《材料科学基础》PPT课件.ppt

1回复与再结晶2第一节 冷变形金属在加热时的组织与性能变化 一一 回复与再结晶回复与再结晶 回回复复：：冷冷变变形形金金属属在在低低温温加加热热时时，，其其显显微微组组织织无无可可见见变变化化，，但但其物理、力学性能却部分恢复到冷变形以前的过程其物理、力学性能却部分恢复到冷变形以前的过程 再再结结晶晶：：冷冷变变形形金金属属被被加加热热到到适适当当温温度度时时，，在在变变形形组组织织内内部部新新的的无无畸畸变变的的等等轴轴晶晶粒粒逐逐渐渐取取代代变变形形晶晶粒粒，，而而使使形形变变强强化化效效应应完完全全消消除的过程除的过程3第一节 冷变形金属在加热时的组织与性能变化 二二 显微组织变化（示意图）显微组织变化（示意图） 回复阶段：显微组织仍为纤维状，无可见变化；回复阶段：显微组织仍为纤维状，无可见变化； 再再结结晶晶阶阶段段：：变变形形晶晶粒粒通通过过形形核核长长大大，，逐逐渐渐转转变变为为新新的的无无畸畸变变的等轴晶粒的等轴晶粒 晶晶粒粒长长大大阶阶段段：：晶晶界界移移动动、、晶晶粒粒粗粗化化，，达达到到相相对对稳稳定定的的形形状状和和尺寸。

尺寸4第一节 冷变形金属在加热时的组织与性能变化 二二 显微组织变化（示意图）显微组织变化（示意图） 5第一节 冷变形金属在加热时的组织与性能变化 三三 性能变化性能变化 1 1 力学性能力学性能 回回复复阶阶段段：：强强度度、、硬硬度度略略有下降，塑性略有提高有下降，塑性略有提高 再再结结晶晶阶阶段段：：强强度度、、硬硬度度明显下降，塑性明显提高明显下降，塑性明显提高 晶晶粒粒长长大大阶阶段段：：强强度度、、硬硬度度继继续续下下降降, ,塑塑性性继继续续提提高高，，粗化严重时下降粗化严重时下降 6第一节 冷变形金属在加热时的组织与性能变化 2 2 物理性能物理性能 密密度度: :在在回回复复阶阶段段变变化化不不大大，，在在再再结结晶晶阶阶段段急急剧剧升升高；高； 电电阻阻：：电电阻阻在在回回复复阶阶段段可明显下降可明显下降3. 内应力变化内应力变化 回回复复阶阶段段：：大大部部分分或或全全部部消消除除第第一一类类内内应应力力，，部部分分消消除除第第二二、、三三类内应力；类内应力； 再结晶阶段：内应力可完全消除。

再结晶阶段：内应力可完全消除7第二节 回复 一一 回复回复回回复复是是冷冷变变形形材材料料在在退退火火时时发发生生组组织织和和性性能能变变化化的的早早期期阶阶段段，，它它实实质质上上是是一一种种通通过过加加热热使使晶晶体体内内部部的的点点缺缺陷陷和和位位错错发生运动，从而改变缺陷分布和减少缺陷数量的过程发生运动，从而改变缺陷分布和减少缺陷数量的过程8第二节 回复 二二 回复机理回复机理 1 1 低温回复（低温回复（－－））                           移至晶界、位错处移至晶界、位错处点缺陷运动点缺陷运动 空位＋间隙原子空位＋间隙原子 消失消失 缺陷密度降低缺陷密度降低                           空位聚集（空位群、对）空位聚集（空位群、对）9第二节 回复 二二 回复机理回复机理 2 2 中温回复中温回复  （（－－）） 异号位错相遇而抵销异号位错相遇而抵销位错滑移位错滑移 位错密度降低位错密度降低 位错缠结重新排列位错缠结重新排列第二节 回复 二二 回复机理回复机理 3 3 高温回复（）高温回复（）位错攀移位错攀移（＋滑移）（＋滑移） 位错垂直排列（亚晶界）位错垂直排列（亚晶界） 多边化（亚晶粒）多边化（亚晶粒） 弹性畸变能降低。

