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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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