第六章 回复与再结晶 PPT
合集下载
回复与再结晶ppt
金属材料的回复与再结晶
金属材料在高温或高压下发生塑性变形，随后在较低的温度 或压力下发生再结晶，改变晶格结构和相变，提高材料的强 度和韧性。
半导体材料的回复与再结晶
半导体材料在高温或高压下的回复过程中，通过晶格结构的 变化和缺陷的修复，材料的电学性能得到改善。
THANKS
谢谢您的观看
汇报的目的和背景
汇报目的
本次汇报旨在探讨回复与再结晶对金属材料性能的影响以及应用方面的研究 进展。
背景
随着工业和科技的发展，金属材料在各个领域的应用越来越广泛，而回复与 再结晶作为金属材料热处理过程中的重要环节，对于提高金属材料的综合性 能具有重要意义。
02
回复
回复的定义和特点
回复是指一种物质在受到外部刺激（如温度、压力、电磁波 等）后，产生的某种反应或变化。
对回复与再结晶未来发展的展望
探索新的回复与再结晶技术，提高材料的综合 性能和可靠性，以满足现代科技和工业发展的 需求。
加强回复与再结晶基础理论的研究，深入探讨 材料在回复与再结晶过程中微观结构和物理性 质的演变规律。
研究新型材料在回复与再结晶过程中的行为和 特性，拓展回复与再结晶理论的应用范围。
对回复与再结晶具体案例的分析
升温
将金属加热到一定温度，使其发生再结晶 。
形核
在金属中形成新的晶核。
晶粒细化
通过控制温度和变形量，细化晶粒，提高 金属性能。
长大
新晶核逐渐长大，形成新的晶粒组织。
04
回复与再结晶的关系
回复与再结晶的联系
两种现象都与材料在高温下发生的物理性质变化有关。 两种现象都受到材料内部结构的影响。
回复与再结晶的区别
回复的特点是具有滞后性和不完全性。即，回复是在外部刺 激作用下的一个过程，需要一定的时间和能量，且回复的程 度往往不能完全恢复到初始状态。
金属材料在高温或高压下发生塑性变形，随后在较低的温度 或压力下发生再结晶，改变晶格结构和相变，提高材料的强 度和韧性。
半导体材料的回复与再结晶
半导体材料在高温或高压下的回复过程中，通过晶格结构的 变化和缺陷的修复，材料的电学性能得到改善。
THANKS
谢谢您的观看
汇报的目的和背景
汇报目的
本次汇报旨在探讨回复与再结晶对金属材料性能的影响以及应用方面的研究 进展。
背景
随着工业和科技的发展，金属材料在各个领域的应用越来越广泛，而回复与 再结晶作为金属材料热处理过程中的重要环节，对于提高金属材料的综合性 能具有重要意义。
02
回复
回复的定义和特点
回复是指一种物质在受到外部刺激（如温度、压力、电磁波 等）后，产生的某种反应或变化。
对回复与再结晶未来发展的展望
探索新的回复与再结晶技术，提高材料的综合 性能和可靠性，以满足现代科技和工业发展的 需求。
加强回复与再结晶基础理论的研究，深入探讨 材料在回复与再结晶过程中微观结构和物理性 质的演变规律。
研究新型材料在回复与再结晶过程中的行为和 特性，拓展回复与再结晶理论的应用范围。
对回复与再结晶具体案例的分析
升温
将金属加热到一定温度，使其发生再结晶 。
形核
在金属中形成新的晶核。
晶粒细化
通过控制温度和变形量，细化晶粒，提高 金属性能。
长大
新晶核逐渐长大，形成新的晶粒组织。
04
回复与再结晶的关系
回复与再结晶的联系
两种现象都与材料在高温下发生的物理性质变化有关。 两种现象都受到材料内部结构的影响。
回复与再结晶的区别
回复的特点是具有滞后性和不完全性。即，回复是在外部刺 激作用下的一个过程，需要一定的时间和能量，且回复的程 度往往不能完全恢复到初始状态。
第6章：金属及合金的回复与再结晶
第六章：金属及合金的回复与再结晶1．回复和再结晶的概念：形变后的金属和合金处于不稳定的高自由能状态，具有一种向着形变前低自由能状态自发恢复的趋势，因此，只要动力学条件允许，例如温度较高，原子具有相当的扩散能力时，形变后的金属和合金就会自发的向着自由能降低的方向转变。
进行这种转变的过程称回复和再结晶。
前者是指在较低温度下或在较早阶段所发生的转变过程；后者则指在较高温度下或较晚阶段发生的过程。
2．退火：将金属材料加热到某一规定温度，并保温一段时间，而后缓慢冷却至室温的一种热处理过程。
其目的在于足够提高金属材料组织和结构的热力学稳定性，以保证所要求的各种性能指标，形变金属和合金的退火主要由回复、再结晶和晶粒长大三个过程综合组成的。
