热轧板带钢制造工艺课件.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 再结晶退火 再结晶过程的特征 　　冷变形金属加热时，继回复之后发生再结晶，连续加热时，低温下发生回复，超过一定温度，发生再结晶；一定温度下等温加热时，短时发生回复，长时间加热也发生再结晶。再结晶过程有如下特点： 组织发生变化，由冷变形时的伸长晶粒变为新的等轴晶粒； 力学性能发生急剧变化，强度、硬度急剧下降，塑性提高，恢复至变形前的状态； 变形储能在再结晶过程中全部释放，结构畸变消除，位错密度降低。 再结晶过程机制 　　再结晶过程中新晶粒的形成是通过生核和核心长大两个基本过程。首先在变形基体中形成无畸变的再结晶核心，然后核心在变形基体中扩张，最后变形基体消失，全部成为新晶粒。 再结晶形核 　　再结晶形核不是在畸变最严重的高能区域，而是在邻接畸变严重区域的无畸变区或低畸变区形核。再结晶形核率是指单位时间、单位体积形成的再结晶核心数目。影响形核率的主要因素有： 变形程度　预先变形量愈大，再结晶形核率愈大。这是因为变形程度增大，位错密度增高，变形储能增加，因而单位体积畸变能的变化DEs也加大，由公式R*=2g/DEs可知，作为再结晶核心的临界尺寸减小，因而核心数目增多； 金属纯度　金属纯度低，杂质原子多，对形核率有两方面影响。一方面由于阻碍变形，使变形储能增大，增加形核率；另一方面，因杂质原子在晶界处偏聚，阻碍形核时晶界迁移以及杂质原子钉扎位错，阻碍位错攀移和亚晶长大，使再结晶核心不容易形成，而降低形核率； 晶粒大小　晶粒细小，增大变形阻力，相同变形量下，位错塞积、畸变区增多，变形储能增高；另外细晶晶界面积大，形核区域多，这两个因素均使形核率增大； 温度　再结晶温度升高，位错攀移容易，亚晶界容易迁移长大，亚晶也容易转动、聚合，发展成为再结晶核心，从而使形核率增大。 再结晶退火 再结晶核心的长大 　　再结晶核心形成后，在变形基体中长大，实质是具有临界曲率半径的大角度界面（晶界或亚晶界）向变形基体迁移，消耗变形基体，直至再结晶晶粒相碰，变形基体全部消失为止。 　　再结晶核心的长大速度用G表示，核心长大速度即界面迁移速度，可以导出如下关系式： 式中：Ds为晶界处自扩散系数，l为界面宽度，K为玻尔兹曼常数，Es为单位摩尔的变形储能。 再结晶退火 再结晶温度 　　再结晶温度包括开始再结晶速度和完成再结晶速度两个概念。开始再结晶温度是指变形晶粒中出现第一个新晶粒或观查到因凸出形核、晶界出现锯齿状边缘的温度。完成再结晶温度是冷变形金属接近全部（～95%）发生再结晶、形成等轴新晶粒尚未长大的温度。 开始再结晶温度可以用下式估算： 　　再结晶完成温度高于开始温度，可由试验具体确定。金属的再结晶温度不是一个严格确定的值，不仅因材料特性而异，而且取决于预先变形和退火时间等外部条件。 再结晶退火 影响再结晶温度的因素 (1)预先变形程度 　　变形程度增大，冷变形储能增加，使得再结晶形核率和长大速度都增大，再结晶容易发生，故再结晶温度降低。变形程度增大到一定程度，再结晶温度基本稳定，变化不大。 (2)杂质和微量元素 　　微量溶质原子，可以提高再结晶温度，材料愈纯，再结晶温度愈低。其原因是由于微量溶质原子与晶界和位错交互作用，钉扎晶界与位错，阻碍晶界迁移和位错的滑移与攀移，使再结晶形核、长大困难，再结晶不易发生，因而使再结晶温度升高。不同溶质原子对再结晶的影响是由于它们与位错及晶界间有不同的交互作用能，以及其在金属中不同扩散系数所致。 再结晶退火 影响再结晶温度的因素 (3)原始晶粒大小 　　原始晶粒大小影响再结晶温度。原始晶粒细小，则晶界增多，提供更多的有利生核区域，此外，细晶粒金属有更大的变形抗力，相同变形程度下，变形储能高，再结晶驱动力大，因此，细晶粒容易发生再结晶，使再结晶温度降低。 (4)退火时间 　　根据再结晶动力学特性，发生一定体积分量的再结晶所需时间与温度有如下关系：。 　　由上式可知，再结晶开始温度或完成温度均与保温时间有关，随退火时间增加，再结晶温度下降。 再结晶退火 影响再结晶温度的因素 (5)第二相粒子 金属中第二相粒子的存在即可促进基体金属的再结晶而降低再结晶温度，也可能阻碍再结晶而提高再结晶温度。第二相粒子的促进作用或阻碍作用，是由于在变形过程中，第二相粒子阻碍位错运动，引起位错塞积，增加位错密度和变形储能，是再结晶驱动力增大，但在加热再结晶退火时，第二相粒子的存在又会阻碍位错重排构成亚晶界并发展成大角度晶界的再结晶生核过程，和阻碍多角度晶界迁移的再结晶核心长大过程。当第二相粒子直径和间距都较大时（l≥１mm，d≥0.3mm），后一影响次要，促进再结晶而降低再结晶温度，当第二相粒子直径和间距都很小时（l≤１mm，d≤0.3mm），后一影响起主要作用，因而阻