材料成型基础教学课件6.5.ppt

6.5 冷变形金属的回复与再结晶,金属在塑性变形时需要消耗大量的能量，其中绝大部分转化变成热而散失只有一小部分能量以增加晶体缺陷所引起的畸变能和由于变形不均匀性所引起的弹性应变能形式储存在金属内部，称为储存能材料处在热力学上不稳定的状态加热时发生会组织和性能的变化，其过程随着温度的升高可分为回复、再结晶和晶粒长大三个阶段一 回复,回复是指经冷塑性变形的金属在加热时，在光学显微组织发生改变前所产生的某些亚结构和性能的变化过程回复时温度低，晶粒仍为纤维或扁平状强硬度略降低，塑性略升，但内应力和电阻显著减小可以认为，回复是点缺陷和位错在加热时发生运动，从而改变它们的组态分布和数量的过程一 回复,温度低时，点缺陷移动，密度降低温度稍高，位错开始运动，发生滑移和攀移，其结果是分布于滑移面上的同号刃型位错互相排斥，并沿垂直于滑移面的方向排列成位错墙，构成小角亚晶界，形成小晶块，称为回复亚晶这一过程称为多边形化多边形化过程的实质,位错从高能态混乱排列向低能态规则排列移动的过程 纯铝多晶体回复退火时亚结构的变化： 1 回复退火前的胞状亚结构； 2 回复加热时，胞状亚结构内部位错向胞壁滑移，---,,,,,纯铝多晶体回复退火时亚结构的变化,3 胞壁中的位错逐渐形成位错网络，边界变得清晰而成为亚晶界。

4 亚晶界迁移，晶粒长大生产应用,去应力退火： 即回复处理——保持硬化，降低内应力，减轻 变形和开裂，改善耐蚀性 如：冷拉钢丝卷制弹簧，卷成之后要进行退火； 铸件和焊件加工后也要进行退火二 再结晶,冷变形金属加热温度高于回复温度在变形组织的基体上： （1）产生新的无畸变晶核； （2）迅速长大形成等轴晶粒； （3）逐渐取代全部变形组织 此过程称为再结晶再结晶方式,经再结晶后，材料强硬度显著下降，塑韧性显著提高，内应力完全消除，加工硬化消除再结晶过程是通过形核和长大方式完成的，如图示意再结晶核心两种形成方式,1 亚晶形核 a 局部位错密度很高的亚晶界的迁移，吞并相邻变形基体和亚晶 b 边界上的位错通过攀移和滑移转移到邻近的晶界中，使得相邻的亚晶粒合并再结晶核心两种形成方式,2 晶界凸出形核 变形度较小时，各晶粒位错密度不同，再结晶时大角晶界上也会出现部分的迁移三 再结晶温度,再结晶温度被定义为在一定时间内完成再结晶所对应的温度。

在生产中通常把再结晶温度定义为：经大量变形（ > 70%）的金属在约1h的保温时间内，能够完成再结晶（> 95%）的最低温度再结晶不是相变、不是恒温过程，而是逐渐生核、长大的连续过程再结晶温度是一个温度范围T再（K）=(0.35-0.4)Tm（K）,,三 再结晶温度及影响因素,影响再结晶温度的因素： 1 变形程度：金属的冷变形程度越大，其储存能越高，再结晶的驱动力也越大因此，再结晶温度越低三 再结晶温度及影响因素,2 金属的纯度：纯度越高，其再结晶温度就越低因为杂质及合金元素阻碍原子扩散与位错运动 3 原始晶粒的尺寸：金属的原始晶粒越细，其再结晶温度就越低这是由于细晶粒金属的变形抗力较大，冷变形后的储存能较高的缘故 4 加热时间和加热速度：退火加热保温时间越长，原子扩散移动越充分地进行，故增加退火时间有利于新的再结晶晶粒充分形核和生长，可降低再结晶温度因为再结晶过程需要一定的时间才能完成，故提高加热速度会使再结晶温度升高再结晶晶粒大小的控制晶粒大小对性能产生重要影响—有实际意义,1 变形程度：变形量很小，储存能太小，不足以引起再结晶；临界变形度：2—10%，再结晶晶粒特别粗大。

这是因为此时的变形量较小，形成再结晶核心较少，而生长速度却很大造成的；变形度增加，晶粒逐渐细化四 再结晶晶粒大小的控制,2 原始晶粒尺寸：金属的原始晶粒越细，则再结晶后的晶粒也越细因为原始晶粒细小，晶界面积增加，为再结晶形核提供更多的位置，故再结晶后晶粒得到细化 3 杂质与合金元素：都可增加储存能，阻碍晶界移动，细化晶粒 4 变形温度：变形温度越高，回复程度变越大，结果使变形金属的储存能减小，故使再结晶晶粒粗化 5 退火温度：再结晶退火温度越高，再结晶后的晶粒越粗大四 再结晶全图,变形程度和退火温度对再结晶晶粒度影响最大五 晶粒长大,冷变形金属再结晶刚完成时，一般得到细小的等轴晶粒组织如果继续提高加热温度或延长保温时间，将引起晶粒进一步长大，称为晶粒长大现象晶粒长大主要靠晶界的迁移，小晶粒被大的吞并，晶界趋于平直化，三个晶粒的界面交角趋于120度正常长大异常长大或二次再结晶（尺寸达到几个cm，超过原始几十倍）原因是晶界存在弥散、细小的夹杂物或第二相，不均匀少数晶粒脱离约束。