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第九章 回复和再结晶 余方新 * 变形金属加热时显微组织的变化 9.1 回复 9.1.1 储存能的释放 回复（再结晶）的影响因素 9.1.2 电阻和密度的回复 9.1.3 机械性能的回复 9.1.4 回复动力学 9.1.5 回复过程组织的变化 9.2 再结晶 9.2.1 再结晶的基本规律 （1）需超过一最小形变量——εc。 （2）随ε↑,T再↓；但当ε大到一定值后,T再趋于一稳定值。 （3）再结晶刚完成时的d取决于ε而和T关系不大。 （4）原始d0↑，要获得相同的T再的ε越大。 （5）Tdef↑，要获得相同程度的应变硬化所需的ε↑。 （6）新晶粒不会长入取向相近的形变晶粒中。 （7）再结晶后继续加热，d↑（此为长大问题）。 9.2.2 再结晶动力学 9.2.3 再结晶和回复的关系 9.2.4 再结晶的形核 9.2.6 第二相粒子的作用 9.2.7 再结晶时的脱溶 9.3 晶粒正常长大及二次再结晶 9.3.1 晶粒正常长大 9.3.2 退火孪晶 9.3.3 晶粒的非正常长大 9.4 再结晶织构 9.4.3 再结晶织构形成的理论 9.5 热加工过程的回复和再结晶 9.5.1 动态回复 9.5.2 动态再结晶 本章小结 9.3.1.3 织构和表面对晶粒长大的影响 若一次再结晶后形成很锋锐的织构，因晶粒之间取向差不大（少于10°)，这样的晶界能较低。由于晶粒长大的驱动力是界面能，所以存在强织构时，阻碍晶粒的长大，这种影响称为织构抑制。 对薄板材，当很多晶粒长大到其尺寸横跨板材厚度时，长大的晶粒两面都暴露于表面，这些晶粒的长大变成了二维长大。露在自由表面上的晶界由于晶界张力与表面张力平衡而形成表面蚀沟，这些蚀沟总是与晶界的瞬间位置相连，它随晶界移动而移动，结果对晶界产生钉扎作用。这种影响称为厚度抑制。 出现的条件：在一些中、低层错能的FCC金属的退火组织中。 如：银，黄铜、铜、不锈钢、镍等。 组织特征 黄铜 孪晶关系是60°111，孪晶界是共格的{111}面 形成过程及能量变化 孪晶形成时，界面面积虽增加；但孪晶界面能很低，所以总自由能是降低的。 现象 特点： 1）必须超过一个十分确定的最低温度才会发生； 2）大晶粒是由原来的一次再结晶晶粒经历一定孕育期后长大而成，这些长大的晶粒比一次再结晶晶粒尺寸大得多； 3）这些晶粒的晶体学位向一定偏离一次再结晶织构。 Fe-Si合金二次再结晶 发生条件：有某些因素抑制晶粒的正常长大，当这些抑制因素在局部被打破。 如图：Fe－3%Si合金含MnS杂质时，在930℃出现晶粒突然长大50倍。 1. 无MnS的高纯金属 2. 含MnS的合金异常长大 3. 含MnS的合金正常长大 Al-1%Mn合金中出现的二次再结晶 水平虚线是铝板的厚度。第二相例子的溶解温度在625℃，在650℃退火没有粒子的析出，晶粒均匀长大；600℃退火，粒子均匀钉扎，晶粒难以生长；625℃退火时，正好在第二相的溶解温度附近，少数区域粒子溶解，晶粒得以充分生长，见垂直的虚线，而大部分区域仍受粒子钉扎。 再结晶织构的概念： 具有形变织构的材料在再结晶退火时会再度获得织构，这称为再结晶织构或退火织构。再结晶织构可能和原来的形变织构一致，但更经常和原来的形变织构完全不同。 9.4.1 典型金属和合金的再结晶织构 面心立方金属的再结晶织构 铝中的立方织构{001}100和R{124}21-1织构（高层错能）； 铜中的立方织构、{236}38-5织构(孪晶产生，层错的影响)、高斯织构{110}001； Johnson-Mehl模型 假设： 1）形核率不随时间变化； 2）形核地点在整个体积内随机分布； 3）所有核心的长大速度相同，不随时间变化； 4）核心在相碰处停止长大； 导出三维长大动力学方程 f为形状因子，N—形核率，G—长大速度 ——Johnson-Mehl方程 实际上N和G随t而变，公式要修正。假定形核率N随时间增加而下降，其形式为 a、v为常数则 ——J-M-Avrami方程 通过实验测出X-t的关系确定两重要参数B、n 铝在0℃经40%形变量轧制后，在不同温度退火的动力学曲线，可测动力学方程中的B、n值 等温再结晶的动力学方程 ①其中δ表示板状核心厚度或丝状核心截面半径 再结晶动力学影响因素 1）形变量 变形量增大，使储存能及形核位置增加，加速再结晶 铝的再结晶形核和长大激活能与形变量的关系； 2）形变方式 单晶体易滑移阶段变形不会产生再结晶形核所需要的“位向梯度”，进而只产生回复而不发生再结晶。 压缩变形的影响不如拉伸变形的影响大，在同样的变形量下，拉伸变形比压缩变形材料的再结晶温度低 3）晶粒取向 变形晶粒的储存能大小取决于开动的滑移系的多少及交互作用的大小，即取决于晶粒的原始