1、主要內容：主要內容：l冷變形金屬在加熱時的組織和性能變化l回復l再結晶l晶粒長大l金屬的熱加工冷變形金屬在不同加熱溫度時冷變形金屬在不同加熱溫度時組織和性能的變化組織和性能的變化第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.1 6.1 冷變形金屬在加熱時的組織和性能變化冷變形金屬在加熱時的組織和性能變化第一節冷變形金屬在加熱時的組織和性能變化第一節冷變形金屬在加熱時的組織和性能變化 金屬經冷變形后，組織處于亞穩金屬經冷變形后，組織處于亞穩定狀態，有自發恢復到變形前狀態定狀態，有自發恢復到變形前狀態的傾向。但在常溫下，原子擴散能的傾向。但在常溫下，原子擴散能力小，亞穩定狀態可以維持相當長力小，亞穩定狀態可

2、以維持相當長時間。加熱可以增加原子擴散能力時間。加熱可以增加原子擴散能力, ,金屬將依次發生回復、再結晶和晶金屬將依次發生回復、再結晶和晶粒長大。與此同時，變形金屬的組粒長大。與此同時，變形金屬的組織與性能也發生相應的變化。織與性能也發生相應的變化。回復和再結晶的驅動力：回復和再結晶的驅動力：冷變形后保留在金屬內部的畸變冷變形后保留在金屬內部的畸變能，或稱儲存能。能，或稱儲存能。一、顯微組織的變化一、顯微組織的變化第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.1 6.1 冷變形金屬在加熱時的組織和性能變化冷變形金屬在加熱時的組織和性能變化軸小晶粒，并隨時間的延長不斷長大，直至伸長的晶粒完全轉變為新的等軸

3、軸小晶粒，并隨時間的延長不斷長大，直至伸長的晶粒完全轉變為新的等軸晶粒為止。晶粒為止。3.3.晶粒長大階段晶粒長大階段再結晶過程中形成的等軸晶粒逐步相互吞并而長大，直至達到一個穩定的再結晶過程中形成的等軸晶粒逐步相互吞并而長大，直至達到一個穩定的尺寸。尺寸。1.1.回復階段回復階段顯微組織幾乎沒顯微組織幾乎沒有發生變化，晶粒有發生變化，晶粒仍保持冷變形后的仍保持冷變形后的伸長狀態。伸長狀態。2.2.再結晶階段再結晶階段在變形的晶粒內在變形的晶粒內部開始出現新的等部開始出現新的等冷變形金屬顯微組織隨加熱溫度和時間的變化冷變形金屬顯微組織隨加熱溫度和時間的變化 二、儲存能及內應力的變化二、儲存能及

4、內應力的變化第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.1 6.1 冷變形金屬在加熱時的組織和性能變化冷變形金屬在加熱時的組織和性能變化 1.1.儲存能的變化儲存能的變化冷變形造成的偏離平衡位置冷變形造成的偏離平衡位置大、能量較高的原子，在加熱大、能量較高的原子，在加熱過程中向能量較低的平衡位置過程中向能量較低的平衡位置遷移，使內應力得以松弛，儲遷移，使內應力得以松弛，儲存能隨之逐漸釋放出來。存能隨之逐漸釋放出來。 2.2.殘余內應力的變化殘余內應力的變化在回復階段，第一類內應力在回復階段，第一類內應力得到較為充分的消除，第二類得到較為充分的消除，第二類或第三類內應力部分得到消除。或第三類內應力部分得

5、到消除。在再結晶階段，因冷變形造成的殘余內應力得以完全消除。在再結晶階段，因冷變形造成的殘余內應力得以完全消除。冷變形金屬在加熱過程中能量的釋放冷變形金屬在加熱過程中能量的釋放1純金屬；純金屬；2不純金屬；不純金屬；3合金。合金。 三、性能的變化三、性能的變化第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.1 6.1 冷變形金屬在加熱時的組織和性能變化冷變形金屬在加熱時的組織和性能變化 1.1.回復階段的變化回復階段的變化硬度和強度略有下降，塑性和韌性硬度和強度略有下降，塑性和韌性略有提高，電阻率較顯著地降低，應略有提高，電阻率較顯著地降低，應力腐蝕傾向顯著減小。力腐蝕傾向顯著減小。回復階段位錯密度減少有

