第七章 回复与再结晶(新).

储存能的释放与性能变化
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 存在形式 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。
（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
1.概念：将变形金属加热到一个较低温度保温，以消除内应力，又称去 应力退火。 2.应用：回复退火主要用来除去内应力，冷变形后金属中存在的内应力 通常是有害的。
如：黄铜弹壳，为消除晶间应力腐蚀开裂，可用260℃退火去应力。
回复退火后，晶粒形状及σ ﹑ HV都无明显变化，只是内应力消除，
电阻率下降。
7.3 再结晶－－形核和长大过程
（3）高温回复（ TH >0.5Tm） 高温回复，原子活动能力进一步增强，位错除滑移外，还可攀移。主 要机制是多边化。冷变形后由于同号刃型位错在滑移面上塞积而导致点 阵弯曲，在退火过程中通过刃型位错的攀移和滑移，使同号刃型位错沿 垂直于滑移面的方向排列成小角的亚晶界，这个过程称为多边化。其驱 动力来自应变能的下降。
第七章 回复与再结晶

将冷变形后的金属加热到临界点以下 某温度区间，变形金属的组织、性能 会恢复到变形前的状态，这一过程称 为回复、再结晶。 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，在变形组织内部生成新的无畸 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。
定义：冷变形金属加热到一定温度后，在变形基体中重新生成无畸
变的新晶粒，性能恢复到原来的软化状态，这一过程称为再结晶. 驱动力：变形金属经回复后未被释放的储存能（相当于变形总储能 的90％）。
再结晶的 形核与长 大过程
再结晶的形核
形核机制：晶界弓出形核和亚晶形核。 （1）小变形量的弓出形核机制 小变形量时,各晶粒形变不均匀, 相邻晶粒的位错密度相差很大，变 形小的晶粒向变形度大的亚晶粒一侧弓出→形成无畸变晶核。
弓出形核机制示意图
(2）亚晶合并机制 当形变量比较大时，高层错能金属存在很多亚晶，易交滑移。
亚晶合并机制示意图
过程： ① 多边化。亚晶的“Y”过程 ② 相邻晶粒转动使小亚晶合并为大亚晶。 ③ 亚晶尺寸增大形成大角晶界。 ④ 大角晶界弓出形成再结晶核心。
（3）亚晶蚕食机制 一般变形量很大的低层错能金属扩展位错宽度大，不易束集，交滑 移困难，位错密度很高。


回复，再结晶只是针对经过冷塑变的材料而言； 再结晶过程没有发生真正意义的相变，再结晶与重结晶完全不同； 动力－－形变的储存能； 再结晶过程，其形变织构仍然存在 或保留原织构 或形成新的织构－－退火织构
7.1 形变金属及合金在退火过程中的变化 显微组织的变化
将冷塑性变形的金属材料加热到 0.5T熔温度附近，进行保温，随时间 的延长。第一阶段显微组织无变化，晶粒仍是冷变形后的纤维状，称 为回复阶段。第二阶段完全变成新的等轴晶粒，称为再结晶阶段。第 三阶段称为晶粒长大阶段。
3.微量溶质原子
微量的溶质原子的存在对再结晶有巨大的影响。溶质或杂质原子与位 错，晶界有交互作用，偏聚在位错及晶界处，对位错的运动及晶界的迁
移起阻碍作用，因此不利于再结晶的形核与长大，阻碍再结晶，使再结
晶温度升高。
4.原始晶粒尺寸
其他条件相同情况下，晶粒越细，变形抗力越大，冷变形后存储能越 多，再结晶温度越低。相同变形度，晶粒越细，晶界总面积越大，可供 形核场所较多，生核率也增大，再结晶速度加快。 5.分散相粒子 分散相粒子直径较大，离子间距较大的情况下，再结晶被促进；而 小的粒子尺寸和小的粒子间距，再结晶被阻碍。 原因？
多边化前后位错的排列情况 (a) 多边化前 (b)多边化后
刃型位错的滑移和攀移过程
回复动力学
研究回复动力学，可以了解冷变形金属在回复过程中的性能、回复程
度与时间的关系，从而更好的控制回复过程。
经拉伸变形的纯铁在不同温度下加热时，屈服强度 的回复动力学曲线 如何解释图中的现象？
回复退火——去应力退火
再结晶动力学 影响再结晶的因素
1.温度 加热温度越高，再结晶转变速度越快，完成再结晶所需的时间也 越短。 再结晶温度：通常是指金属经较大塑性变形后加热1小时，发生再结 晶体积达95%所需的温度。一般将发生5%再结晶时的温度称为开始
再结晶温度。
纯金属：T再=（0.35~0.45）Tm 2.变形程度 变形程度越大，存储能也越多，再结晶驱动力也越大，因此再结 晶温度也越低，同时再结晶速度也越快。
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再结晶后晶粒大小 （1）变形度的影响
①不能相变细化的金属，可以再结晶细化。
过程：
亚晶蚕食机制示意图
① ρ很大的小区域位错攀移重分布，使位错运动到相邻晶粒， 形成一个ρ低的小区域。 ②ρ低的区域逐渐扩大，其与周围区域的位向角增大。 ③当小区域扩大到一定体积，与周围晶粒之晶界变为大角晶界。 ④大角晶界弓出形成核心。
三种形核机制都是大角度晶界的突然迁移，所不同的是获得大角度晶界的途径不同。
密度：在回复阶段变化不大，在再结晶
回复、再结晶及晶粒长大阶段中 性能的变化情况
阶段急剧升高； 电阻：电阻在回复阶段可明显下降。
7.2 回复
回复过程3阶段（储存能在回复阶段三个峰值所对应的） 约化温度：表征加热温度的高低，用绝对温标表示的加热温度与其 熔点温度之比， TH =T/Tm。 回复机理 （1）低温回复（TH在0.1－0.3Tm） 低温回复主要涉及点缺陷的运动。空位或间隙原子移动到晶界或 位错处消失，空位与间隙原子的相遇复合，空位集结形成空位对或空 位片，使点缺陷密度大大下降。主要发生电阻和应力回复。 （2）中温回复（ TH在0.3－0.5Tm） 中温回复时，随温度升高，原子活动能力增强，位错可以在滑移 面上滑移或交滑移，使异号位错相遇相消，位错密度下降，位错缠 结内部重新排列组合，使亚晶规整化。