弹性畸变能降低11第二节 回复 二二 回复机理回复机理 12第二节 回复 三三 回复退火的应用回复退火的应用 1 1回复机制与性能的关系回复机制与性能的关系 内应力降低内应力降低: :弹性应变基本消除弹性应变基本消除; ; 硬度、强度下降不多：位错密度降低不明显，亚晶较细；硬度、强度下降不多：位错密度降低不明显，亚晶较细； 电阻率明显下降：空位减少，位错应变能降低电阻率明显下降：空位减少，位错应变能降低 2 2去应力退火去应力退火 降降低低应应力力（（保保持持加加工工硬硬化化效效果果）），，防防止止工工件件变变形形、、开裂，提高耐蚀性开裂，提高耐蚀性13第三节 再结晶 一一 再结晶的形核与长大再结晶的形核与长大 1 1 形核形核 亚晶长大形核机制亚晶长大形核机制 （变形量较大时）（变形量较大时） 亚晶合并形核亚晶合并形核 亚晶界移动亚晶界移动( (长大长大) )形核形核( (吞并其它亚晶或变形部分吞并其它亚晶或变形部分) ) 凸出形核（变形量较大时）凸出形核（变形量较大时） 晶核伸向小位错胞晶粒晶核伸向小位错胞晶粒( (畸变能较高区域畸变能较高区域) )内内. .14第三节 再结晶 一一 再结晶的形核与长大再结晶的形核与长大1 1 形核形核 15第三节 再结晶 一一 再结晶的形核与长大再结晶的形核与长大 晶界凸出形核（变形量较小时晶界凸出形核（变形量较小时,<20%,<20%）） 晶界弓出形核，凸向亚晶粒小的方向晶界弓出形核，凸向亚晶粒小的方向. . 16第三节 再结晶 一一 再结晶的形核与长大再结晶的形核与长大   驱动力：畸变能差驱动力：畸变能差 2 2 长大长大 方式方式: :晶核向畸变晶粒扩展晶核向畸变晶粒扩展, ,至新晶粒相互接触。

至新晶粒相互接触 注：再结晶不是相变过程注：再结晶不是相变过程17第三节 再结晶 三三 再结晶温度再结晶温度1 再结晶温度：经严重冷变形（变形量再结晶温度：经严重冷变形（变形量>70%）的金属或合）的金属或合   金，在金，在1h内能够完成再结晶的（再结晶体积分数内能够完成再结晶的（再结晶体积分数>95%））   最低温度最低温度                         高纯金属：高纯金属：T再再＝＝(0.25~0.35)Tm2 经验公式经验公式     工业纯金属：工业纯金属：T再再＝＝(0.35~0.45)Tm                        合金：合金：T再再＝＝(0.4~0.9)Tm    注：再结晶退火温度一般比上述温度高注：再结晶退火温度一般比上述温度高100～～200℃18第三节 再结晶 三三 再结晶温度再结晶温度  3 影响因素影响因素        变形量越大，驱动力越大，再结晶温度越低；变形量越大，驱动力越大，再结晶温度越低； 纯度越高，再结晶温度越低；纯度越高，再结晶温度越低； 加热速度太低或太高，再结晶温度提高。

加热速度太低或太高，再结晶温度提高19第三节 再结晶 四四 影响再结晶的因素影响再结晶的因素1 1 退火温度温度越高，再结晶速度越大退火温度温度越高，再结晶速度越大2 2 变形量变形量越大，再结晶温度越低；随变形量增大，再结晶温变形量变形量越大，再结晶温度越低；随变形量增大，再结晶温 度趋于稳定；变形量低于一定值，再结晶不能进行度趋于稳定；变形量低于一定值，再结晶不能进行3 3 原始晶粒尺寸晶粒越小，驱动力越大；晶界越多，有利于形核原始晶粒尺寸晶粒越小，驱动力越大；晶界越多，有利于形核4 4 微量溶质元素阻碍位错和晶界的运动，不利于再结晶微量溶质元素阻碍位错和晶界的运动，不利于再结晶5 5 第二相粒子间距和直径都较大时，提高畸变能，并可作为形核核第二相粒子间距和直径都较大时，提高畸变能，并可作为形核核 心，促进再结晶；直径和间距很小时，提高畸变能，但阻碍晶界迁心，促进再结晶；直径和间距很小时，提高畸变能，但阻碍晶界迁 移，阻碍再结晶移，阻碍再结晶20第三节 再结晶 五五 再结晶的应用再结晶的应用                              恢复变形能力恢复变形能力 改善显微组织改善显微组织 再结晶退火再结晶退火 消除各向异性消除各向异性 提高组织稳定性提高组织稳定性         再结晶温度：再结晶温度：T再再＋＋100～～200℃。

