回復(fù)與再結(jié)晶課件

1、7.3 再結(jié)晶7.3 再結(jié)晶冷變形后的金屬加熱到一定溫度時，在原來的變形組織中重新產(chǎn)生了無畸變的新晶粒，而性能發(fā)生了明顯的變化，并恢復(fù)到完全軟化的狀態(tài)。再結(jié)晶7.3.1 再結(jié)晶的形核及長大再結(jié)晶過程也是通過形核和長大來完成。但是再結(jié)晶的晶核不是新相而是無畸變的新晶塊，其晶體結(jié)構(gòu)并未改變，這與其它固態(tài)轉(zhuǎn)變的不同的地方。形核機(jī)制晶界弓出形核機(jī)制亞晶合并形核機(jī)制亞晶蠶食形核機(jī)制對于冷變形程度較小的金屬，由于變形不均勻， 相鄰晶粒的位錯密度相差很大，此時，晶界中的一小段會向密度高的一側(cè)突然弓出，成為再結(jié)晶核心。7.3 再結(jié)晶形核機(jī)制晶界弓出形核機(jī)制凸出形核機(jī)制示意圖7.3 再結(jié)晶形核機(jī)制晶界弓出形核機(jī)

2、制凸出形核機(jī)制（透射電鏡照片）亞晶合并形核機(jī)制7.3 再結(jié)晶形核機(jī)制若變形量較大、具有高層錯能的金屬再結(jié) 晶時則以亞晶合并機(jī)制形核。它是由相鄰亞晶的轉(zhuǎn)動，使小亞晶逐步合并成大亞晶成為再結(jié)晶核心。亞晶蠶食形核機(jī)制7.3 再結(jié)晶形核機(jī)制若變形量很大、具有低層錯能的金屬則以 亞晶蠶食機(jī)制形核。它是在位錯密度很大的小區(qū)域，形成位錯密度很低的亞晶，這個亞晶便會向周圍位錯密度生長，最終由小角度晶界演變成大角度晶界。7.3 再結(jié)晶再結(jié)晶晶核的長大再結(jié)晶晶核一旦形成，就會借界面的移動向周圍畸變區(qū)長大。界面遷移的驅(qū)動力主要是相鄰晶粒間的畸變能量。晶界遷移的方向背向其曲率中心，直到無畸變的等軸晶粒逐漸消耗掉變形晶

3、粒，并相互接觸為止。7.3 再結(jié)晶7.3.2 再結(jié)晶動力學(xué)等溫下的再結(jié)晶速度開始很小，隨再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù) 的增加而增大，在V=0.5處達(dá)到最大，然后又逐漸減小。時間結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)98冷軋的純銅(WCu=0.99999)在不同溫度下的等溫再結(jié)晶曲線7.3 再結(jié)晶7.3.2 再結(jié)晶動力學(xué)再結(jié)晶動力學(xué)曲線可采用阿弗拉密（AVrami）方程描述：V在t時間已經(jīng)再結(jié)晶的體積分?jǐn)?shù)；t退火時間；B、K均為常數(shù)。再結(jié)晶速率V再溫度T的關(guān)系符合阿羅尼烏斯(Arrhenius）公式:V再=Aexp(-Q/RT)式中 Q再結(jié)晶激活能；R氣體常數(shù)。再結(jié)晶速率與產(chǎn)生某一體積分?jǐn)?shù)的再結(jié)晶所需要的時間成反比，即故在兩個不同溫度

