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第九章 回复、再结晶与金属热加工 第九章回复、再结晶与金属热加工 9.1 概述 热量（散失） 机械功（塑性变形） 晶体内部缺陷→金属处于不稳定的 高能状态→有向低能转变的趋势 转变的三个阶段：回复 （recovery） 、再结晶 （recrystallization）和晶粒长大 （grain growth ） 回复与再结晶的用途：再结晶退火，去应力退火， 金属高温强度调整等。 本章重点：转变过程三个阶段中的组织、性能的变 化规律及主要影响因素。 9.2 冷变形金属加热时组织与性能变化 9.2.1 回复再结晶 （1） 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。 9.2.2 显微组织的变化 冷变形金属组织随加热温度及时间的变化示意图 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。 9.2.3 性能变化 （1）力学性能 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：回复阶段变化不大， 再结晶阶段急剧升 高； 电阻：由于点缺陷密度下 降，电阻在回复阶段 可明显下降。 9.2.4 储存能变化 （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）储存能存在形式 驱动力 位错（80～90％） 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。 9.2.4 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。 9.3 回复 9.3.1 回复动力学 （1）回复动力学曲线 （2）回复动力学特点 回复过程没有孕育期，随着退火的开始进行,发 生软化。 在一定温度下，开始变化快，随后变慢，直到最 后回复速率为零。 每一温度的回复程度有一极限值，退火温度越 高，这个极限值也越高,而达到此极限所需时间 则越短。 回复不能使金属性能恢复到冷变形前的水平。 9.3.2 回复过程及机制 一般认为是点缺陷和位错在退火过程中发生运 动，从而改变了它们的组态和分布。 低温回复：回复的机制主要是过剩空位的消失，趋向于 平衡空位浓度。 中温回复：其主要机制是位错滑移，导致位错重新组 合；异号位错会聚而互相抵消以及亚晶粒长 大，位错密度降低。 高温回复：回复机制是包括攀移在内的位错运动和多边 化，以及亚晶粒合并，弹性畸变能降低。 攀移：刃型位错沿垂直于滑移面的方向运动，沿攀移后所 在的