫度：T T執(zhí)T 100200C。3熱加工后的組織再與性能固改善鑄錠組織。氣泡焊合、破碎碳化物、細(xì)化晶粒、 降低偏析。提高強(qiáng)度、塑性、韌性。形成纖維組織(流線)。組織：枝晶、偏析、夾雜物沿變形方向呈纖維狀分布。性能：各向異性。沿流線方向塑性和韌性提高明顯。形成帶狀組織形成：兩相合金變形或帶狀偏析被拉長(zhǎng)。影響：各向異性。消除：避免在兩相區(qū)變形、減少夾雜元素含量、采用高