6、限，但點回復階段位錯密度減少有限，但點缺陷數量明顯降低，導致上述性能的缺陷數量明顯降低，導致上述性能的變化。變化。 2.2.再結晶階段的變化再結晶階段的變化硬度和強度顯著下降，塑性和韌性硬度和強度顯著下降，塑性和韌性顯著提高，電阻率顯著地降低。顯著提高，電阻率顯著地降低。再結晶階段位錯密度下降明顯，點再結晶階段位錯密度下降明顯，點缺陷繼續減少，導致上述性能變化。缺陷繼續減少，導致上述性能變化。冷拉伸變形后的工業純銅在加冷拉伸變形后的工業純銅在加熱時性能的變化熱時性能的變化第二節回復第二節回復（Recovery）回復是冷變形金屬在較低溫度加熱時，在光學顯微組織發生改變前所產回復是冷變形金屬在較低

7、溫度加熱時，在光學顯微組織發生改變前所產生的某些亞結構和性能變化的過程。生的某些亞結構和性能變化的過程。第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.2 6.2 回復回復cxtxdd式中，式中，t加熱時間；加熱時間；x冷變形導冷變形導RTQcc/0e式中，式中，Q回復激活能；回復激活能；R氣體常數；氣體常數；c0比例常數；比例常數；T絕對溫度。絕對溫度。在在50 C進行約進行約8%剪切變形的鋅單晶，剪切變形的鋅單晶，在不同溫度加熱后的性能變化在不同溫度加熱后的性能變化一、回復動力學一、回復動力學冷變形金屬在恒溫下回復時，開冷變形金屬在恒溫下回復時，開始階段的性能回復速度最快，然后始階段的性能回復速度最快

8、，然后隨回復量的增加而逐漸減慢。回復隨回復量的增加而逐漸減慢。回復的特征可用下式表達：的特征可用下式表達：致的性能增量經加熱后的殘留分數；致的性能增量經加熱后的殘留分數；c與材料和溫度有關的比例常數，由與材料和溫度有關的比例常數，由下式決定：下式決定：將后式代入前式并積分，以將后式代入前式并積分，以x0表示開始時性能增量的殘留分數，則得：表示開始時性能增量的殘留分數，則得：第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.2 6.2 回復回復tRTQxxtcxx0/00dedRTQtcxx/00eln回復的速度隨溫度升高和加熱時間的延長而增大。回復的速度隨溫度升高和加熱時間的延長而增大。采用不同的溫度加熱冷

9、變形金屬使之回復到同樣的程度（即殘留分數相采用不同的溫度加熱冷變形金屬使之回復到同樣的程度（即殘留分數相同），則所需時間不同。同），則所需時間不同。或或從前圖和上式可求得鋅單晶的回復激活能從前圖和上式可求得鋅單晶的回復激活能Q =20000cal/gmol，鋅單晶在鋅單晶在0 回復到殘留回復到殘留7575的加工硬化需要分鐘，則鋅單晶在的加工硬化需要分鐘，則鋅單晶在2727 回復回復到殘到殘留留7575的加工硬化需要的時間為：的加工硬化需要的時間為：21/20/10RTQRTQtctcee或或)30012731(/2112RQRTQRTQtteee0.1855e)30012731(2200001

10、t同樣可以計算出在同樣可以計算出在50 C時回復到時回復到殘留殘留75的加工硬化需要約的加工硬化需要約13天。天。分。分。（R =2cal/gmolK）第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.2 6.2 回復回復二、回復機制二、回復機制 1.1.低溫回復低溫回復低溫回復是冷變形產生的過量空位消失，點低溫回復是冷變形產生的過量空位消失，點缺陷密度明顯下降的過程。缺陷密度明顯下降的過程。 回復機制：回復機制：空位聚集成空位片，然后崩塌成位錯環空位聚集成空位片，然后崩塌成位錯環位錯環位錯環空位與間隙原子的合并空位與間隙原子的合并空位遷移到金屬的自由表面或空位遷移到金屬的自由表面或晶界處而消失；晶界處而消

