材料物理基础-第六章_3_2012.pdf

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材料物理基础-第六章_3_2012

6.3 回复与再结晶 (Recovery and recrystallization) §6.3.1 引言 •金属和合金塑性变形后,内部组织结构与性能发生变化;空位、位错 等缺陷密度增加,畸变能升高;处于热力学不稳定的高自由能状态 •经塑性变形的材料具有自发恢复到变形前低自由能状态的趋势;当对 冷变形金属加热,将发生 回复  再结晶  晶粒长大 过程 什么是回复? 再结晶? 晶粒长大? 回复:新的无畸变晶粒出现前,亚结构和性能变化的过程 再结晶:出现无畸变的等轴新晶粒、取代变形晶粒的过程 晶粒长大:再结晶后,晶粒继续长大的过程 1 ①冷变形金属加热时的组织变化 加热温度升高或保温时间延长 • 回复阶段:不发生大角度晶界迁移,晶粒形状和大小与变形态相同, 保持纤维状或扁平状,光镜看不出变化 • 再结晶阶段:在畸变度大的区域产生新的无畸变晶粒核心,逐渐消耗周围变形 基体而长大,直到形变组织完全改组为新的、无畸变细等轴晶 • 晶粒长大阶段:在晶界表面能驱动下,新晶粒互相吞食而长大, 达到该条件下较稳定的尺寸 2 ②性能变化 • 强度与硬度:回复阶段硬度变化小, 再结晶阶段显著下降;与位错机制有 关,回复阶段变形金属保持高位错密 度,再结晶后位错密度显著降低 • 电阻:回复和再结晶阶段均明显下 降;与晶体点阵中的点缺陷(空位、 间隙原子)密切相关,点缺陷浓度 明显减小导致电阻率显著下降 • 内应力:(低温)回复阶段,宏观内应力(第一类)可消除; 再结晶阶段,可消除微观内应力(第二、三类) • 亚晶粒尺寸:回复前期,亚晶粒尺寸无明显变化;回复后期,亚晶粒尺寸显著增大 • 密度:回复阶段,平缓增大;再结晶阶段,明显增高; 与点缺陷数目减小和位错密度降低有关 3 §6.3.2 回复 ①概况 • 回复概念 : 回复:新的无畸变晶粒出现前,亚结构和性能变化的过程  在加热温度较低时(0.4Tm 以下),储存能部分释放, 因点缺陷和位错的迁移而导致某些晶体性质变化  回复过程是热激活过程,转变速度取决于原子活动能力 • 回复过程组织性能变化 :  显微组织基本无变化,亚结构发生改变。在电镜下可看到位错胞状 组织转变为亚晶,位错密度下降较小,点缺陷密度下降明显  宏观残余应力完全消除,微观残余应力部分消除  力学性能变化不大,如硬度和流变应力无明显变化;物理性能变化 明显:如电阻率明显降低 4 • 回复的工程应用  冷变形金属经回复后内应力得到很大程度消除,同时又能保持 冷变形硬化效果;因此,称回复退火为去应力退火  工程上,对冷冲件、冷拉钢丝、弹簧及锻件,还有一些铸件, 焊接件及切削件,均需进行去应力退火 5 ② 回复动力学 • 回复特点  驰豫过程  与热激活有关: 无孕育期; 初期回复速率大  逐渐变慢  趋近于零; 每一温度的回复程度有一极值; 预变形量愈大,起始回复速率愈快  回复过程可用反应方程表达: dx cx dt 变形量相同的铁在不同温度下 x : 变形导致的性能增量的残留量 的屈服强度的回复动力学曲线

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