第二章 §3金属及合金的回复及再结晶.ppt

§3 金属及合金的回复与再结晶 形变金属与合金在加热过程中的变化 1. 组织转变的原因： T Ac1 ：相变驱动力（体积自由能） T Ac1 ：形变储存能（晶格畸变能80~90%） 形变后的不稳定组织 2 组织与性能的变化 根据组织变化不同，分为三个阶段： 回复 再结晶 晶粒长大 二 回复 1 定义：冷变形后的金属在加热温度不高时，其光学组织未发生明显改变时所产生的某些亚结构和性能的变化过程。 2 特点： ① 加热T低：T回 = (0.25~0.3)T熔； ② 显微组织无明显变化： ③ 晶粒内部亚结构发生变化： Ⅰ 点缺陷↓ ↓ ； ④ 性能变化： HB、σ略 ↓ ，δ、ψ略↑；R↓↓； 原因：晶格畸变↓ ⑤ 内应力↓ ↓ 力性变化不大，理、化性能变化较大； 加工硬化基本保持。 三、 再结晶及晶粒长大 （一） 再结晶定义及特点 1 定义：冷变形金属在低于固态相变温度的较高温度下，通过新晶核的形成与长大，由畸变晶粒变为等轴晶粒的过程。 2 特点： ① 加热温度较高：TT再 T再≈0.4T熔；实际: +100~200℃ ② 显微组织显著变化 —等轴无畸变新晶粒； ③ 亚结构：位错密度大大降低； ④ 性能显著变化： HB、σ↓↓；δ、ψ↑↑ ⑤ 内应力完全消除。 3 影响T再的因素 ① T熔 ： T熔↑， T再↑ 如：Fe: 1538 ℃ → 450℃; Pb(Sn): 300℃(200℃) → 0℃; W: 3300℃ →1100~1200℃ 原因：原子间结合力强，难扩散 ② 纯度：纯度↓，杂质% ↑ ， T再↑ ③ 变形程度： 变形程度↑，T再↓ 原因： 储存能↑，驱动力↑ （二） 晶粒长大 随T↑，t↑，晶粒长大 1 驱动力： 界面能 2 长大方式： ① “大吃小”； ② 晶界拉直: 120°，近六边形（直晶界最稳定，自发过程）。 （三） 影响再结晶晶粒度的因素 （1）加热温度： T↑，d ↑ 原因：原子扩散能力强、 晶界易迁移 （2）预先变形量：均匀度 ε= 10~90%：ε↑, d↓ ε= 2~10%：异常长大 ε 90%：异常长大 原因： 驱动力因素 形核因素 形变织构因素 二次再结晶：形变量很大时(90~95%)或在较高温度下某些晶粒的异常长大过程。 └ 避开临界变形量 （2~10%） （3）合金元素、杂质及第二相质点均阻碍晶界运动→细化； 分布愈弥散、细小、量多→细化效果好 （四）再结晶退火 目的： ① 中间退火：消除加工硬化； 冷拔铁铬铝电阻丝生产中： 氢气保护再结晶退火 ② 无相变金属的细晶强化（如Al、Cu等）： 冷塑变 + 再结晶退火→细化的再结晶晶粒 四、 金属的热加工 （1）热加工与冷加工区别 （2）热加工对组织与性能影响 a. 金属热加工与冷加工的概念 热加工：T T在； 冷加工： T T在； 冷热加工的相对性 例：W 在1000℃非热加工； Sn、Pb 在室温为热加工； b.热加工对组织、性能的影响 钢材的热锻与热轧 1 消除铸态组织缺陷： （1）气孔、疏松、微裂纹的焊合； ——宏观组织致密化； （2）破碎粗大的铸态晶粒；再结晶过程 ——晶粒细化； （3）减轻枝晶偏析 实际热加工温度远高于再结晶温度 ——成分均匀化 └ 塑韧性↑，热加工组织优于铸态 改善第二相、夹杂的分布 纤维组织（流线） ：铸态组织的 枝晶偏析、夹杂物分布沿加工方向细碎延伸形成的组织。 ——使流线与力性方向分布合理 3 缺陷：存