《材料科学基础教学课件》回复和再结晶.ppt

第12章 回复和再结晶 §12－1冷变形金属在加热时的组织与性能变化 回复: 是指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 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 晶粒长大:是指再结晶结束之后晶粒的继续 长大 §12－2 回 复 一、回复动力学 回复是弛豫过程 特点： 没有孕育期 恒温下，初始回复速率很大，随后逐渐降低，最后趋向零。 每个温度的回复都有极限值。 预变形量越大，回复速率越快。 二、回复机制 1．低温回复 与点缺陷的迁移有关 2、中温回复 与位错的滑移有关,位错运动和重新分布 3、高温回复 刃型位错产生攀移 构成亚晶界 多边化的条件： 晶体点阵发生弯曲 滑移面上同号位错塞积 较高温度 电阻率的明显下降主要是由于过量空位的减少和位错应变能的降低； 内应力的降低主要是由于晶体内弹性应变的基本消除； 硬度及强度下降不多则是由于位错密度下降不多，亚晶还较细小之故 §12－3 再结晶 一、再结晶过程 1．形核 （1）晶界弓出形核 变形程度较小（一般小于20％） (2）亚晶形核 大的变形度 ① 亚晶合并机制, 高层错能的金属。 ② 亚晶迁移机制， 低层错能金属。 N不随时间而改变 N随时间变化 三、再结晶温度及其影响因素 冷变形金属开始进行再结晶的最低温度称为 再结晶温度 以显微镜中出现第一颗新晶粒时的温度或以硬度下降50％所对应的温度，定为再结晶温度。 工业：大变形量（70%）的金属，经1h退火能够完成再结晶（95%）的最低温度。 1）变形程度的影响 2）原始晶粒尺寸 晶粒尺寸越小，变形抗力越大，储存能越高，再结晶温 度越低。 晶界有利再结晶形核，降低再结晶温度。 3）微量溶质原子 显著提高再结晶温度 4）第二相粒子 粒子尺寸大、间距大→促进再结晶 粒子尺寸小、间距小→阻碍再结晶 5）再结晶退火工艺参数 四、再结晶后的晶粒大小 影响在结晶晶粒的因素： 变形度 2)退火温度 §12－4 晶粒长大 一、晶粒的正常长大 影响晶粒长大的因素 1）温度 温度越高，晶粒长大速度越快 2）分散相粒子 3）晶粒间的位向差 二、晶粒的异常长大 (二次再结晶) 2.驱动力：界面能的降低 3.产生条件：正常晶粒长大过程被弥散的第二相质点或杂质、织构等所强烈阻碍。 4. 对性能的影响：得到粗大组织，降低材料的室温机械性能，大多数情况下应当避免 §12－5再结晶退火后组织 一、再结晶退火后的晶粒尺寸 取决：变形量，退火温度 二、再结晶织构 （1）与原有的织构相一致； （2）原有织构消失而代之以新的织构; （3）原有织构消失不再形成新的织构。 再结晶织构形成机制 定向生长理论--某些与变形织构呈特殊位向关系的再结晶晶核，其晶界具有很高的迁移速度，择优生长，形成与原变形织构不同的再结晶织构。 定向成核理论—形变织构，再结晶晶核具有择优取向，长大后形成与原织构一致的再结晶织构。 三、退火孪晶 Cu和奥氏体钢的层错能低，易形成孪晶。 §12－6 热加工与动态回复、动态再结晶 动态回复 动态再结晶 亚动态再结晶 静态回复 静态再结晶 一、动态回复 高层错能金属 1.应力－应变曲线 I．微应变阶段 II．均匀应变阶段 III．稳态流变阶段 影响曲线的因素 应变速率 变形温度 2. 动态回复机制 1）螺型位错－交滑移－与异号位错抵消 2）刃型位错－攀移－在新滑移面上与异号位 错抵消 3. 动态回复组织 晶粒沿变形方向伸长，同时，晶粒内部出现动态回复所形成的等轴亚晶粒。 亚晶尺寸与稳态流变应力成反比，并随变形温度升高和变形速度降低而增大。 二、动态再结晶 低层错能金属 1. 应力—应变曲线 2.动态再结晶机制 大角度晶界的形成及其迁移 低应变速率，原晶界弓出形核 高应变速率，亚晶聚集形核 3.动态再结晶的组织结构 晶粒等轴，晶界锯齿状，晶粒内有被位错分割的亚晶 流变应力越大，动态再结晶后晶粒尺寸越小 §12－7 金属材料的热加工 一、热加工 二、热加工对金属组织和性能的影响 1．消除了某些铸造