4、T1、T2進(jìn)行等溫退火，若要產(chǎn)生同樣程度的再結(jié)晶所需的時間分別為t1、t2，則 此式在生產(chǎn)上極為有用。7.3 再結(jié)晶7.3.3 再結(jié)晶溫度再結(jié)晶溫度隨條件不同，可以在一個較寬的溫度范圍內(nèi)變化。為了便于比較和使用，生產(chǎn)上規(guī)定再結(jié)晶溫度，是指經(jīng)過較大冷變形(變形量大于70%)的金屬，在1h內(nèi)能夠完成再結(jié)晶(或再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)為0.95)的最低溫度。對于工業(yè)純金屬，在較大冷變形條件下，其再結(jié)晶開始溫度TK與熔點Tm之間存在下列經(jīng)驗關(guān)系：若按上述公式確定再結(jié)晶退火溫度時，則T再=TK+100200 TK(0.350.40)Tm7.3 再結(jié)晶7.3.4 影響再結(jié)晶的因素影響再結(jié)晶的因素退火溫度變形量原始晶

5、粒尺寸微量溶質(zhì)元素第二分散相7.3 再結(jié)晶7.3.4 影響再結(jié)晶的因素退火溫度加熱溫度越高，再結(jié)晶速度越快，如下圖所示：溫度對再結(jié)晶的影響7.3 再結(jié)晶7.3.4 影響再結(jié)晶的因素預(yù)先變形程度變形度越大，再結(jié)晶開始溫度越低；當(dāng)變形量增大到一定程度后，再結(jié)晶開始溫度便趨于穩(wěn)定：鐵和鋁的開始再結(jié)晶溫度與預(yù)先冷變形程度的關(guān)系a-電解鐵；b-WAl=0.99兩種不同的冷變形程度對純鋯的等溫再結(jié)晶的影響(縱坐標(biāo)為完成再結(jié)晶所需的時間)a-面積縮減13%；b-面積縮減51%7.3 再結(jié)晶7.3.4 影響再結(jié)晶的因素微量溶質(zhì)原子（純度)阻礙位錯和晶界的運(yùn)動，不利于再結(jié)晶7.3 再結(jié)晶7.3.4 影響再結(jié)晶的

6、因素分散相粒子既可能促進(jìn)基體金屬的再結(jié)晶，也可能阻礙再結(jié)晶，（1）間距和直徑都較大時，提高畸變能，并可作為形核核心，促進(jìn)再結(jié)晶；（2）直徑和間距很小時，對再結(jié)晶形核過程和晶核長大起釘扎作用，阻礙再結(jié)晶。7.3 再結(jié)晶7.3.4 影響再結(jié)晶的因素分散相粒子既可能促進(jìn)基體金屬的再結(jié)晶，也可能阻礙再結(jié)晶，晶粒越小，驅(qū)動力越大；晶界越多，有利于形核。原始晶粒尺寸7.3 再結(jié)晶7.3.5 再結(jié)晶晶粒大小的控制預(yù)先變形程度再結(jié)晶后的晶粒尺寸對金屬的力學(xué)性能有直接的影響。一般希望得到細(xì)晶粒的組織。影響再結(jié)晶后晶粒大小的主要因素有： 當(dāng)變形度很小時(c)不發(fā)生再結(jié)晶，故晶粒大小不變；當(dāng)=2%8%時，再結(jié)晶后的晶粒特別粗大，此時的變形度即所謂臨界變形度；當(dāng)變形度大于臨界變形度時，隨變形度的增加，晶粒逐漸細(xì)化 。冷變形量與再結(jié)晶晶粒尺寸7.3 再結(jié)晶7.3.5 再結(jié)晶晶粒大小的控制原始晶粒尺寸 變形度一定時，原始晶粒越細(xì)，再結(jié)晶后的晶粒也越細(xì)，如下圖所示： 黃銅的再結(jié)晶晶粒大小與變形度及原始晶粒大小的關(guān)系7.3 再結(jié)晶7.3.5 再結(jié)晶晶粒大小的控制原始晶粒尺寸 提高退火溫度，不僅使再結(jié)晶后的晶粒粗大，而且還影響臨界變形度的大小，如下圖：低碳鋼(Wc為0.0006)，應(yīng)變度及退火溫度對再結(jié)晶后晶粒大小的影響 7.3 再結(jié)晶7.3.5 再結(jié)晶晶粒