第05章重结晶.pptVIP

第五章 回复与再结晶;形变金属材料退火过程中的组织和性能变化 回复 再结晶 晶粒长大 金属的热加工 ;引 言;;回复阶段：显微组织仍为纤维状，无可见变化； 再结晶阶段：变形晶粒通过形核长大，逐渐转变为新的 无畸变的等轴晶粒。 晶粒长大阶段：晶界移动、晶粒粗化，达到相对稳定的 形状和尺寸。;1.2 显微组织变化;回 复 阶 段： 强度、硬度略有下降，塑性略有提 高。 再 结 晶 阶段： 强度、硬度明显下降，塑性明显提高。 晶粒长大 阶段： 强度、硬度继续下降,塑性继续提高， 粗化严重时塑性也下降。;彩淤田档烟甄腥璃双娩昂企统合贫迪丈聪铜哥桅禽陕夜涟汀食闺尧友戚寿第05章重结晶第05章重结晶;回 复 阶段： 大部分或全部消除第一类内应力，部分消除第二、三类内应力； 再结晶阶段： 内应力可完全消除。;所谓回复，即在加热温度较低时，仅因金属中的一些点缺陷和位错的迁移而引起的某些晶内的变化。回复阶段一般加热温度在0.4Tm以下。;低温阶段 —点缺陷的迁移和减少, 表现为: 空位与间隙原子的相遇而互相中和 空位或间隙原子运动到刃位错处消失，引起位错的攀移 点缺陷运动到界面处消失。;高温阶段回复： 位错攀移和位错环缩小； 亚晶粒合并； 多边化。 ;上图中硬化分数 R 表示为：R=(sm-sr)/(sm-s0)；sm、sr、s0分别为变形后、回复后以及完全退火后的屈服应力。;降低应力 （保持加工硬化效果） 防止工件变形、开 裂，提高耐蚀性。;冷变形后的金属加热到一定温度(一般大于0.4Tm)或保温足够时间后，在原来的变形组织中产生了无畸变的新晶粒; 新生成的晶粒逐渐全部取代塑性变形过的晶粒，位错密度显著降低，性能发生显著变化并恢复到冷变形前的水平，这个过程称为再结晶。 再结晶的驱动力也是变形储能的降低。; ;回复阶段，塑性变形所形成的胞状组织经多边化发展成亚晶，其中亚晶长大形核的方式有亚晶合并和亚晶界移动两种机制。;a. 亚晶合并机制 ;如上图，晶粒中某些局部位错密度很高的亚晶界向周边移动，吞并相邻的变形基体和亚晶而成长为再结晶晶核。;当金属的变形度较小时，金属变形是不均匀的。若晶界两边一个晶粒的位错密度高，另一个位错密度低，加热时晶界会向密度高的一侧突然移动，高密度一侧的原子转移到位错低的一侧，新的排列应为无畸变区，这个区域就是再结晶核心。 ;和结晶形核方式类似，晶界弯曲后，一方面晶界的弯曲面因面积增加会增加界面能，另一方面形核区中原变形区内有应变能的释放。;晶界凸出形核现象在铜、镍、银、铝及铝-铜合金中曾直接观察到。 ;变形晶粒晶界附近的原子移动到新的未变形晶粒上，从而可以减少变形应变能，新晶粒不断长大到相遇，最后全部为新晶粒，再结晶完成。 ;原子结合力大，熔点高的材料，再结晶进行较慢； 材料的纯度，纯净材料如纯金属，进行较快，而溶入了其它元素，特别是易在晶界处存在聚集的元素时，将降低再结晶的速度； 第二相质点特别是呈弥散分布时，将明显降低再结晶的速度。 ;加热温度愈高，再结晶速度愈快； 变形量大，弹性畸变能大，再结晶速度也快。;再结晶刚完成时，得到的是等轴细晶粒组织。继续提高退火温度或延长保温时间，就会发生晶粒相互吞并而长大的现象，晶粒长大包括均匀长大的正常长大过程和反常的长大过程。;4.1 正常的晶粒长大;为降低表面能，弯曲晶界趋于平直化，即晶界向曲率半径中心移动以减小表面积。;二维坐标中，晶界边数少于6的晶粒（其晶界外凸）必然逐步缩小乃至消失。而边数大于6的晶粒（晶界内凹）则逐渐长大。当晶界边数为6时，晶界很平直且夹角为120o时，则晶界处于稳定状态，不再移动，要达到这样的平衡状态需要很长的保温时间。;可溶解杂质及合金元素 　 溶质原子都能阻碍晶界移动，特别是晶界偏聚(内吸附)显著的原子，能有效降低晶界的界面能，拖住晶界使之不易移动，温度很高时，吸附在晶界的溶质原子被驱散，其抑制作用减弱乃至消失。 温度：晶界移动速率Ｇ可表示为：G=G0exp(-QG/RT)； G0为常数，QG为晶界迁移激活能。通常一定温度下晶粒长大到一定尺寸就不再长大了，提高温度晶粒会继续长大。;小角度晶界的界面能小于大角度晶界的界面能，而驱使界面移动的力又与界面能成正比，因此前者的迁移速度要小于后者。; 不溶解的第二相;所以平衡时总阻力应为： F = 2?rs cosf sin(90o－a＋f) = 2?rs cosf cos(a-f) 对于固定材料体系和质点，质点和晶粒间的表面张力固定，a也不变，而f随晶界与质点的相对位置而变化。;; 讨 论：;再结晶晶粒通常缓慢均匀长大，但如有少数晶粒处在特别有利的环境，它们将吞食周围晶