11、失；空位與間隙原子合并，空位與空位與間隙原子合并，空位與間隙原子同時消失；間隙原子同時消失；空位與位錯發生交互作用而消空位與位錯發生交互作用而消失；失；空位聚集成空位片，然后崩塌空位聚集成空位片，然后崩塌成位錯環而消失。成位錯環而消失。第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.2 6.2 回復回復 2. 2.中溫回復中溫回復中溫回復是位錯主要以滑移方式運動，以及位錯發生重新排列，位錯密中溫回復是位錯主要以滑移方式運動，以及位錯發生重新排列，位錯密度略有下降的過程。度略有下降的過程。 回復機制：回復機制：位錯滑移，導致位錯重新組合排列；位錯滑移，導致位錯重新組合排列；位于同一滑移面上的位于同一滑移面上

12、的異號位錯相互吸引，會聚后而互相抵消。異號位錯相互吸引，會聚后而互相抵消。在中溫下，處于同一滑移面上的異號位錯要實現會聚所需的激活能較小，在中溫下，處于同一滑移面上的異號位錯要實現會聚所需的激活能較小，可以發生。可以發生。不在同一滑移面上的異號位錯要會聚而互相抵消，則必須先通過攀移或不在同一滑移面上的異號位錯要會聚而互相抵消，則必須先通過攀移或交滑移至同一滑移面上才能得以實現。顯然這一過程需要更大的激活能，交滑移至同一滑移面上才能得以實現。顯然這一過程需要更大的激活能，即需要更高的溫度，這在中溫下難以發生。即需要更高的溫度，這在中溫下難以發生。第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.2 6.2 回

13、復回復 3. 3.高溫回復高溫回復高溫回復是位錯攀移和滑移，發生多邊化，使不規則的位錯重新分布，形高溫回復是位錯攀移和滑移，發生多邊化，使不規則的位錯重新分布，形成穩定的位錯網絡，構成亞結構，位錯密度下降，畸變能顯著降低的過程。成穩定的位錯網絡，構成亞結構，位錯密度下降，畸變能顯著降低的過程。 回復機制：回復機制：多邊化多邊化（Polygonization）。多邊化前多邊化前多邊化后多邊化后位錯墻位錯墻多邊化過程多邊化過程刃位錯通過攀移和滑移排列成位錯墻刃位錯通過攀移和滑移排列成位錯墻多邊化過程是一種熱激活過程。多邊化過程是一種熱激活過程。第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.2 6.2 回復回

14、復三、回復過程中亞結構的變化三、回復過程中亞結構的變化經冷變形的金屬，顯微組織中經冷變形的金屬，顯微組織中形成了胞狀亞結構，在胞壁處位形成了胞狀亞結構，在胞壁處位錯密度很高。錯密度很高。回復過程中，胞狀亞結構發生回復過程中，胞狀亞結構發生顯著變化：顯著變化：胞壁內位錯密度有所下降；胞壁內位錯密度有所下降；彎曲的位錯逐漸伸直；彎曲的位錯逐漸伸直；位錯纏結逐漸轉變成能量較位錯纏結逐漸轉變成能量較低的穩定的位錯網絡；低的穩定的位錯網絡；胞壁變得較清晰，成為亞晶胞壁變得較清晰，成為亞晶界；界；位錯網絡發生分解，并入更位錯網絡發生分解，并入更穩定的位錯網絡中，使亞晶粒聚穩定的位錯網絡中，使亞晶粒聚合而長

15、大。合而長大。回復前的冷變形狀態回復前的冷變形狀態回復回復0.1小時小時回復回復50小時小時回復回復300小時小時經經5%冷變形的純鋁在冷變形的純鋁在200 C回復的亞結構變化回復的亞結構變化纏結位錯纏結位錯伸直了的位錯伸直了的位錯位錯網絡位錯網絡大的穩定網絡大的穩定網絡四、回復的應用四、回復的應用 去應力退火去應力退火（Stress-relief Annealing）：將已經加工硬化的金屬在較低的溫度下加熱，使其內應力基本消除，耐將已經加工硬化的金屬在較低的溫度下加熱，使其內應力基本消除，耐應力腐蝕性提高，同時又保持加工硬化的工藝方法。應力腐蝕性提高，同時又保持加工硬化的工藝方法。深沖成形的