3．形变金属或合金退火过程中发生的一般变化：①显微组织的基本变化回复阶段：显微组织的基本变化看不出任何变化，晶粒保持伸长状或扁片状；再结晶阶段：形变晶粒内部发生了新晶粒的生核和成长过程，直到形变组织完全改组为新的等轴晶粒；晶粒长大阶段：新晶粒逐步相互吞食而长大，直到一个较为稳定的尺寸。
②储存能的变化供金属和合金形变而施加的外部能量有相当一部分以弹性能和缺陷能的形式储存在金属内部，这一部分储存能在加热退火过程中应释放出来，成为回复和再结晶的推动力。
③性能的变化硬度、强度变化：回复过程中，位错密度的减小有限，只有达到再结晶阶段时，位错密度才会显著下降，因此回复阶段强度变化有限，再结晶阶段变化很大。
电阻、密度变化：在回复阶段，点缺陷密度显著下降，因此回复阶段电阻显著减小，密度逐步增大。
总之，回复过程中，硬度和强度等力学性能等变化率很小，而电阻和密度等一些物理性能变化率却相当大；再结晶过程中，各种变化都是比较剧烈的。
4．回复机理：5．再结晶与相变：再结晶形似相变，但并非相变。
一般来说，再结晶前后各晶粒的晶体类型不变，成分也不变。
从转变过程来看与相变有很多相似之处。
相变是自由能较低的新相在自由能较高的旧相中进行生核和成长的过程，驱动力是体积自由能差，阻力主要来自异相间的界面能；而再结晶则是无畸变能或畸变能较低的晶粒在畸变能较高的基体中进行生核和成长的过程，驱动力是畸变能差，阻力则来自晶界能。
《回复和再结晶》PPT课件
精选ppt
20
(二) 再结晶动力学
再结晶动力学：取决于形核率N和长大速率G的大小。 纵坐标表示已再结晶晶粒分数，横坐标表示保温时 间。 结晶动力学曲线表示T—φR—t关系曲线,其特 点：
(1) 恒温动力学曲线呈“S”形 (2) 有一孕育期 (3)等温下,再结晶速度呈现“慢、快、慢”的特点
精选ppt
5.退火工艺参数：加热速度过于缓慢或极快时， TR上升；当变形程度和保温时间一定，退火温 度越高，再结晶速度快；在一定范围内延长保 温时间，TR降低。
精选ppt
27
(四) 再结晶后晶粒大小
再结晶晶粒的平均直径d与形核率u及长大速度I之间的关
系如下：
d
常数（ I
1
）4uຫໍສະໝຸດ 影响再结晶后晶粒大小的因素：
GEsd dV A Es2r
显然．若晶界弓出段两端a、b固定，且γ值恒定，则 开始阶段随ab弓出弯曲，r逐渐减小、ΔG值增大。 当r达到最小值(r＝ab/2＝L)时， Δ G将达到最大值。 此后，若继续弓出，由于r的增大而Δ G减小，于是， 晶界将自发地向前推移。因此，一般段长为2L的晶 界，其弓出形核的能量条件为Δ G < 0，即：
精选ppt
3
加热时冷变形金属显微组织发生变化
精选ppt
4
性能变化
冷变形金属在退火过程中的性能和能量变化如下 图所示：
精选ppt
5
1.力学性能
(1) 硬度（hardness）和强度（strength）:回 复阶段,变化不大,再结晶下降较大
(2) 塑性:回复阶段,变化不大; 再结晶阶段上升； 粗化后下降。
(三) 再结晶温度
再结晶温度：冷变形金属开始进行再结晶最低温度。 测定方法：金相法：显微镜中出现第一颗新晶粒温度
回复与再结晶PPT课件
第33页/共45页
3.影响晶粒长大的因素 晶粒长大，是通过晶界处的原子扩散 迁移实现。
（1）温度 温度越高，晶界易迁移，晶粒易粗化。 （2）杂质与合金元素
异类原子吸附晶界处，降低晶界能，减少驱动力， 阻碍晶粒长大。
第34页/共45页
（3）第二相质点
第二相粒子越细小，数量越多，则阻碍晶粒长大能力越强。
章
组织与性能变化
三 性能变化
第 一 节
1 力学性能（示意图） 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，
加
粗化严重时下降。
热 2 物理性能
时
密度:在回复阶段变化不大，在再结晶阶段急剧升高；
的
电阻：电阻在回复阶段可明显下降。
位错缠结重新排列
第9页/共45页
第 八
第二节 回复
章
二 回复机理
第
二
节 3 高温回复（>0.5Tm）
回 复
位错攀移（＋滑移） 位错垂直排列（亚晶界）
多边化（亚晶粒） 弹性畸变能降低。
第10页/共45页
第 八 章
二 回复机理
第 二 节 回 复
第二节 回复
Smith W F. Foundations of Materials Science and Engineering. McGRAW.HILL.3/E
