金属和陶瓷的力学性能材料科学基础.pptVIP

4、回复与再结晶 （1）冷变形金属在加热时的组织和性能变化： 金属经冷变形后,外力所做的功有10%转化为内应力残留于金属中,使材料的内能增加，处于高能量状态的冷变形金属组织处于不稳定状态, 有自发恢复到稳定状态的倾向。固一旦对金属加热，可使原子扩散能力增加，便必然会发生一系列组织和性能的变化，随着加热温度的不同，大致可以分为三个阶段：回复、再结晶和晶粒长大。 加热温度 ℃ 黄铜 回复： 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，使材料处于一种低能状态。 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，，亚晶界的形成使一个变形晶粒内部产生许多亚晶粒，这一过程称多边形化。 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。 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。 再结晶： 当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开始发生变化，由破碎拉长的晶粒变为完整的等轴晶粒。 这种冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程称再结晶。 铁素体变形80% 670℃加热 650℃加热 由于再结晶后组织的复原，因而金属的强度、硬度下降，塑性、韧性提高，加工硬化消失。 冷变形黄铜组织性能随温度的变化 冷变形(变形量为38%)黄铜580oC保温15分后的的再结晶组织 总结： 再结晶过程也是通过成核、长大过程来实现的。当变形金属被加热到一定温度时，原子的活动能力教强，会在变形晶粒的晶界或晶粒内部的亚晶界处以不同于一般结晶的特殊成核方式产生新晶核，随着原子的扩散移动，新晶核的边界不断向变形的原晶粒中推进，使新晶核不断消耗变形晶粒而长大。最终是一批新的等轴晶粒取代了原先变形的晶粒，完成了一次新的结晶过程。 但是，它没有发生晶格类型的变化，只是晶体形态和大小的变化。也可以说，只有显微组织变化而没有晶格结构，故称为再结晶。 结论： 再结晶也是成核、长大过程，但不是相变过程，再结晶前后新旧晶粒的晶格类型和成分完全相同。 再结晶后的晶粒长大： 再结晶完成后，若继续升高加热温度或延长保温时间，将发生晶粒长大，这是一个自发的过程。 黄铜再结晶后晶粒的长大 580oC保温8秒后的组织 580oC保温15分后的组织 700oC保温10分后的组织 晶粒的长大是通过晶界迁移进行的，是大晶粒吞并小晶粒的过程。晶粒粗大会使金属的强度，尤其是塑性和韧性降低 。 原子穿过 晶界扩散 晶界迁 移方向 黄铜再结晶和晶粒长大各个阶段的金相照片 冷变形量为38％的组织 580oC保温3秒后的组织 580oC保温4秒后的组织 580oC保温8秒后的组织 580oC保温15分后的组织 700oC保温10分后的组织 （2）再结晶温度 再结晶不是一个恒温过程，它是随着温度的升高而大致从某一温度开始进行的过程，发生再结晶的最低温度称再结晶温度。（没有经过冷加工变形的金属在加热时是不会发生再结晶的） 580oC保温3秒后的组织 580oC保温4秒后的组织 580oC保温8秒后的组织 冷变形(变形量为38%)黄铜的再结晶 T再与ε的关系 影响再结晶温度的因素为： 1、金属的预先变形程度：金属预先变形程度越大, 再结晶温度越低。当变形度达到一定值后，再结晶温度趋于某一最低值，称最低再结晶温度。 纯金属的最低再结晶温度与其熔点之间的近似关系: T再≈0.4T熔 其中T再、T熔为绝对温度. 金属熔点越高, T再也越高. T再℃ = (T熔℃+273)×0.4–273，如Fe的T再=(1538+273)×0.4–273=451℃ 2、金属的纯度 金属中的微量杂质或合金元素，尤其高熔点元素起阻碍扩散和晶界迁移作用，使再结晶温度显著提高. 3、再结晶加热速度和加热时间 提高加热速度会使再结晶推迟到较高温度发生； 延长加热时间, 使原子扩散充分, 再结晶温度降低。 生产中，把消除加工硬化的热处理称为再结晶退火。为缩短退火周期，再结晶退火温度常定为最低再结晶温度以上100~200℃。 影响再结晶退火后晶粒度的因素 : 1、加热温度和保温时间 加热温度越高，保温时间越长，金属的晶粒越粗大，加热温度的影响尤为显著。 再结晶退火温度对晶粒度的影响 预先变形度的影响，实质上是变形均匀程度的影响. 当变形度很小时，晶格畸变小，不足以引起再结晶. 当变形达到2~10%时，只有部分晶粒变形，变形极 预先变形度对再结晶晶粒度的影响 2、预先变形度 不均匀，再结晶晶粒大小相差悬殊，易互相吞并和长大,再结晶后晶粒特别粗大，这个变