16、黃銅彈殼，經深沖成形的黃銅彈殼，經260260 C C的去應力退火，充分消除殘余內應力，的去應力退火，充分消除殘余內應力，避免發生應力腐蝕開裂。避免發生應力腐蝕開裂。如果不進行去應力退火，彈殼在放置一段時間后，由于內應力的作用，如果不進行去應力退火，彈殼在放置一段時間后，由于內應力的作用，加上外界氣氛對晶界的腐蝕，導致發生晶間開裂加上外界氣氛對晶界的腐蝕，導致發生晶間開裂（稱為稱為“季裂季裂”）。 冷卷彈簧制品，在成型后進行一次冷卷彈簧制品，在成型后進行一次250250300300 C C的低溫加熱，充分消除的低溫加熱，充分消除殘余內應力，穩定尺寸，同時保持其強度和硬度基本不變。殘余內應力，穩

17、定尺寸，同時保持其強度和硬度基本不變。如果不進行去應力退火，彈簧尺寸會發生變化。如果不進行去應力退火，彈簧尺寸會發生變化。第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.2 6.2 回復回復第三節再結晶第三節再結晶（Recrystallization）再結晶是冷變形金屬在加熱到一定溫度后，在已變形組織中重新產生無再結晶是冷變形金屬在加熱到一定溫度后，在已變形組織中重新產生無畸變的新晶粒，性能發生明顯的變化，并恢復到完全軟化狀態的過程。畸變的新晶粒，性能發生明顯的變化，并恢復到完全軟化狀態的過程。加熱前加熱前625加熱加熱（不完全再結晶）（不完全再結晶） 670加熱加熱（完全再結晶）（完全再結晶） 第六章

18、金屬及合金的回復與再結晶6.3 6.3 再結晶再結晶無畸變的再結晶晶粒無畸變的再結晶晶粒在變形組織中形核，然在變形組織中形核，然后長大，最后完全取代后長大，最后完全取代變形的晶粒。變形的晶粒。第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.3 6.3 再結晶再結晶回復和再結晶對冷變形金屬性能的影響回復和再結晶對冷變形金屬性能的影響經過再結晶，冷變形所導致的各經過再結晶，冷變形所導致的各種性能改變基本消失，加工硬化被種性能改變基本消失，加工硬化被消除，內應力得到充分釋放，電阻消除，內應力得到充分釋放，電阻率降低到變形前的水平。率降低到變形前的水平。第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.3 6.3 再結晶再結晶

19、一、再結晶動力學一、再結晶動力學再結晶具有典型的形核長大過程的動力學特征：再結晶具有典型的形核長大過程的動力學特征：等溫下，再結晶速度開始時很小，隨再結晶百分數的增加而增大，并在等溫下，再結晶速度開始時很小，隨再結晶百分數的增加而增大，并在50%50%處達到最大，然后又逐漸減小。處達到最大，然后又逐漸減小。經經98%冷軋的純銅（冷軋的純銅（99.999%Cu）在不同溫度下的等溫再結晶動力學曲線）在不同溫度下的等溫再結晶動力學曲線第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.3 6.3 再結晶再結晶式中，式中， V在在t時間已經再結晶的體積分數；時間已經再結晶的體積分數；B、K常數，由實驗決定。常數，由實

20、驗決定。等溫再結晶動力學方程：等溫再結晶動力學方程：KBteV1 或或tKBlnlg11lnlgV 冷變形金屬在加熱發生再結晶時，溫度越高，再結晶進行得越快，產生冷變形金屬在加熱發生再結晶時，溫度越高，再結晶進行得越快，產生一定體積分數再結晶所需的時間也越短。一定體積分數再結晶所需的時間也越短。（溫度恒定）（溫度恒定）等溫下，時間越長，再結晶進行得越充分。等溫下，時間越長，再結晶進行得越充分。再結晶速度與溫度的關系：再結晶速度與溫度的關系：/RTQRAve再式中：式中：v再再再結晶的速度；再結晶的速度；QR再結晶的激活能；再結晶的激活能；R氣體常數；氣體常數；T絕對溫度；絕對溫度；A比例常數。