晶界能随R的变化导致的变化是
作用于晶界上的力，此力指向曲率
中心，
。所以晶界
移动的单位面积上的驱动力为
第29页/共45页
1．晶粒长大的驱动力
R
考虑到空间任一曲面情况下， 2来描述任意曲面晶界的驱动力
3.影响晶粒长大的因素 晶粒长大，是通过晶界处的原子扩散 迁移实现。
（1）温度 温度越高，晶界易迁移，晶粒易粗化。 （2）杂质与合金元素
异类原子吸附晶界处，降低晶界能，减少驱动力， 阻碍晶粒长大。
第34页/共45页
（3）第二相质点
第二相粒子越细小，数量越多，则阻碍晶粒长大能力越强。
章
组织与性能变化
三 性能变化
第 一 节
1 力学性能（示意图） 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，
加
粗化严重时下降。
热 2 物理性能
时
密度:在回复阶段变化不大，在再结晶阶段急剧升高；
的
电阻：电阻在回复阶段可明显下降。
位错缠结重新排列
第9页/共45页
第 八
第二节 回复
章
二 回复机理
第
二
节 3 高温回复（>0.5Tm）
回 复
位错攀移（＋滑移） 位错垂直排列（亚晶界）
多边化（亚晶粒） 弹性畸变能降低。
第10页/共45页
第 八 章
二 回复机理
第 二 节 回 复
第二节 回复
Smith W F. Foundations of Materials Science and Engineering. McGRAW.HILL.3/E
晶界能随R的变化导致的变化是
作用于晶界上的力，此力指向曲率
中心，
。所以晶界
移动的单位面积上的驱动力为
第29页/共45页
1．晶粒长大的驱动力
R
考虑到空间任一曲面情况下， 2来描述任意曲面晶界的驱动力
材料科学基础课件第六章金属及合金的回复与再结晶
二、储存能及内应力的变化
1.储存能的变化
冷变形造成的偏离平衡位置 大、能量较高的原子，在加热 过程中向能量较低的平衡位置 迁移，使内应力得以松弛，储 存能随之逐渐释放出来。
2.残余内应力的变化
在回复阶段，第一类内应力 得到较为充分的消除，第二类 或第三类内应力部分得到消除。
1－纯金属；2－不纯金属；3－合金。
回复机制：
空位与间隙原子的合并
①空位迁移到金属的自由表面或 晶界处而消失；
②空位与间隙原子合并，空位与 间隙原子同时消失；
③空位与位错发生交互作用而消 失；
④空位聚集成空位片，然后崩塌 成位错环而消失。
位错环
空位聚集成空位片，然后崩塌成位错环
第六章 金属及合金的回复与再结晶－§6.2 回复
2.中温回复
2.再结晶阶段的变化
硬度和强度显著下降，塑性和韧性 显著提高，电阻率显著地降低。
再结晶阶段位错密度下降明显，点 缺陷继续减少，导致上述性能变化。
冷拉伸变形后的工业纯铜在加 热时性能的变化
第六章 金属及合金的回复与再结晶－§6.2 回复
第二节 回复（Recovery）
回复是冷变形金属在较低温度加热时，在光学显微组织发生改变前所产 生的某些亚结构和性能变化的过程。
冷变形金属在加热过程中能量的释放
在再结晶阶段，因冷变形造成的残余内应力得以完全消除。
第六章 金属及合金的回复与再结晶－§6.1 冷变形金属在加热时的组织和性能变化
三、性能的变化
1.回复阶段的变化
硬度和强度略有下降，塑性和韧性 略有提高，电阻率较显著地降低，应 力腐蚀倾向显著减小。
回复阶段位错密度减少有限，但点 缺陷数量明显降低，导致上述性能的 变化。
6回复与再结晶
•
黄铜冷加工变形量达到C 38％ （a）黄铜冷加工变形量达到CW＝38％后的组织 580ºC保温3 （b）经580 C保温3秒后的组织
（a）可见粗大晶粒内的滑移线 ） （b）试样上开始出现白色小的颗粒，即再结晶出的新的晶粒 ）试样上开始出现白色小的颗粒，
580ºC保温4 （c）580 C保温4秒后的金相组织 580ºC保温8 （d）580 C保温8秒后的金相组织
加热时冷变形金属显微组织发生变化
黄铜再结晶和晶粒长大各个阶段的照片
•
