第四节再结晶后的晶粒长大.ppt

二次再结晶的“晶核”可能是 一次再结晶后，比周围晶粒显著大的晶粒； 具有织构的组织中某些非择优取向的晶粒； 晶界处第二相粒子发生溶解的晶粒； 被热蚀沟钉扎的薄板中表面能低的晶粒。 二次再结晶的影响： 二次再结晶会形成非常粗大的晶粒及很不均匀的组织，从而降低材料的强度和塑、韧性，还会降低再次冷加工工件的表面粗糙度。 因此，在制定冷变形金属材料的再结晶退火工艺时，应注意避免发生二次再结晶。 但对于某些磁性材料如硅钢片，可利用二次再结晶获得粗大晶粒，以改善其磁性能。 三、再结晶的应用及其组织控制 1、再结晶退火： 冷变形金属再结晶后，形成了新的无应变的细小等轴晶粒，塑性变形所导致的各种性能改变消失，材料的性能恢复到冷变形前的水平。其应用有： 中间退火：目的是消除冷变形金属的加工硬化效果及内应力，恢复塑性，便于继续冷加工。 最终退火：细化晶粒，改善显微组织。 再结晶退火工艺：加热温度高于再结晶温度，保温1~2小时，缓冷至室温。 2、再结晶组织 (1)再结晶图： 再结晶退火后的晶粒大小与冷变形度及退火温度间关系的三维图形。 可用作制定生产工艺规范的参考依据。 图中有两个粗晶区： 临界变形区； 二次再结晶区。 对于一般结构材料，制定变形及退火工艺时，应避开这两个区域。 (2)退火孪晶： 形貌：界面平直的片状组织。 可贯穿晶粒(B)； 或终止在晶内(C)； 或处于晶界交角处(A)。 孪晶两侧互相平行的晶面是共格孪晶界，由{111}面组成。 终止于晶内的界面为非共 格孪晶界。 某些面心立方结构的金属和合金经再结晶退火后形成的退火孪晶（示意图） 冷变形α黄铜退火时形成的退火孪晶组织 退火孪晶的形成：再结晶过程中，因晶界迁移出现层错而形成。 {111}面某层原子面错排造成层错，出现孪晶界。 孪晶界面能远小于大角度晶界能，层错稳定并随大角度晶界的移动而长大。 如{111}面再次错排，恢复原来的堆跺次序，又形成一 个孪晶界，两孪晶界间出现一个 孪晶带。 面心立方结构的金属形成退火孪晶时(111)的堆垛次序 (3)再结晶织构： 再结晶织构：冷变形金属在再结晶过程中形成的具有择优取向的晶粒。 再结晶织构与原形变织构可能一致，也可能不一致，但与形变织构有一定的取向关系。 形成理论： 择优形核理论：再结晶核心大多数都保持着原变形织构的择优取向，并经长大形成与原变形织构相一致的再结晶织构。 择优成长理论：形成的晶核是多种位向，但晶核的生长速度取决于晶核与形变基体间的位向差，具有有利取向的晶核能够通过消耗变形基体而迅速长大，使其他位向晶核的生长受到抑制，形成再结晶织构。 再结晶织构的利弊： 不利：使材料出现各向异性，退火后继续变形时各方向变形不均匀，出现“制耳”。 例：冷轧铜板退火后出现{100}001立方织构，顺轧向和垂直轧向的伸长率为40%，而与轧向成45°的110方向的伸长率则高达75%。 避免或消除强烈织构的方法：调整冷变形量、合金成分和组织、退火后的变形工艺等。 如：使冷变形量 50%； 采用磷脱氧铜； 通过20%的冷轧将立方织构破坏等。 有利：用作磁性材料等用途时。 第四节 再结晶后的晶粒长大 晶粒长大过程是金属加热时出现的普遍现象。 ∵晶粒长大在热力学上是自发过程，只要动力学条件允许，都会发生晶粒长大。 再结晶完成后，继续升温或延长保温时间，都会使晶粒继续长大。 根据再结晶后晶粒长大的特性，可分为两类： 正常长大：大多数晶粒长大速率相差不多，几乎是均匀长大。 异常长大(二次再结晶)：少数晶粒突发性的不均匀的长大。 一、晶粒的正常长大 1、长大方式： 通过大角度晶界的移动，大晶粒吞食小晶粒，晶界向曲率中心移动。 与再结晶中晶界移动方向相反。 原因：驱动力不同。 铝晶粒长大的晶界迁移 1—迁移前晶界位置；2—迁移后晶界位置 在200℃的温台加热时，用偏光显微镜观察到的锌的晶粒长大。通过晶界移动，“X”晶粒逐渐缩小而消失 a)、b)、c)、d)、e)和f)分别为加热0、30、37、38、40和42分钟 2、晶粒长大的驱动力 晶界迁移后，体系总的自由能降低。即总的界面能降低。 晶界移动的驱动力： A-晶界面积； dx-晶界移动的距离； dGt-体系总的自由能变化 (增为正，降为负)。 自由能降低，dGt0，p0，促进晶界移动的驱动力； 自由能增加，dGt0，p0，阻碍晶界移动的约束力。 曲率半径为 R 的球面晶界向其曲率中心移动的驱动力： γb-单位面积的晶界所