21、比例常數。再結晶是一種熱激活過程，溫度越高，再結晶進行得越快。再結晶是一種熱激活過程，溫度越高，再結晶進行得越快。第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.3 6.3 再結晶再結晶采用不同的溫度加熱冷變形金屬使之再結晶到同樣的程度（即再結晶的采用不同的溫度加熱冷變形金屬使之再結晶到同樣的程度（即再結晶的體積分數相同），溫度越高，所需時間越短。體積分數相同），溫度越高，所需時間越短。再結晶的速度與產生一定再結晶體積分數所需的時間再結晶的速度與產生一定再結晶體積分數所需的時間t 成反比。成反比。/RTQRAte1)(e121121TTRQRtt則：則：H70黃銅黃銅(含含30%Zn)分別在分別在400

22、C和和390 C下完成再結晶所需要的時間：下完成再結晶所需要的時間：400 C下需要下需要1小時，小時，390 C下需要下需要1.97小時。小時。H70H70黃銅的再結晶激活能為黃銅的再結晶激活能為251kJ/gmol251kJ/gmol。或或tQRAQRTRRlg3 . 2lg3 . 21（2.3lgx=lnx）第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.3 6.3 再結晶再結晶二、再結晶的形核與長大二、再結晶的形核與長大再結晶的核心再結晶的核心( (晶核晶核) )在變形造成的最大畸變處形成，隨后進一步長大。在變形造成的最大畸變處形成，隨后進一步長大。1.1.形核形核亞晶形核機制亞晶形核機制亞晶形核

23、主要發生在經較大亞晶形核主要發生在經較大冷變形金屬的再結晶過程中。冷變形金屬的再結晶過程中。l亞晶合并形核亞晶合并形核通過亞晶粒之間的亞晶界消通過亞晶粒之間的亞晶界消失，使亞晶合并而長大成再結失，使亞晶合并而長大成再結晶的核心。晶的核心。l亞晶直接長大形核亞晶直接長大形核通過亞晶界的移動，吞并相通過亞晶界的移動，吞并相鄰的變形基體和亞晶而長大成鄰的變形基體和亞晶而長大成再結晶的核心。再結晶的核心。亞晶粒合并形核機制亞晶粒合并形核機制亞晶直接長大形核機制亞晶直接長大形核機制第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.3 6.3 再結晶再結晶晶界凸出形核機制（晶界弓出形核機制）晶界凸出形核機制（晶界弓出形

24、核機制）晶界凸出形核主要發生在經較小冷變形金屬的再結晶過程中。晶界凸出形核主要發生在經較小冷變形金屬的再結晶過程中。變形程度小，變形很不均勻，各晶粒中的位錯密度不同，則亞晶粒的大小變形程度小，變形很不均勻，各晶粒中的位錯密度不同，則亞晶粒的大小也有所不同，因此，晶界中的某一段就會向亞晶細小、位錯密度高的一側弓也有所不同，因此，晶界中的某一段就會向亞晶細小、位錯密度高的一側弓出，被這段晶界掃過的區域，位錯密度下降，成為無畸變的晶體，即再結晶出，被這段晶界掃過的區域，位錯密度下降，成為無畸變的晶體，即再結晶的核心。的核心。晶界凸出形核機制晶界凸出形核機制具有亞晶粒組織晶粒間的凸出形核機制具有亞晶粒

25、組織晶粒間的凸出形核機制在晶界處在晶界處A 晶粒中的某些亞晶粒能通過晶粒中的某些亞晶粒能通過晶界遷移而凸入晶界遷移而凸入B 晶粒中，借消耗晶粒中，借消耗B 中的中的亞晶而生長，從而形成再結晶的核心。亞晶而生長，從而形成再結晶的核心。第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.3 6.3 再結晶再結晶2.2.長大長大再結晶晶核形成之后，即借界面的移動向周圍畸變區域長大。再結晶晶核形成之后，即借界面的移動向周圍畸變區域長大。再結晶晶核長大（晶界遷移）的驅動力再結晶晶核長大（晶界遷移）的驅動力無畸變的新晶粒與周圍畸變的舊晶粒之間的畸變能差。無畸變的新晶粒與周圍畸變的舊晶粒之間的畸變能差。晶界的遷移方向晶界的