退火时，由于温度升高原子的能动性增加， 退火时，由于温度升高原子的能动性增加，即原子的 扩散能力提高， 回复阶段只是消除了由由于冷加工应变 扩散能力提高，而回复阶段只是消除了由由于冷加工应变 能产生的残余内应力，大部分应变能仍然存在， 能产生的残余内应力，大部分应变能仍然存在，变形的晶 粒仍未恢复原状。所以，随着保温时间加长， 粒仍未恢复原状。所以，随着保温时间加长，新的晶粒核 心便开始形成并长大成小的等轴晶粒，这就是再结晶 再结晶的开 心便开始形成并长大成小的等轴晶粒，这就是再结晶的开 随着保温时间的加长或温度的升高， 始。随着保温时间的加长或温度的升高，再结晶部分愈来 愈多，直到原来的晶粒全部被新的小晶粒所代替。 愈多，直到原来的晶粒全部被新的小晶粒所代替。进一步 晶粒长大现象。 保温或升温，新晶粒尺寸开始增大，这就是晶粒长大现象 保温或升温，新晶粒尺寸开始增大，这就是晶粒长大现象。 可用下图为黄铜再结晶和晶粒长大各个阶段的照片来 说明退火过程中的这种变化本照片。 说明退火过程中的这种变化本照片。
（c）显示有更多新的晶粒出现 ） （d）粗大的带有滑移线的晶粒已完全被细小的新晶粒所取代，即完成了再结晶 ）粗大的带有滑移线的晶粒已完全被细小的新晶粒所取代，
《回复和再结晶》课件
回复的类型和特点
动态回复
发生在高温快速冷却过程中，晶格缺陷快速消失。
静态回复
发生在相对较低温度下，晶格缺陷比较稳定，回复速度较慢。
回复特点
包括晶粒形状恢复、细化晶粒、消耗应变能以及调整晶格结构等。
再结晶的过程和影响因素
1
晶粒长大
原先晶粒消失，新的晶粒长大，形成新的晶界。
2
再结晶温度
温度过高或过低都会影响再结晶的进行。
钢材再结晶
通过控制再结晶过程，可以调整 钢材的晶粒尺寸和结构，提高其 强度和耐腐蚀性。
半导体制造
回复和再结晶在半导体制造中起 到重要的作用，通过微结构调控 改善半导体器件性能。
总结与展望
通过本课件的学习，我们了解了回复和再结晶的概念、类型以及影响因素。 同时，我们也看到它们在材料加工、强化技术和材料改性中的重要应用。未 来，随着科学技术的发展，回复和再结晶将继续在材料科学领域发挥重要作 用。
3
应力状态
应力存在会抑制再结晶的发生。
回复和再结晶的应用
1 材料加工
通过控制回复和再结晶过程，可以改善材料的塑性和强度。
2 强化技术
再结晶可以改变材料的微观结构，提高其性能和使用寿命。
3 材料改性
回复和再结晶可以改变材料的结构和性能，满足特定需求。
实例分析
金属锻造
通过应用回复和再结晶技术，可 以改善金属锻件的塑性和韧性， 提高产品质量。
回复和再结晶 PPT课件
欢迎各位观众参加我们今天的演讲，本PPT课件将介绍回复和再结晶的概念、 类型、过程、影响因素以及应用，并通过实例分析，最终给出总结和展望。
回复与再结晶的概念
回复和再结晶是材料学中重要的两个概念。回复是材料在高温条件下晶格重 新排列，消除应力和调整晶体
第六章 回复与再结晶
σb
HB
δ
4 金属Ag经大变形量(70％)冷加工后，试样一端
浸入冰水中，一端加热至0.9Tm，过程持续1小时， 然后将试样冷至室温。试画出沿试样长度的组织与 硬度分布曲线，并简要说明之。 解答：Ⅰ. 温度T<T再，仅回复，硬度略有下降； II. 随T ↑，再结晶，硬度大大↓，且随T↑，再 结晶的体积％↑，HB↓； Ⅲ. 随温度↑，晶粒长大，晶界对位错运动阻 碍↓，故HB进—步↓。
2、（1）列举4种强化金属和合金的方法； （2）指出晶粒大小对材料的机械性能影响的特殊 性？如何获得细小的再结晶晶粒？ 答： (1)固溶强化、位错强化、晶界强化、第二相强 化； (2)在常温条件下，晶粒愈细小，金属的强硬度 愈高，塑韧性亦愈好。但高温下晶界强度低于晶 内，晶粒细小强度反而下降，但晶粒过于粗大会 降低塑性，故须采取适当粗的晶粒度 。
§6-2 回复
一 回复的定义及特点
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，但点缺陷以及某些亚 结构发生变化，使物理、化学性能大致恢复到 变形前，这一过程称为~。
2 回复特点
① 加热T低：T回 = (0.25~0.3)T熔； ② 显微组织无明显变化
——仍保留拉长、畸变的晶粒
§6-4 动态回复与动态再结晶
§6-5 金属的热加工
主要内容： （1）热加工与冷加工区别 （2）热加工对组织与性能影响 一 金属热加工与冷加工的概念
热加工与冷加工的本质差别
冷热加工的区分、衡量依据：
塑性变形T 是>还是< T再。
本质差别：塑性加工中是否有再结晶软化过 程，是否能在塑性变形的同时消除加工硬 化 例：W 在1000℃塑性变形非热加工；
§6-1 形变金属与合金在加热过程中的变化
