第八章回复与再结晶.ppt

第八章 冷变形金属的回复与再结晶 第一节 冷变形金属在加热时的组织与性能变化 一 回复与再结晶 回复：冷变形金属在低温加热时，其显微组织无可见变化，但其物理、力学性能却部分恢复到冷变形以前的过程。 再结晶：冷变形金属被加热到适当温度时，在变形组织内部新的无畸变的等轴晶粒逐渐取代变形晶粒，而使形变强化效应完全消除的过程。 第一节 冷变形金属在加热时的组织与性能变化 二 显微组织变化（示意图） 回复阶段：显微组织仍为纤维状，无可见变化； 再结晶阶段：变形晶粒通过形核长大，逐渐转变为新的无畸变的等轴晶粒。 晶粒长大阶段：晶界移动、晶粒粗化，达到相对稳定的形状和尺寸。 第一节 冷变形金属在加热时的组织与性能变化 三 性能变化 1 力学性能（示意图） 回复阶段：强度、硬度略有下降，塑性略有提高。 再结晶阶段：强度、硬度明显下降，塑性明显提高。 晶粒长大阶段：强度、硬度继续下降，塑性继续提高， 粗化严重时下降。 2 物理性能 密度：在回复阶段变化不大，在再结晶阶段急剧升高； 电阻：电阻在回复阶段可明显下降。 第一节 冷变形金属在加热时的组织与性能变化 四 储存能变化（示意图） 1 储存能：存在于冷变形金属内部的一小部分（～10％）变形功。 弹性应变能（3～12％） 2 存在形式 位错（80～90％） 驱动力 点缺陷 3 储存能的释放：原子活动能力提高，迁移至平衡位置，储存能得以释放。 第一节 冷变形金属在加热时的组织与性能变化 五 内应力变化 回复阶段：大部分或全部消除第一类内应力，部分消除第二、三类内应力； 再结晶阶段：内应力可完全消除。 第二节 回复 一 回复动力学（示意图） 1 加工硬化残留率与退火温度和时间的关系 ln(x0/x)=c0texp(-Q/RT) x0 –原始加工硬化残留率；x－退火时加工硬化残留率； c0－比例常数；t－加热时间；T－加热温度。 第二节 回复 一 回复动力学（示意图） 2 动力学曲线特点 （1）没有孕育期； （2）开始变化快，随后变慢； （3）长时间处理后，性能趋于一平衡值。 第二节 回复 二 回复机理 1 低温回复（0.1－0.3Tm） 移至晶界、位错处 点缺陷运动 空位＋间隙原子 消失 缺陷密度降低 空位聚集（空位群、对） 第二节 回复 二 回复机理 2 中温回复? （0.3－0.5Tm） 异号位错相遇而抵销 位错滑移 位错缠结重新排列 位错密度降低 亚晶粒长大 第二节 回复 二 回复机理 ?3 高温回复（0.5Tm） 位错攀移（＋滑移） 位错垂直排列（亚晶界） 多边化（亚晶粒） 弹性畸变能降低。 第二节 回复 三 回复退火的应用 去应力退火：降低应力（保持加工硬化效果），防止工件变形、开裂，提高耐蚀性。 第三节 再结晶 一 再结晶的形核与长大 1 形核 亚晶长大形核机制 （变形量较大时） 亚晶合并形核 亚晶界移动形核（吞并其它亚晶或变形部分） 晶界凸出形核（变形量较小时） 晶界弓出形核，凸向亚晶粒小的方向 第三节 再结晶 一 再结晶的形核与长大 ? 驱动力：畸变能差 2 长大 方式：晶核向畸变晶粒扩展，直至新晶粒相互接触。 注：再结晶不是相变过程。 第三节 再结晶 二 再结晶动力学 （1）再结晶速度与温度的关系 v再＝Aexp(-QR/RT) （2）规律 开始时再结晶速度很小，在体积分数为0.5时最大，然后减慢。 第三节 再结晶 三 再结晶温度 1 再结晶温度：经严重冷变形（变形量70%）的金属或合金，在1h内能够完成再结晶的（再结晶体积分数95%）最低温度。 高纯金属：T再＝(0.2