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第六章 回复与再结晶Recovery and recrystallization 黄铜的回复、再结晶和晶粒长大 退火温度与黄铜强度、塑性和晶粒大小的关系 回 复 动 力 学 recovery kinetics 新晶粒的形核 再结晶的形核率和长大速率 再结晶动力学再结晶体积分数 vs. 时间 再结晶 与 固态相变 异同 再 结 晶 温 度recrystallization temperature 再结晶后晶粒的大小 晶粒长大 Grain growth — 正常长大 晶粒长大 Grain growth — 异常长大 思 考 题 由约翰逊-梅厄方程得再结晶晶粒尺寸d 为： （a）变形度的影响 （b）温度的影响 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，这个变形度称临界变形度。 1、预先变形度 当超过临界变形度后，随变形程度增加，变形越来越均匀，再结晶时形核量大而均匀，使再结晶后晶粒细而均匀，达到一定变形量之后，晶粒度基本不变。对于某些金属，当变形量相当大时(?90%)，再结晶后晶粒又重新出现粗化现象，一般认为这与形成织构有关. 预先变形度对再结晶晶粒度的影响 再结晶晶粒大小的控制（晶粒大小－变形量关系图） 2 原始晶粒尺寸:晶粒越小，驱动力越大，形核位置越多，使晶粒细化。 3 合金元素和杂质: 增加储存能，阻碍晶界移动，有利于晶粒细化。 4 温度:变形温度越高，回复程度越大，储存能减小，晶粒粗化；退火温度越高，临界变形度越小，晶粒粗大。 再结晶退火温度对晶粒度的影响 再结晶的应用 恢复变形能力 改善显微组织 再结晶退火 消除各向异性 提高组织稳定性 再结晶退火温度：T再＋100～200℃。 ? 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 5.4 再结晶后的晶粒长大grain growth 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。 驱 动 力：界面能差 长大方式： 正常长大； 异常长大（二次再结晶） 正常长大：大多数晶粒几乎同时长大，晶粒长大的驱动力是降低其界面能，晶粒界面的不同曲率是造成界面迁移的直接原因，界面总是向曲率中心的方向移动。 晶界运动方向 原子扩散方向 晶粒长大示意图 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 影响晶粒长大的因素 (1)温度。温度越高，晶界易迁移，晶粒易粗化。 (2)分散相粒子。阻碍晶界迁移，降低晶粒长大速率。 (3)杂质与合金元素。“气团”作钉扎晶界,不利于晶界移动。 (4)晶粒位向差。小角度晶界的界面能小于大角度晶界， 因而前者的移动速率低于后者。 异常长大（不连续晶粒长大、二次再结晶）： 少数晶粒突发性不均匀长大，使晶粒之间尺寸差别显著增大，直至这些迅速长大的晶粒完全相互接触为止。 形成条件： 正常晶粒长大过程被分散相粒子、织构或表面热蚀沟等强烈阻碍，能够长大的晶粒数目较少，致使晶粒大小相差悬殊。 * 冷加工变形：?加工硬化，可使位错数量增加，金属的强度和硬度增加 冷加工缺点：?内应力，这种残余应力在金属零件进一步加工和使用过程中往往会产生不应有的变形，使用中也会由于大气环境与内应力的共同作用，造成零件的应力腐蚀；冷加工也可能使电阻率增加等。这时金属处于一种不稳定状态。 发生应力腐蚀奥氏体不锈钢管道内壁 应力腐蚀裂纹 奥氏体不锈钢易发生应力腐蚀。即在特定合金-环境体系中，应力与腐蚀共同作用引起的破坏。应力腐蚀易在含Clˉ的介质中发生，裂纹为树枝状。 消除的方法 —— 退火处理。 退火可使原子扩散能力增加，金属将依次发生回复、再结晶和晶粒长大过程。 加热温度 ℃ 黄铜 recovery recrystallization grain growth 6.1 冷变形金属在加热时的组织和性能变化 冷变形金属在加热时的组织变化 冷变形金属在加热时的组织变化 回复recovery是指新的无畸变晶粒出现前所产生的亚结构和性能变化的阶段，在金相显微镜中无明显变化，仍保持原有的变形晶粒形貌，若通过TEM，则可观察到位错组态或亚结构已开始发生变化。 recovery re