材料的回复与再结晶
异号位错相遇而抵销 位错密度降低 位错滑移 位错缠结重新排列 亚晶规整化
12
3 高温回复机制 位错攀移和滑移！
位错攀移（＋滑移） 多边化（亚晶粒）
位错垂直排列（亚晶界） 弹性畸变能降低。
13
回 复 动 力 学 recovery kinetics
m r R m 0
R — 屈服强度回复率 m — 变形后屈服强度 r — 回复后屈服强度 0 — 原始态的屈服强度
(e)
(f)
（f）则是在700º C保温10分后晶粒 8 长大的情形。
晶粒大小
退火温度愈高晶 粒长得愈大，拉 伸强度下降得愈 多，塑性则增加 得愈多。
拉伸强度
退火温度与黄铜 强度、塑性和晶 粒大小的关系
拉伸强度
延展性
退火温度
9
5.2 回复recovery
• 回复是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位 错近距离迁移而引起的晶内某些变化。如空位与其他缺 陷合并、同一滑移面上的异号位错相遇合并而使缺陷数 量减少等。
由于位错运动使其由冷塑性变
形时的无序状态变为垂直分布， 形成亚晶界，这一过程称多边 形化 polygonization。
10
回复机理 recovery mechanism
1 低温回复机制 点缺陷的运动！
点缺陷运动
移至晶界、位错处 空位＋间隙原子 消失 空位聚集（空位群、对）
缺陷密度降低
11
2 中温回复机制 位错滑移！
grain growth
2
冷变形金属在加热时的组织变化
recovery
recrystallization
grain growth
• 回复recovery是指新的无畸变晶粒出现前所产 生的亚结构和性能变化的阶段，在金相显微镜 中无明显变化，仍保持原有的变形晶粒形貌， 若通过TEM，则可观察到位错组态或亚结构已 开始发生变化。
回复与再结晶ppt
华为公司通过不断优化研发流程，实现了从需求收集到 产品发布的快速迭代。这种方法缩短了产品研发周期， 提高了研发效率，同时降低了研发成本。此外，华为还 通过引入敏捷开发方法，提高项目管理效率和团队协作 能力。
06
结论
本报告的主要观点
经过对市场和技术的分析，我们发现 回复与再结晶技术具有巨大的潜力。
VS
再结晶
当回复后的金属继续加热到更高的温度范 围时，由于热激活作用，发生有利的晶界 移动，使原始的变形晶粒通过晶界向新的 、未变形的晶粒转化，这种现象被称为再 结晶。
回复与再结晶的重要性
1 2
金属加工过程中的重要阶段
在金属材料的加工过程中，回复与再结晶是重 要的物理冶金过程，对材料的最终组织和性能 有重要影响。
建立完善的标准体系，加强对回复与再结晶技 术的监管和评估，确保技术的安全性和可靠性 。
建议
1
鼓励企业加大研发投入，提高回复与再结晶技 术的核心竞争力。
2
加强产学研合作，推动技术成果转化和应用。
3
政府可以出台相关政策，对回复与再结晶技术 的发展给予支持，引导资金、人才等资源向该 领域集聚。
THANKS
改善材料性能
适当的回复和再结晶可以有效地改善材料的韧 性、延展性和加工性能。
3
调整材料加工工艺
通过控制回复和再结晶过程，可以调整材料的 加工工艺，提高生产效率和产品质量。
报告的结构
引言
简要介绍回复与再结晶 的重要性和本报告的目 的和内容。
金属变形与回 复
详细介绍金属变形的基 本原理、回复现象及其 影响因素等。
回复与再结晶技术能够有效提高产品的质 量和稳定性，降低生产成本，并减少对环 境的影响。
未来，随着技术的不断进步和应用 领域的拓展，回复与再结晶技术将 具有更加广泛的应用前景。
06
结论
本报告的主要观点
经过对市场和技术的分析，我们发现 回复与再结晶技术具有巨大的潜力。
VS
再结晶
当回复后的金属继续加热到更高的温度范 围时，由于热激活作用，发生有利的晶界 移动，使原始的变形晶粒通过晶界向新的 、未变形的晶粒转化，这种现象被称为再 结晶。
回复与再结晶的重要性
1 2
金属加工过程中的重要阶段
在金属材料的加工过程中，回复与再结晶是重 要的物理冶金过程，对材料的最终组织和性能 有重要影响。
建立完善的标准体系，加强对回复与再结晶技 术的监管和评估，确保技术的安全性和可靠性 。
建议
1
鼓励企业加大研发投入，提高回复与再结晶技 术的核心竞争力。
2
加强产学研合作，推动技术成果转化和应用。
3
