再结晶过程

一文看懂回复和再结晶回复和再结晶一、冷变形金属在加热时的组织与性能变化金属和合金经塑性变形后，由于空位、位错等结构缺陷密度的增加，以及畸变能（晶体缺陷所储存的能量）的升高将使其处于热力学不稳定的高自由能状态，具有自发恢复到变形前低自由能状态的趋势，但在室温下，因温度低，原子活动能力小，恢复很慢，一旦受热，温度较高时，原子扩散能力提高，组织、性能会发生一系列变化。

这一变化过程随加热温度的升高可表现为三个阶段：回复：指新的无畸变晶粒出现之前所产生的亚结构和性能变化的阶段。

在此阶段，组织：由于不发生大角度晶界的迁移，晶粒的形状和大小与变形态相同，仍为纤维状或扁平状。

性能：强度与硬度变化很小，内应力、电阻明显下降。

（回复是指冷塑性变形的金属在（较低温度下进行）加热时，在光学显微组织发生改变前（即在再结晶晶粒形成前）所产生的某些亚结构和性能的变化过程。

）再结晶：指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程。

在此阶段，组织：首先在畸变度大的区域产生新的无畸变晶粒的核心，然后逐渐消耗周围的变形基体而长大，直到变形组织完全改组为新的、无畸变的细等轴晶粒为止。

性能：强度与硬度明显下降，塑性提高，消除了加工硬化，使性能恢复到变形前的程度。

晶粒长大：指再结晶结束之后晶粒的继续长大。

在此阶段，在晶界表面能的驱动下，新晶粒相互吞食而长大，最后得到较稳定尺寸的晶粒。

显微组织的变化：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。

性能变化：回复阶段：强度、硬度略有下降，塑性略有提高；密度变化不大，电阻明显下降。

再结晶阶段：强度、硬度明显下降，塑性明显提高；密度急剧升高。

晶粒长大阶段：强度、硬度继续下降，塑性继续提高；粗化严重时下降。

二、回复1. 回复动力学上图同一变形程度的多晶体铁在不同温度退火时，屈服强度的回复动力学曲线特点：（1）没有孕育期；（2）在一定温度下，初期的回复速率很大，随后即逐渐变慢，直至趋近于零；（3）每一温度的恢复程度有一极限值，退火温度越高，这个极限值也越高，而达到此一极限值所需的时间则越短；（4）预变形量越大，起始的回复速率也越快，晶粒尺寸减小也有利于回复过程的加快。

