Transcript 第八章回复与再结晶
7.3 再结晶 7.3 再结晶 再 结 晶 冷变形后的金属加热到一定温度时，在原来的变 形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能发 生了明显的变化，并恢复到完全软化的状态。 7.3.1 再结晶的形核及长大 再结晶过程也是通过形核和长大来完成。但是再结晶的 晶核不是新相而是无畸变的新晶块，其晶体结构并未改 变，这与其它固态转变的不同的地方。 形 核 机 制 晶界弓出形核机制 亚晶合并形核机制 亚晶蚕食形核机制 形核机制 7.3 再结晶 晶 对于冷变形程度较小的金属，由于变形不均匀， 相邻晶 粒的位错密度相差很大，此时，晶界中的一小段会向密 界 度高的一侧突然弓出，成为再结晶核心。 弓 出 形 核 机 制 凸出形核机制示意图 形核机制 7.3 再结晶 晶 界 弓 出 形 核 机 制 凸出形核机制 （透射电镜照片） 7.3 再结晶 形核机制 亚 若变形量较大、具有高层错能的金属再结 晶时则 晶 以亚晶合并机制形核。它是由相邻亚晶的转动， 合 使小亚晶逐步合并成大亚晶成为再结晶核心。 并 形 核 机 制 7.3 再结晶 形核机制 若变形量很大、具有低层错能的金属则以 亚晶蚕食 亚 机制形核。它是在位错密度很大的小区域，形成位 晶 错密度很低的亚晶，这个亚晶便会向周围位错密度 蚕 生长，最终由小角度晶界演变成大角度晶界。 食 形 核 机 制 7.3 再结晶 再结晶晶核的长大 再结晶晶核一旦形成，就会借界面的移动向 周围畸变区长大。 界面迁移的驱动力主要是相邻晶粒间的畸变 能量。 晶界迁移的方向背向其曲率中心，直到无畸 变的等轴晶粒逐渐消耗掉变形晶粒，并相互接 触为止。 7.3 再结晶 7.3.2 再结晶动力学 等温下的再结晶速度开始很小，随再结晶体积分数 的增 加而增大，在φV=0.5处达到最大，然后又逐渐减小。 结 晶 体 积 分 数 时间 98％冷轧的纯铜(WCu=0.99999) 在不同温度下的等温再结晶曲线 7.3 再结晶 7.3.2 再结晶动力学 再结晶动力学曲线可采用 阿弗拉密（AVrami）方程描 述： Bt k V 1 e φV— 在t时间已经再结晶的体积 分数； t — 退火时间； B、K — 均为常数。 再结晶速率V再温度T的关系符合阿罗尼乌斯(Arrhenius）公式: V再 = Aexp(-Q/RT) 式中 Q — 再结晶激活能；R — 气体常数。 V 1 - e-Bt k 再结晶速率与产生某一体积分数的再结晶所需要的时间成反比，即 故 在两个不同温度T1、T2进行等温退火，若要产生同样程度的再结 晶所需的时间分别为t1、t2，则 此式在生产上 极为有用。 7.3.3 再结晶温度 7.3 再结晶 再结晶温度随条件不同，可以在一个较宽的温度范围内变化。 为了便于比较和使用，生产上规定再结晶温度，是指经过 较大冷变形(变形量大于70%)的金属，在1h内能够完成 再结晶(或再结晶体积分数为>0.95)的最低温度。 对于工业纯金属，在较大冷变形条件下，其再结晶开 始温度TK与熔点Tm之间存在下列经验关系： TK≈(0.35～0.40)Tm 若按上述公式确定再结晶退火温度时，则 T再=TK+100～200℃ 7.3.4 影响再结晶的因素 7.3 再结晶 退火温度 变形量 影响再结晶 的因素 微量溶质元素 第二分散相 原始晶粒尺寸 7.3.4 影响再结晶的因素 退火温度 7.3 再结晶 加热温度越高，再结晶速度越快， 如下图所示： 温度对再结晶的影响 7.3 再结晶 7.3.4 影响再结晶的因素 预先变 变形度越大，再结晶开始温度越低；当变形量增 形程度 大到一定程度后，再结晶开始温度便趋于稳定： 铁和铝的开始再结晶温度 与预先冷变形程度的关系 a-电解铁；b-WAl=0.99 两种不同的冷变形程度对纯锆的 等温再结晶的影响(纵坐标为完成 再结晶所需的时间) a-面积缩减13%；b-面积缩减51% 7.3.4 影响再结晶的因素 7.3 再结晶 微量溶质原子（纯度) 阻碍位错和晶界的运动，不利于再结晶 7.3.4 影响再结晶的因素 分散 相粒 子 既可能 促进基 体金属 的再结 晶，也 可能阻 碍再结 晶， 7.3 再结晶 7.3.4 影响再结晶的因素 7.3 再结晶 分散 既可能促进基体金属的再结晶，也可能阻碍再结晶， 相粒 （1）间距和直径都较大时，提高畸变能，并可作 子 为形核核心，促进再结晶； （2）直径和间距很小时，对再结晶形核过程和晶 核长大起钉扎作用，阻碍再结晶。 原始 晶粒 尺寸 晶粒越小，驱动力越大； 晶界越多，有利于形核。 7.3.5 再结晶晶粒大小的控制 7.3 再结晶 再结晶后的晶粒尺寸对金属的力学性能有直接的影响。一般希望 得到细晶粒的组织。影响再结晶后晶粒大小的主要因素有： 预 先 变 形 程 度 当变形度很小时(<εc)不 发生再结晶，故晶粒大 小不变；当ε=2%～8% 时，再结晶后的晶粒特 别粗大，此时的变形度 即所谓临界变形度；当 变形度大于临界变形度 时，随变形度的增加， 晶粒逐渐细化 。 冷变形量与再结晶晶粒尺寸 7.3.5 再结晶晶粒大小的控制 原 始 晶 粒 尺 寸 7.3 再结晶 变形度一 定时，原 始晶粒越 细，再结 晶后的晶 粒也越细， 如下图所 示： 黄铜的再结晶晶粒大小与变 形度及原始晶粒大小的关系 7.3.5 再结晶晶粒大小的控制 原 始 晶 粒 尺 寸 7.3 再结晶 提高退火温 度，不仅使 再结晶后的 晶粒粗大， 而且还影响 临界变形度 的大小，如 下图： 低碳钢(Wc为0.0006)，应变度及退 火温度对再结晶后晶粒大小的影响 7.3.5 再结晶晶粒大小的控制 7.3 再结晶 微量溶质原子和杂质 一般都能起细化晶粒的作用。 7.3 再结晶 以上主 要内容 为 再结晶的形核及长大 形核机制 、晶核的长大 影响再结晶及其晶粒大小的因素 作业： 92. 再结晶的形核机制 93. 影响再结晶及其晶粒大小的 因素？