政府可以出台相关政策，对回复与再结晶技术 的发展给予支持，引导资金、人才等资源向该 领域集聚。
THANKS
改善材料性能
适当的回复和再结晶可以有效地改善材料的韧 性、延展性和加工性能。
3
调整材料加工工艺
通过控制回复和再结晶过程，可以调整材料的 加工工艺，提高生产效率和产品质量。
报告的结构
引言
简要介绍回复与再结晶 的重要性和本报告的目 的和内容。
金属变形与回 复
详细介绍金属变形的基 本原理、回复现象及其 影响因素等。
回复与再结晶技术能够有效提高产品的质 量和稳定性，降低生产成本，并减少对环 境的影响。
未来，随着技术的不断进步和应用 领域的拓展，回复与再结晶技术将 具有更加广泛的应用前景。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三ຫໍສະໝຸດ 亚结构的变化四、回复退火的应用
回复退火在工程上称之为去应力退火，使冷加工 的金属件在基本保持加工硬化状态的条件下降低其 内应力（主要是第一类内应力），以避免或减轻变 形并改善工件的耐蚀性。
第三节 再 结 晶
冷变形后的金属加热到一定温度或保温足够时 间后，在原来的变形组织中产生了无畸变的新晶粒， 位错密度显著降低，性能也发生显著变化，并恢复 到冷变形前的水平，这个过程称为再结晶 （recrystallization）。
A — 纯金属 B — 不纯金属 C—合 金
由于杂质原子和 合金元素阻碍再结 晶的形核和长大， 推迟再结晶过程， 从而使不纯金属和 合金中的储能在再 结晶开始以前能通 过回复而较多地释 放出来。
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问
三、性能及其他指标的变化
加热过程中变形金属的性能变化
由于金属工件或材料各部分的不均匀变形所引起的，它是整个 物体范围内处于平衡的力。 2. 微观内应力（第二类内应力）
由于晶粒或亚晶粒变形不均匀而引起的，它是在晶粒或亚晶粒 范围内处于平衡的力。 3. 点阵畸变（第三类内应力）
由于工件在塑性变形中形成的大量点阵缺陷（如空位、间隙原 子、位错等）引起的。只在晶界、滑移面等附近不多的原子群范 围内维持平衡，作用范围是几十至几百纳米。
第六章 金属及合金的回复与再结晶
第一节 形变金属与合金在退火过程中的变化
金属和合金经塑性变形后，内部组织结构与各项 性能均发生相应变化，并产生大量晶体缺陷（位错、 空位等），变形金属中还储存了相当数量的弹性畸变 能，使其处于热力学不稳定的高自由能状态。因此， 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。当冷变形金属加热时会发生回复、再结晶 和晶粒长大等过程。
金属的最低再结晶温度与其熔点之间存在经验关系： T再 ≈ Tm (K)
对于工业纯金属，值为 0.35～0.4； 对于高纯金属，值为 0.25～0.35 甚至更低。
影响再结晶温度的因素
1. 变形程度
随着冷变形程度的增加，储能也增多，再结晶的驱动力 越大，再结晶温度越低。但当变形量增大到一定程度后， 再结晶温度基本上稳定不变了。
在给定温度下发生再结晶需要一个最小变形量（临界变 形度）。低于此变形度，不发生再结晶。
2. 原始晶粒尺寸
在其他条件相同的情况下，原始晶粒越细小，冷变形时 加工硬化率大，储能高，再结晶温度则较低。此外，晶界 往往是再结晶形核的有利区域，故再结晶形核率和长大速 率均增加，再结晶温度也被降低。
3. 微量溶质原子
层错能：产生单位面 积层错所需的能量。
一般在大的变形度下发生。可能有两种方式： （1）亚晶合并形核（适于高层错能金属） （2）亚晶界移动形核（适于低层错能金属）
两种方式都是通过消耗周围的高能量区长大成为 再结晶晶核。因此，随着变形度的增大，会产生更 多的高能量区，从而有利于再结晶晶核的形成。
2. 晶界凸出形核机制
微量溶质原子的存在能显著提高再结晶温度。
界面移动的方向总是背离界面曲率中心，向着畸 变区域推进。直到全部形成无畸变的等轴晶粒为止， 再结晶即告完成。
二、再结晶温度及其影响因素
再结晶温度：经过严重冷变形（变形度在70%以上）的金 属，在约1h的保温时间内能够完成再结晶（＞95%转变量） 的温度。
再结晶不是相变，没有一个恒定的转变温度。因此再结 晶温度不是一个物理常数，而是随条件的不同（如变形程 度、材料纯度、退火时间等），可以在一个较宽的范围内 变化。