小角度晶界完全再结晶1. 引言晶界是晶体中不同晶粒之间的界面，是由于晶格的不连续性而形成的。

晶界对材料的力学性能、热学性能等起着重要的影响。

其中，小角度晶界是指晶界的错配度较小，晶界夹角小于10度的晶界。

小角度晶界完全再结晶是指通过热处理等方式，使材料中的小角度晶界发生再结晶，即晶界的错配度消失，晶界夹角变为90度，实现晶界的完全再结晶。

本文将对小角度晶界完全再结晶的原理、方法、影响因素等进行详细介绍。

2. 原理小角度晶界完全再结晶的原理主要涉及晶界的动力学行为和能量降低原理。

晶界的运动是由晶界两侧晶粒的位错滑移和扩散引起的。

在小角度晶界处，晶界的位错密度较高，位错可以通过滑移和扩散的方式运动，使晶界发生位错滑移和扩散。

晶界的位错滑移和扩散会引起晶界的能量增加，而晶界能量的增加会阻碍晶界的运动。

当晶界的位错密度较高时，晶界能量的增加越大，晶界的运动越困难。

在小角度晶界完全再结晶过程中，通过热处理等方式，可以提高晶界的温度，降低晶界能量，促进晶界的运动。

当晶界的位错密度较高时，晶界的位错滑移和扩散会使晶界的位错密度减小，晶界的能量降低，从而使晶界发生再结晶。

3. 方法小角度晶界完全再结晶的方法主要包括热处理和力学处理两种。

3.1 热处理热处理是通过升高材料的温度，使晶界的位错滑移和扩散增加，从而促进晶界的再结晶。

热处理的主要参数包括温度、时间和冷却速率。

温度越高，晶界的位错滑移和扩散越活跃，再结晶的速度越快。

时间越长，晶界的位错滑移和扩散越充分，再结晶的程度越高。

冷却速率越慢，晶界的位错滑移和扩散越容易进行，再结晶的程度越高。

3.2 力学处理力学处理是通过施加外力，使晶界发生位错滑移和扩散，从而促进晶界的再结晶。

力学处理的主要方式包括拉伸、压缩和剪切等。

拉伸和压缩可以使晶界的位错滑移和扩散增加，促进晶界的再结晶。

剪切可以使晶界发生位错滑移，从而促进晶界的再结晶。

4. 影响因素小角度晶界完全再结晶的过程受到多种因素的影响，主要包括晶界角度、温度、时间、冷却速率和外力大小等。

再结晶名词解释
再结晶是固态材料在特定条件下进行晶体重排和重新生长的过程。

固态材料的再结晶过程可以通过热处理来实现，常见的方法有退火和热变形。

在退火过程中，材料被加热到高温，使原有的晶体结构解体，并通过原子或分子的扩散使晶体重新排列和生长。

退火温度一般低于材料的熔点，以避免材料的熔化。

热变形是通过对材料施加外力和热处理相结合的方法进行再结晶。

在热变形过程中，材料会先被加热到高温，然后在施加的外力的作用下，发生塑性变形。

在变形过程中，材料内部会发生组织的重排和晶体的再生长，从而实现再结晶的目的。

再结晶可以改变材料的晶体结构和晶粒尺寸，从而影响材料的性能。

再结晶可以消除材料的应力，提高材料的延展性和塑性，降低材料的硬度和强度。

再结晶还可以改善材料的晶界和析出相，提高材料的晶体纯度和均匀性，改善材料的热稳定性和耐腐蚀性。

再结晶过程中的主要因素包括温度、时间和应力。

温度是再结晶发生的关键因素，适当的温度可以促进原始晶体的解体和晶体的再生长。

时间是再结晶的持续时间，较长的时间可以使再结晶更完全。

应力是对材料施加的外力，可以改变材料的形变行为和再结晶的速率。

再结晶广泛应用于金属、合金和陶瓷等固态材料的制备和加工
过程中。

通过再结晶可以改善材料的性能和特性，满足不同应用领域对材料的要求。

再结晶也是固态材料学和材料科学研究的重要内容之一，对于探索材料的结构与性能关系、理解材料的微观机制和提高材料的性能具有重要意义。

重结晶的原理和细节重结晶是一种物质净化和纯化的方法，通过溶解物质并再结晶的过程，将杂质从物质中分离出来，得到纯净的晶体。

其原理是根据物质的溶解度差异，在适当的溶剂中使其溶解，然后通过控制溶液的温度和浓度，使溶质重新结晶形成晶体，从而实现纯化的目的。

重结晶过程主要包括三个关键步骤：溶解、结晶和分离。

首先是溶解。

将待处理的物质加入适当的溶剂中，在适当的温度下加热搅拌，使其完全溶解。

溶解度是物质在一定温度下溶解于溶剂中的最大量，每种物质都有其特定的溶解度。

通过选择合适的溶剂和温度，可以在一定程度上控制物质的溶解度，使其达到最大值。

接下来是结晶。

在溶液中，物质的溶解度随温度的变化而变化。

当溶液中的溶质浓度超过其溶解度时，就会发生过饱和现象，即溶质开始析出结晶。

通过调控溶剂的温度和浓度，可以控制溶质的过饱和度，从而控制结晶的发生。

一般来说，降低溶液温度可以促进结晶的发生，而提高溶液浓度则有利于晶体的生长。

最后是分离。

在结晶完成后，通过过滤或离心等方法将晶体与溶液分离。

过滤是一种常用的分离方法，通过选择合适的滤纸或滤膜，可以将溶液中的晶体颗粒捕捉下来，使其与溶液分离。