26、遷移方向晶界總是背離其曲率中心，向著畸變區域推進，直至全部形成無畸變的等晶界總是背離其曲率中心，向著畸變區域推進，直至全部形成無畸變的等軸晶粒為止，再結晶即告完成。軸晶粒為止，再結晶即告完成。三、再結晶溫度及其影響因素三、再結晶溫度及其影響因素1.1.再結晶溫度再結晶溫度冷變形金屬開始進行再結晶的最低溫度稱為再結晶溫度。冷變形金屬開始進行再結晶的最低溫度稱為再結晶溫度。再結晶不是一個恒溫過程，沒有恒定的轉變溫度。再結晶溫度可定義為：再結晶溫度可定義為：經過大變形量（變形度經過大變形量（變形度70%70%以上）冷變形的金屬，以上）冷變形的金屬，保溫保溫1h1h能夠完成再結晶（能夠完成再結晶（ V

27、95%95%）的溫度。）的溫度。第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.3 6.3 再結晶再結晶 再結晶溫度的經驗公式：再結晶溫度的經驗公式：高純金屬：高純金屬：T再再(0.250.35)Tm工業純金屬：工業純金屬：T再再(0.350.45)Tm合金：合金：T再再(0.40.9)Tm2.2.影響再結晶溫度的因素影響再結晶溫度的因素變形度變形度冷變形度越大，冷變形度越大，T再再越低。越低。原始晶粒度原始晶粒度變形金屬的晶粒越小，變形金屬的晶粒越小，T再再越低。越低。金屬的純度金屬的純度純度越高，純度越高，T再再越低。越低。加熱速度和保溫時間加熱速度和保溫時間加熱速度緩慢和極快，均使加熱速度緩慢和極快

28、，均使T再再升高。升高。保溫時間越長，保溫時間越長，T再再越低。越低。T T再再再結晶溫度；再結晶溫度；T Tmm熔點。熔點。冷變形度與開始再結晶溫度的關系冷變形度與開始再結晶溫度的關系FeAl第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.3 6.3 再結晶再結晶四、再結晶后的晶粒大小四、再結晶后的晶粒大小式中：式中：d再結晶晶粒的平均直徑；再結晶晶粒的平均直徑； 形核率；形核率； G長大線速度；長大線速度；K比例常數。比例常數。1.1.再結晶后的晶粒尺寸再結晶后的晶粒尺寸1/4)(NGKdN2.2.影響再結晶后晶粒大小的因素影響再結晶后晶粒大小的因素變形度變形度l變形度較小變形度較小不發生再結晶，晶粒

29、保持原狀、大小。l變形度達到變形度達到2 210%10%再結晶后的晶粒異常粗大。2 210%10%的變形度稱為臨界變形度。的變形度稱為臨界變形度。l變形度超過臨界變形度變形度超過臨界變形度變形度越大，晶粒越細小。冷變形度對再結晶后晶粒大小的影響冷變形度對再結晶后晶粒大小的影響第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.3 6.3 再結晶再結晶加熱（退火）溫度和保溫時間加熱（退火）溫度和保溫時間 退火溫度越高、保溫時間越長，晶粒越粗大。退火溫度越高、保溫時間越長，晶粒越粗大。Cu-35Zn退火溫度與晶粒尺寸的關系退火溫度與晶粒尺寸的關系含碳含碳0.06%的低碳鋼變形度的低碳鋼變形度及退火溫度對再結晶后晶

30、粒及退火溫度對再結晶后晶粒大小的影響大小的影響原始晶粒尺寸原始晶粒尺寸 當變形度一定時，冷變形金屬的晶粒越細小，再結晶后的晶粒越細小。當變形度一定時，冷變形金屬的晶粒越細小，再結晶后的晶粒越細小。提高退火溫度，臨界變形度數值變小。提高退火溫度，臨界變形度數值變小。五、再結晶的應用五、再結晶的應用 再結晶退火再結晶退火（Recrystallization Annealing）：將已經加工硬化的金屬加熱到再結晶溫度以上，使其發生再結晶，以消除將已經加工硬化的金屬加熱到再結晶溫度以上，使其發生再結晶，以消除加工硬化的工藝方法。加工硬化的工藝方法。 再結晶退火溫度：再結晶退火溫度：T T再再10010