一、退火温度和时间对回复过程的影响
回复过程是 原子的迁移扩 散过程。
二、回复机制
一般认为，回复是空位和位错在退火过程中发生运 动，从而改变了它们的数量和组态的过程。
回复阶段的加热温度不同，冷变形金属的回复机制 各异。
1. 低温回复
低温回复主要与点缺陷（空位和间隙原子）的迁移 有关。
点缺陷运动的结果，使点缺陷密度明显下降。
第二节 回 复
回复（recovery）是指冷塑性变形的金属在加热时， 在光学显微组织发生改变前（即在再结晶晶粒形成前） 所产生的某些亚结构和性能的变化过程。
冷变形金属在回复阶段，金属的变形晶粒形态并未 发生任何变化，但是金属的一些性能如内应力、密度、 电阻率等则有明显的变化。这是由于在比晶粒更微观 的结构层次上与这些性能相关的点阵缺陷密度和组态 变化的结果。
对于变形程度较小（约小于40%）的金属，其再结晶 晶核常以晶界凸出方式形成，即应变诱导晶界移动或称 为晶界弓出形核机制。
晶界凸出形核
再结晶退火时，晶界中的某一段向亚晶粒细小、位 错密度高的一侧弓出。
（二）长 大
再结晶晶核形成之后，它就借界面的移动而向周 围畸变区域长大。
界面迁移的驱动力是无畸变的新晶粒与周围畸变 的母体（即旧晶粒）之间的应变能差。
再结晶的驱动力：储存能的降低（与回复的驱动力 相同）。
再结晶的特点
变形金属发生再结晶时，力学性能发生显著变 化，金属恢复到软化状态；变形储存能得到充分 释放；新的无畸变等轴晶完全取代了原畸变晶粒， 但是再结晶前后晶格类型不变，因此再结晶不是 相变。
一、再结晶晶核的形成与长大
（一）形 核
1. 亚晶长大形核机制
2. 中温回复
加热温度稍高时，会发生位错运动和重新分布。回复的 机制主要与位错的滑移有关，同一滑移面上的异号位错可 以相互吸引而抵消。
3. 高温回复
高温时，刃型位错可获得足够能量产生攀移，发生多边 化（或多边形化）。 多边化：冷变形金属加热时，原来处在滑移面上的位错通 过攀移和滑移，形成与滑移面垂直的亚晶界的过程。 多边化的驱动力：弹性应变能的降低。
一、显微组织的变化
二、储存能及内应力的变化
加热过程中变形金属的性能变化
回复阶段释放的储 存能较少，再结晶晶 粒出现的温度对应于 储能释放曲线的高峰。
在回复阶段，大部 分或全部的宏观内应 力可以消除，而微观 内应力只有通过再结 晶方可全部消除。
残余应力
金属在塑性变形过程中，外力所作的功大部分转化为热能， 但尚有一小部分（约占总变形功的10％）保留在金属内部，形成 残余内应力和点阵畸变。 1. 宏观内应力（第一类内应力）
回复退火在工程上称之为去应力退火，使冷加工 的金属件在基本保持加工硬化状态的条件下降低其 内应力（主要是第一类内应力），以避免或减轻变 形并改善工件的耐蚀性。
第三节 再 结 晶
冷变形后的金属加热到一定温度或保温足够时 间后，在原来的变形组织中产生了无畸变的新晶粒， 位错密度显著降低，性能也发生显著变化，并恢复 到冷变形前的水平，这个过程称为再结晶 （recrystallization）。
A — 纯金属 B — 不纯金属 C—合 金
由于杂质原子和 合金元素阻碍再结 晶的形核和长大， 推迟再结晶过程， 从而使不纯金属和 合金中的储能在再 结晶开始以前能通 过回复而较多地释 放出来。
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问
三、性能及其他指标的变化
加热过程中变形金属的性能变化
由于金属工件或材料各部分的不均匀变形所引起的，它是整个 物体范围内处于平衡的力。 2. 微观内应力（第二类内应力）
由于晶粒或亚晶粒变形不均匀而引起的，它是在晶粒或亚晶粒 范围内处于平衡的力。 3. 点阵畸变（第三类内应力）
由于工件在塑性变形中形成的大量点阵缺陷（如空位、间隙原 子、位错等）引起的。只在晶界、滑移面等附近不多的原子群范 围内维持平衡，作用范围是几十至几百纳米。
第六章 金属及合金的回复与再结晶
第一节 形变金属与合金在退火过程中的变化
金属和合金经塑性变形后，内部组织结构与各项 性能均发生相应变化，并产生大量晶体缺陷（位错、 空位等），变形金属中还储存了相当数量的弹性畸变 能，使其处于热力学不稳定的高自由能状态。因此， 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。当冷变形金属加热时会发生回复、再结晶 和晶粒长大等过程。