 21第四节 晶粒长大晶粒长大 驱驱 动动 力：力：界面能差界面能差. . 长大方式：长大方式： 正常长大；正常长大； 异常长大（二次再结晶）异常长大（二次再结晶）. .22第四节 晶粒长大晶粒长大一一 晶粒的正常长大晶粒的正常长大 1 1 正常长大：再结晶后的晶粒均匀连续的长大正常长大：再结晶后的晶粒均匀连续的长大 2 2 驱动力：界面能差界面能越大，曲率半径越小，驱驱动力：界面能差界面能越大，曲率半径越小，驱 动力越大动力越大 ( (长大方向是指向曲率中心长大方向是指向曲率中心, ,而再结晶晶核的长大方向相反而再结晶晶核的长大方向相反.).) 23第四节 晶粒长大晶粒长大一一 晶粒的正常长大晶粒的正常长大 晶界趋于平直晶界趋于平直; ; 3 3 晶粒的稳定形状晶粒的稳定形状 晶界夹角趋于晶界夹角趋于120℃;120℃; 二维坐标中晶粒边数趋于二维坐标中晶粒边数趋于6.6.24第四节 晶粒长大晶粒长大一一 晶粒的正常长大晶粒的正常长大4 4 影响晶粒长大的因素影响晶粒长大的因素(1)(1)温度。

温度越高，晶界易迁移，晶粒易粗化温度越高，晶界易迁移，晶粒易粗化2)(2)分散相粒子阻碍晶界迁移，降低晶粒长大速率一分散相粒子阻碍晶界迁移，降低晶粒长大速率一 般有晶粒稳定尺寸般有晶粒稳定尺寸d和第二相质点半径和第二相质点半径r、体积分数、体积分数 的的 关系：关系：d=4r/3 (3)(3)杂杂质质与与合合金金元元素素气气团团作作”钉钉扎扎晶晶界界, ,不不利利于于晶晶界界移移动动 (4)(4)晶粒位向差小角度晶界的界面能小于大角度晶界，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因而前者的移动速率低于后者25第四节 晶粒长大晶粒长大二二 晶粒的异常长大晶粒的异常长大1 1 异常长大异常长大: :少数再结晶晶粒的急剧长大现象少数再结晶晶粒的急剧长大现象 (二次再结晶二次再结晶））2 2 基本条件基本条件: :正常晶粒长大过程被正常晶粒长大过程被( (第二分散相微粒、织构）第二分散相微粒、织构） 强烈阻碍强烈阻碍3 3 驱动力：界面能变化不是重新形核）驱动力：界面能变化。

不是重新形核）第四节 晶粒长大晶粒长大二二 晶粒的异常长大晶粒的异常长大 钉扎晶界的第二相溶于基体钉扎晶界的第二相溶于基体. .4 4 机制机制 再结晶织构中位向一致晶粒的合并再结晶织构中位向一致晶粒的合并. . 大晶粒吞并小晶粒大晶粒吞并小晶粒. .                                                                   各向异性各向异性                                               织构明显织构明显    优化磁导率优化磁导率 5 对组织和性能的影响对组织和性能的影响       晶粒大小不均晶粒大小不均     性能不均性能不均                                                                   降低强度和塑韧性降低强度和塑韧性                                               晶粒粗大晶粒粗大    提高表面粗糙度提高表面粗糙度第四节 晶粒长大晶粒长大三三 再结晶退火的组织再结晶退火的组织1 1 再结晶图。

退火温度、变形量与晶粒大小的关系图再结晶图退火温度、变形量与晶粒大小的关系图2 2 再结晶织构再结晶织构: :再结晶退火后形成的织构退火可将形变织再结晶退火后形成的织构退火可将形变织 构消除，也可形成新织构构消除，也可形成新织构 择优形核（沿袭形变织构）择优形核（沿袭形变织构） 择优生长（特殊位向的再结晶晶核快速长大）择优生长（特殊位向的再结晶晶核快速长大）3 3 退火孪晶退火孪晶: :再结晶退火后出现的孪晶是由于再结晶过程再结晶退火后出现的孪晶是由于再结晶过程 中因晶界迁移出现层错形成的中因晶界迁移出现层错形成的复习题1. 何谓回复？何谓再结晶？冷变形金属加热时发生再结晶的驱动力和标志各是什么？2. 试分别叙述冷变形金属在加热时发生回复和再结晶的相应机制。