31、0200200。 再結晶退火的主要作用：再結晶退火的主要作用：恢復變形能力；消除各向異性；改善顯微組織；提高組織穩定性。恢復變形能力；消除各向異性；改善顯微組織；提高組織穩定性。 冷拔鋼絲時，每拉拔一次，中間均進行再結晶退火，消除加工硬化，以便冷拔鋼絲時，每拉拔一次，中間均進行再結晶退火，消除加工硬化，以便于下一次拉拔。于下一次拉拔。第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.3 6.3 再結晶再結晶第四節晶粒長大第四節晶粒長大（Grain Growth）冷變形金屬在再結晶結束后，繼續升高溫度或延長保溫時間，晶粒就會不冷變形金屬在再結晶結束后，繼續升高溫度或延長保溫時間，晶粒就會不斷長大，這一過程稱為

32、晶粒長大。斷長大，這一過程稱為晶粒長大。一、晶粒的正常長大一、晶粒的正常長大隨溫度的升高或保溫時間的延長，晶粒均勻連續地長大。隨溫度的升高或保溫時間的延長，晶粒均勻連續地長大。1.1.晶粒長大的驅動力晶粒長大的驅動力晶粒長大前后總的界面能差。晶粒長大前后總的界面能差。第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.4 6.4 晶粒長大晶粒長大晶粒長大時晶界移動方向晶粒長大時晶界移動方向晶粒越小，晶界越多，界面能越高，晶粒晶粒越小，晶界越多，界面能越高，晶粒長大可以降低總的界面能。長大可以降低總的界面能。2.2.晶粒的長大方式晶粒的長大方式晶粒長大的實質是晶界的移動。晶粒長大的實質是晶界的移動。晶界向著晶界

33、的曲率中心移動，結果是：晶界向著晶界的曲率中心移動，結果是：“大晶粒吞并小晶粒，凹界面變平直界面大晶粒吞并小晶粒，凹界面變平直界面”。3.3.晶粒的穩定形狀晶粒的穩定形狀 晶界移動的基本規律：晶界移動的基本規律：彎曲的晶界向其曲率中心的方向移動；彎曲的晶界向其曲率中心的方向移動；三個（或三個以上）晶粒交會處的界面角的變化是趨向于使作用在各晶三個（或三個以上）晶粒交會處的界面角的變化是趨向于使作用在各晶界的表面張力在交會點達到互相平衡的狀態界的表面張力在交會點達到互相平衡的狀態。第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.4 6.4 晶粒長大晶粒長大三晶粒交會處的界面角三晶粒交會處的界面角二維晶粒的穩定

34、形狀二維晶粒的穩定形狀332211TTTsinsinsin在平衡狀態下，三在平衡狀態下，三晶界交會處的各界面晶界交會處的各界面角相等，均為角相等，均為120120 ，此時晶粒達到穩定的此時晶粒達到穩定的形狀，形狀，晶界平直晶界平直，晶，晶粒不會長大，也不會粒不會長大，也不會縮小。縮小。第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.4 6.4 晶粒長大晶粒長大晶粒的平衡形狀十四面體晶粒的平衡形狀十四面體晶界曲率與晶粒形狀晶界曲率與晶粒形狀晶界曲率與晶粒形狀晶界曲率與晶粒形狀4.4.影響晶粒長大的因素影響晶粒長大的因素溫度溫度溫度越高，晶粒長大速度越快，晶粒越粗大。溫度越高，晶粒長大速度越快，晶粒越粗大。雜

35、質及合金元素雜質及合金元素雜質及合金元素阻礙晶界移動，使晶粒長大速度減小，晶粒細化。雜質及合金元素阻礙晶界移動，使晶粒長大速度減小，晶粒細化。第二相質點第二相質點彌散的第二相質點強烈阻礙晶界移動，使晶粒長大速度減小，晶粒細化。彌散的第二相質點強烈阻礙晶界移動，使晶粒長大速度減小，晶粒細化。相鄰晶粒的位向差相鄰晶粒的位向差位向差越大，晶粒長大速度越快，晶粒越粗大。位向差越大，晶粒長大速度越快，晶粒越粗大。晶界與金屬表面相交處的熱蝕溝晶界與金屬表面相交處的熱蝕溝熱蝕溝對晶界產生約束，阻礙晶界移動，晶粒細化。熱蝕溝對晶界產生約束，阻礙晶界移動，晶粒細化。第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.4 6.4