金属的最低再结晶温度与其熔点之间存在经验关系： T再 ≈ Tm (K)
对于工业纯金属，值为 0.35～0.4； 对于高纯金属，值为 0.25～0.35 甚至更低。
影响再结晶温度的因素
1. 变形程度
随着冷变形程度的增加，储能也增多，再结晶的驱动力 越大，再结晶温度越低。但当变形量增大到一定程度后， 再结晶温度基本上稳定不变了。
在给定温度下发生再结晶需要一个最小变形量（临界变 形度）。低于此变形度，不发生再结晶。
2. 原始晶粒尺寸
在其他条件相同的情况下，原始晶粒越细小，冷变形时 加工硬化率大，储能高，再结晶温度则较低。此外，晶界 往往是再结晶形核的有利区域，故再结晶形核率和长大速 率均增加，再结晶温度也被降低。
3. 微量溶质原子
层错能：产生单位面 积层错所需的能量。
一般在大的变形度下发生。可能有两种方式： （1）亚晶合并形核（适于高层错能金属） （2）亚晶界移动形核（适于低层错能金属）
两种方式都是通过消耗周围的高能量区长大成为 再结晶晶核。因此，随着变形度的增大，会产生更 多的高能量区，从而有利于再结晶晶核的形成。
2. 晶界凸出形核机制
微量溶质原子的存在能显著提高再结晶温度。
界面移动的方向总是背离界面曲率中心，向着畸 变区域推进。直到全部形成无畸变的等轴晶粒为止， 再结晶即告完成。
二、再结晶温度及其影响因素
再结晶温度：经过严重冷变形（变形度在70%以上）的金 属，在约1h的保温时间内能够完成再结晶（＞95%转变量） 的温度。
再结晶不是相变，没有一个恒定的转变温度。因此再结 晶温度不是一个物理常数，而是随条件的不同（如变形程 度、材料纯度、退火时间等），可以在一个较宽的范围内 变化。
一、退火温度和时间对回复过程的影响
回复过程是 原子的迁移扩 散过程。
二、回复机制
一般认为，回复是空位和位错在退火过程中发生运 动，从而改变了它们的数量和组态的过程。
回复阶段的加热温度不同，冷变形金属的回复机制 各异。
1. 低温回复
低温回复主要与点缺陷（空位和间隙原子）的迁移 有关。
点缺陷运动的结果，使点缺陷密度明显下降。
第二节 回 复
回复（recovery）是指冷塑性变形的金属在加热时， 在光学显微组织发生改变前（即在再结晶晶粒形成前） 所产生的某些亚结构和性能的变化过程。
冷变形金属在回复阶段，金属的变形晶粒形态并未 发生任何变化，但是金属的一些性能如内应力、密度、 电阻率等则有明显的变化。这是由于在比晶粒更微观 的结构层次上与这些性能相关的点阵缺陷密度和组态 变化的结果。
对于变形程度较小（约小于40%）的金属，其再结晶 晶核常以晶界凸出方式形成，即应变诱导晶界移动或称 为晶界弓出形核机制。
晶界凸出形核
再结晶退火时，晶界中的某一段向亚晶粒细小、位 错密度高的一侧弓出。
（二）长 大
再结晶晶核形成之后，它就借界面的移动而向周 围畸变区域长大。
界面迁移的驱动力是无畸变的新晶粒与周围畸变 的母体（即旧晶粒）之间的应变能差。
再结晶的驱动力：储存能的降低（与回复的驱动力 相同）。
再结晶的特点
变形金属发生再结晶时，力学性能发生显著变 化，金属恢复到软化状态；变形储存能得到充分 释放；新的无畸变等轴晶完全取代了原畸变晶粒， 但是再结晶前后晶格类型不变，因此再结晶不是 相变。
一、再结晶晶核的形成与长大
（一）形 核
1. 亚晶长大形核机制
2. 中温回复
加热温度稍高时，会发生位错运动和重新分布。回复的 机制主要与位错的滑移有关，同一滑移面上的异号位错可 以相互吸引而抵消。
3. 高温回复
高温时，刃型位错可获得足够能量产生攀移，发生多边 化（或多边形化）。 多边化：冷变形金属加热时，原来处在滑移面上的位错通 过攀移和滑移，形成与滑移面垂直的亚晶界的过程。 多边化的驱动力：弹性应变能的降低。
一、显微组织的变化
二、储存能及内应力的变化
加热过程中变形金属的性能变化
回复阶段释放的储 存能较少，再结晶晶 粒出现的温度对应于 储能释放曲线的高峰。
在回复阶段，大部 分或全部的宏观内应 力可以消除，而微观 内应力只有通过再结 晶方可全部消除。
残余应力
金属在塑性变形过程中，外力所作的功大部分转化为热能， 但尚有一小部分（约占总变形功的10％）保留在金属内部，形成 残余内应力和点阵畸变。 1. 宏观内应力（第一类内应力）