第五章回复与再结晶

的新的晶粒。
（c）是在580ºC保温4秒后，显示有 更多新的晶粒出现。
(c)
(d)
（d）在580ºC保温8秒后，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。
（e）是保温15分后的金相组织。晶 粒已有所长大。
(e)
(f)
（f）则是在700ºC保温10分后晶粒长 大的情形。
11
5th
Plastic deformation
Residual stress
回复退火产生的结果：
➢ 电阻率下降
➢硬度、强度下降不多 ?? Recovery
E：储能的释放energy release：当加热到足以引起应力松
弛的温度时，储能就释放出来，再结晶阶段储能释放最
多，达到峰值。
10
黄铜的回复、再结晶和晶粒长大
（a）是黄铜冷加工变形量达到38％ 后的组织，可见粗大晶粒内的滑移线。
（b）经过580ºC保温3秒后，试样上
(a)
(b)
开始出现白色小的颗粒，即再结晶出
• 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。
6
冷变形金属在加热时的组织变化
recovery recrystallization grain growth
➢（1-R）愈小，即R 愈大，则回复程度愈大；
➢ 回复过程无孕育期，加热立刻开始回复；
➢ 初期的回复速率大，随后逐渐变慢；
➢ 长时间退火后，性能出现一平衡值；
➢ 预变形量愈大，起始回复速率愈大。
17
• 在回复阶段，金属组织变化 不明显，其强度、硬度略有 下降，塑性略有提高，但内 应力、电阻率等显著下降。
2
体发
不生
应
锈应
力 腐 蚀 裂 纹
钢力 管腐 道蚀 内奥 壁氏
奥氏体不锈钢易发生应力腐蚀。即在特定合金-环境体系 中，应力与腐蚀共同作用引起的破坏。应力腐蚀易在含 Clˉ的介质中发生，裂纹为树枝状。
3
消除的方法 —— 退火处理。 退火可使原子扩散能力增加，金属将依次发生 回复、再结晶和晶粒长大过程。
• 工业上，常利用回复现象将 冷变形金属低温加热，既稳 定组织又保留加工硬化，这 种热处理方法称去应力退火 relief annealing。
18
回复阶段退火的作用： ➢ 提高扩散 ➢ 促进位错运动 ➢ 释放内应变能
回复退火产生的结果： ➢ 电阻率下降 ➢硬度、强度下降不多 ➢ 降低内应力
19
Work hardening √
第五章回复与 再结晶
3rd
冷加工变形：加工硬化，可使位错数量增加， 金属的强度和硬度增加
冷加工缺点：内应力，这种残余应力在金属零 件进一步加工和使用过程中往往会产生不应有的变 形，使用中也会由于大气环境与内应力的共同作用， 造成零件的应力腐蚀；冷加工也可能使电阻率增加 等。这时金属处于一种不稳定状态。
2 中温回复机制 位错滑移！
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
15
3 高温回复机制 位错攀移和滑移！ 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。
16
回 复 动 力 学 recovery kinetics
剩余应变硬化分数（1-R）
R m 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
1.0
同一变形度的Fe在不同温度下的回复
0.8
300oC
350oC
0.6
400oC
0.4
450oC
0.2
500oC
0 100 200 300 400
回复是一个驰豫过程(relaxation process) 时间/min.
• 再结晶recrystallization是指出现无畸变的等轴新 晶粒逐步取代变形晶粒的过程。
• 在开始阶段，在畸变较大的区域里产生新的无畸 变的晶粒核心，即再结晶的形核过程；然后通过 逐渐消耗周围变形晶粒而长大，转变成为新的等 轴晶，直至冷变形晶粒完全消失。
7
冷变形金属在加热时的组织变化
recovery recrystallization grain growth
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。
13
回复机理 recovery mechanism
1 低温回复机制 点缺陷的运动！
移至晶界、位错处 点缺陷运动 空位＋间隙原子 消失 缺陷密度降低
空位聚集（空位群、对）
14
退火温度与黄铜 强度、塑性和晶 粒大小的关系
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。
晶粒大小
拉伸强度
拉伸强度 延展性
12
退火温度
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。
• 晶粒长大grain growth是指再结晶结束后晶粒的 长大过程，在晶界界面能的驱动下，新晶粒会发 生合并长大，最终达到一个相对稳定的尺寸。
8
冷变形金属在加热时的性能变化
A：强度、硬度和塑性 strength, hardness and ductility：
回复阶段变化非常小，再结晶时硬度降低，塑性升高，晶
粒长大后趋于缓慢。
9
Fra Baidu bibliotek
B：电阻率resistivity：其大小与点阵 中的点缺陷密切相关，随温度升高， 空位浓度下降，故电阻率呈现连续 下降趋势。
C：内应力inner stress：回复之后， 宏观内应力基本消除，微观内应力 部分消除；再结晶后，冷变形造成 的内应力全部消除。
D：密度density：密度在再结晶阶段急剧增加，主要是 由于此时位错密度显著降低造成的。
第五章 回复与再结晶
Recovery and recrystallization
4
5.1 冷变形金属在加热时的组织和性能变化
黄 铜
recovery
加热温度 ℃
recrystallization
grain growth
冷变形金属在加热时的组织变化 5
冷变形金属在加热时的组织变化
recovery recrystallization grain growth