36、 晶粒長大晶粒長大二、晶粒的反常長大（二次再結晶）二、晶粒的反常長大（二次再結晶）在較高退火溫度下，冷變形金屬的再結晶晶粒不均勻不連續地迅速長大。在較高退火溫度下，冷變形金屬的再結晶晶粒不均勻不連續地迅速長大。第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.4 6.4 晶粒長大晶粒長大Fe-Si箔材二次再結晶的反常晶粒箔材二次再結晶的反常晶粒1.1.二次再結晶的特點二次再結晶的特點二次再結晶的反常晶粒是以一次再結晶后二次再結晶的反常晶粒是以一次再結晶后的某些特殊晶粒為基礎而長大的。的某些特殊晶粒為基礎而長大的。一次再結晶后，絕大多數晶粒長大速度很一次再結晶后，絕大多數晶粒長大速度很慢，僅少數晶粒大具有特別

37、大的長大能力。慢，僅少數晶粒大具有特別大的長大能力。少數反常長大的晶粒與其他晶粒的尺寸懸少數反常長大的晶粒與其他晶粒的尺寸懸殊后，更有利于殊后，更有利于“大呑并小大呑并小”。反常長大的晶粒只在局部區域出現，造成反常長大的晶粒只在局部區域出現，造成明顯不均勻的晶粒尺寸。明顯不均勻的晶粒尺寸。2.2.二次再結晶的原理二次再結晶的原理組織中的夾雜物、第二相質點、表面熱蝕溝等對晶界移動產生阻礙，但由組織中的夾雜物、第二相質點、表面熱蝕溝等對晶界移動產生阻礙，但由于分布不均勻，導致少數晶粒能脫離它們的約束，獲得優先長大的機會。于分布不均勻，導致少數晶粒能脫離它們的約束，獲得優先長大的機會。第五節金屬的熱

38、加工第五節金屬的熱加工一、熱加工與冷加工一、熱加工與冷加工 工業生產中，熱加工通常指將金屬材料加熱至高溫進行鍛造、軋制工業生產中，熱加工通常指將金屬材料加熱至高溫進行鍛造、軋制等壓力加工過程。等壓力加工過程。 金屬學角度的冷、熱加工：金屬學角度的冷、熱加工： 熱加工熱加工（Hot Working）：指在再結晶溫度以上的加工過程。指在再結晶溫度以上的加工過程。 冷加工冷加工（Cold Working）：指在再結晶溫度以下的加工過程。指在再結晶溫度以下的加工過程。 FeFe的再結晶溫度的再結晶溫度T T再再450450 C C，在，在400400 C C對其加工，則為冷加工。對其加工，則為冷加工。

39、 PbPb的再結晶溫度的再結晶溫度T T再再-33-33 C C，在，在2525 C(C(常溫常溫) )對其加工，則為熱加工。對其加工，則為熱加工。第六章 金屬及合金的回復與再結晶6.5 6.5 金屬的熱加工金屬的熱加工二、動態回復和動態再結晶二、動態回復和動態再結晶動態回復動態回復（Dynamic Recovery）：金屬在進行熱加工時幾乎與塑性變形同時發生的回復過程。金屬在進行熱加工時幾乎與塑性變形同時發生的回復過程。動態再結晶動態再結晶（Dynamic Recrystallization）：金屬在進行熱加工時幾乎與塑性變形同時發生的再結晶過程。金屬在進行熱加工時幾乎與塑性變形同時發生的再結晶過程。動態回復和動態再結晶的意義和作用：動態回復和動態再結晶的意義和作用：金屬在熱加工時，溫度在金屬在熱加工時，溫度在T再再之上，所以因塑性變形引起的硬化過程之上，所以因塑性變形引起的硬化過程和回復再結晶引起的軟化過程幾乎同時存在。可見，在熱加工中，金和回復再結晶引起的軟化過程幾乎同時存在。可見，在熱加工中，金屬內部同時進行著加工硬化和回