金属材料及热处理03回复与再结晶退火汇总资料

冷变形金属
(1)纤维组织
(2)变形织构
(3)晶格畸变（储能）
(4)晶体缺陷（储能）—— 点缺陷、位错、亚晶界、 堆垛层错等以及位错缠结、 位错网胞等亚结构
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4. 2 冷变形金属在加热退火过程中组织性能变化
在加热退火过程中组织变化
冷变形储能使冷变形金属的自由能提高，这是加热过程中组织变化的驱动 力。经回复、再结晶、晶粒长大等过程，完全再结晶的金属组织和性能恢 复到平衡态。不完全的可能停留在中间阶段。
（4)回复与再结晶退火过程中主要固态相变是，
回复、再结晶与晶粒长大
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4. 2 冷变形金属在加热退火过程中组织性能变化
4. 2 冷变形金属在加热退火过程中组织性能变化
金属冷变形所消耗的变形功大部分（90~98%）以热的形式 耗散，小部分（2~10%）以储能的形式残留，存在金属内 部。储能的结构形式是晶格畸变和各种晶体缺陷（如点缺 陷、位错、亚晶界、堆垛层错等）
这是一个较普遍的现象
4. 3 回复退火
点缺陷动，而位错不变，物理、化学性能变化明显，而力学性能基本不下降， 加工硬化几乎完全保留，甚至有的合金还有所升高（低温退火硬化）；
2——层错能中，如Al、Ti、α-Fe等及其合金
位错较易重排（多边化、或亚晶粗化），位错密度下降，力学性能有所下降， 加工硬化部分保留 ；
3——层错能高，如W、Mo等及其合金
➢Cu及其合金中仅有点缺陷变化，而位错密度变化小，储能释放小，而力学性能基本 不变化，但与点缺陷有关的物理、化学性能变化明显（如电阻等）
➢Al及其合金则可多边化、形成亚晶、发生亚晶粗化，回复较强，力学性能有所下降 ➢W、Mo及其合金则回复更加强烈，储能大部分释放，形成较大的亚晶，加工硬化基 本消失。（这一点对W、Mo的生产很重要， W、Mo 为BCC结构，存在一个塑性-脆性 转变（温度），再结晶退火会导致晶粒粗大，强烈提高脆化温度，使材料不易加工， 通常中间退火须采用回复退火）
冷变形33%
580℃×3sec
580℃×4sec
580℃×8sec
580℃×3min
580℃×15min
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回 复
4. 2 冷变形金属在加热退火过程中组织性能变化
再 结 晶
原
正
位 再
常 晶 粒
结
长
晶
大
晶粒长大
异常晶粒长大
非均匀、不连续长大
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4. 2 冷变形金属在加热退火过程中组织性能变化
四、基于回复与再结晶 过程的退火
四、基于回复与再结晶过程的退火
4. 1 概述 4. 2 冷变形金属在退火过程中组织性能变化 4. 3 回复退火 4. 4 再结晶退火 4. 5 回复与再结晶工艺与规程 4. 6 小结
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4. 1 概述
4. 1 概述
（1)回复与再结晶退火的对象是冷变形或有严重内应力 的金属及其合金
Low temperture anneal hardening
根据加热时冷变形金属所发生过程的本质，这类退火可分为回复退火、消除 内应力退火、再 结晶退火等；而根据退火软化程度，则可分为完全退火和不 完全退火。根据退火温度高低，则可分为低温退火、中温退火和高温退火。
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4. 3 回复退火
（2)回复与再结晶退火的目的是，
➢提高塑性，降低变形抗力，有利于变形材料继续的后续加工
➢有利于加工制品的最终使用性能
✓退火去内应力； ✓制造强度和塑性配合良好的半硬制品； ✓提高弹性极限（铜合金的低温退火硬化现象）； ✓提高耐蚀性和组织稳定性。
（3)回复与再结晶退火处理的原因是，
随着冷变形程度增大，加工硬化，变形抗力增大，塑性降低； 变形不均，导致内应力产生。
原位再结晶与再结晶区别：
（1）小角度晶界（小于10~15º）与大角度晶界
（2）退火织构仍与原变形织构相同
原位再结晶实际上是指在一定的条件下，随着温度升高， 时间延长，亚晶长大到相当大（如大于10μm），晶体取 向几乎保持不变，而并形成新的再结晶晶核。
因此，
原位再结晶是多边化和胞状亚组织形成的亚晶通过亚晶 界迁移和亚晶粒合并的方式逐渐粗化后进一步长大粗化 的过程。
4. 3 回复退火
（1)本质
是一低温退火过程，包括点缺陷运动、位错运动与重新组织分布。
物理、化学性能变化明显
软化，加工硬化消失，强度下降， 塑性提高，但都不明显。
（2)力学性能的变化
除了与退火温度和时间有关外，还与材料本性（堆垛层错能大小）有关。 金属可分三类：
1——层错能低，如Cu、Ni、Ag、γ-Fe等及其合金
冷变形金属加热时发生 的基本过程如图所示，
回 复——储能降低，
能量再分配， 主要是空
位、位错等运动、重布 的过程
再 结 晶——储能差消
失，无结构、成分的改 变，仅伴随着缺陷运动 与消失，是一种组织变 化。
晶粒长大——晶粒以小
吃大，即，界面能下降 的过程。
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4. 2 冷变形金属在加热退火过程中ຫໍສະໝຸດ Baidu织性能变化
而这种亚晶进一步粗化实际上仍处于亚晶粗大化范畴， 不是真正意义上的再结晶。
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4. 2 冷变形金属在加热退火过程中组织性能变化
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4. 2 冷变形金属在加热退火过程中组织性能变化
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4. 2 冷变形金属在加热退火过程中组织性能变化
在加热退火过程中性能变化
New equiaxed and strain-free grains
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（3)低温退火硬化现象
在大多数Cu合金和Ni合金中易出现。如图所示，
4. 3 回复退火
Cu-Al
Cu-32%Zn
现象：
某些合金及金属回退（低温退火），强度，硬度，尤其是屈服极限， 弹性极限不仅不下降反而有所升高
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特点：
（1）硬化值与合金成份有关 （2）硬化值与冷变形程度有关 （3）具有可逆性
位错易重排，多边化或亚晶粗化强烈，位错密度急剧下降，力学性能迅速下 降，加工硬化基本消失 ；
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4. 3 回复退火
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4. 3 回复退火
堆垛层错能强烈影响回复阶段位错重新组合倾向，
位错分解成两个不全位错， 夹一层错，如图所示
d K（Gb 2 8 ）
位错运动需先束集，堆垛层错能低，扩展位错宽，难束集，难以发生亚晶形 成和粗化所必需的交滑移，因此，在回复阶段，