离心则是利用离心机的离心力，使晶体在离心管中沉淀下来，与溶液分离。

重结晶具有很高的纯净度和选择性。

因为不同物质的溶解度差异很大，通过调控溶剂和条件，可以选择性地将目标物质结晶出来，从而实现对其纯化。

此外，重结晶还可以去除杂质。

在结晶过程中，杂质往往不易溶解，容易在溶液中析出，从而与晶体分离。

重结晶在实际应用中有着广泛的应用。

在化学实验室中，重结晶是一种常用的纯化方法，可以用来从混合物中分离出目标物质，得到高纯度的化合物。

在制药工业中，重结晶可以用来制备药物的纯品，提高药物的纯度和质量。

此外，重结晶还可以用于金属和合金材料的制备，通过重结晶可以改善材料的结晶度和力学性能。

重结晶是一种重要的物质净化和纯化方法，通过溶解、结晶和分离等关键步骤，可以将杂质从物质中分离出来，得到纯净的晶体。

再结晶中文名称：再结晶英文名称：recrystallization定义：指经冷塑性变形的金属超过一定温度加热时，通过形核长大形成等轴无畸变新晶粒的过程。

应用学科：机械工程（一级学科）；机械工程(2)_热处理（二级学科）；机械工程(2)一般热处理名词（三级学科）以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布再结晶：当退火温度足够高、时间足够长时，在变形金属或合金的显微组织中，产生无应变的新晶粒──再结晶核心。

新晶粒不断长大，直至原来的变形组织完全消失,金属或合金的性能也发生显著变化,这一过程称为再结晶。

过程的驱动力也是来自残存的形变贮能（见图1）。

与金属中的固态相变[1]类似，再结晶也有转变孕育期，但再结晶前后，金属的点阵类型无变化。

再结晶核心一般通过两种形式产生。

其一是原晶界的某一段突然弓出，深入至畸变大的相邻晶粒，在推进的这部分中形变贮能完全消失，形成新晶核。

其二是通过晶界或亚晶界合并，生成一无应变的小区──再结晶核心。

四周则由大角度边界将它与形变且已回复了的基体分开。

大角度边界迁移时，核心长大。

核心朝取向差大的形变晶粒长大，故再结晶过程具有方向性特征。

再结晶后的显微组织呈等轴状晶粒，以保持较低的界面能。

开始生成新晶粒的温度称为开始再结晶温度，显微组织全部被新晶粒所占据的温度称为终了再结晶温度或完全再结晶温度。

再结晶过程所占温度范围受合金成分、形变程度、原始晶粒度、退火温度等因素的影响。

实际应用中，常用开始再结晶温度和终了再结晶温度的算术平均值作为衡量金属或合金性能热稳定水平的参量，称为再结晶温度。

动态再结晶：···随着变形量的增加，位错密度继续增加，内部储存能也继续增加。

当变形量达到一定程度时，将使奥氏体发生另一种转变—动态再结晶。

·动态再结晶的发生与发展，使更多的位错消失，奥氏体的变形抗力下降，直到奥氏体全部发生了动态再结晶，应力达到了稳定值。

静态再结晶：金属在热加工后，由于形变使晶粒内部存在形变储存能，使系统处于不稳定的高能状态，因此在变形随后的等温保持过程中，以变形储存能为驱动力，通过热活化过程再结晶成核和长大而再生成新的晶粒组织，使系统由高能状态转变为较稳定的低能状态，这个自发的过程就是静态再结晶。

再结晶与位错密度关系引言：再结晶是金属材料加工中的一种重要工艺，通过再结晶可以改善材料的力学性能和微观结构。

位错密度是描述晶体中位错数量的物理量，位错在晶体中的存在会影响材料的塑性变形和力学性能。

本文将探讨再结晶与位错密度之间的关系。

一、再结晶的概念与过程再结晶是指在金属材料加工过程中，通过加热使材料的晶粒重新长大并消除原有的位错和应变，形成具有新晶粒结构的过程。

再结晶分为动态再结晶和静态再结晶两种形式。

动态再结晶是在冷变形过程中，材料的位错密度达到临界值时发生的再结晶，而静态再结晶则是在冷变形后通过加热使晶粒重新长大。

二、位错密度的概念与影响因素位错是晶体中的一种缺陷，是晶体中原子排列中发生错位的现象。

位错密度是指单位体积晶体中位错的数量。

位错密度的大小与材料的加工过程、应力和温度等因素有关。

在材料加工过程中，位错密度会随着冷变形的进行而增加，而加热过程中的再结晶会导致位错密度的降低。

三、再结晶对位错密度的影响1. 动态再结晶对位错密度的影响动态再结晶过程中，位错密度会逐渐降低。

当材料的位错密度达到一定临界值时，动态再结晶就会发生。

在动态再结晶过程中，高温下的材料会发生晶粒的长大和位错的消失。

这是因为高温下位错的迁移速度增加，使得晶粒能够重新长大，而位错则会在晶界处消失。

2. 静态再结晶对位错密度的影响静态再结晶是通过加热已经冷变形的材料来实现的。

在冷变形过程中，位错密度会逐渐增加。

而静态再结晶过程中，随着晶粒的长大，位错会在晶界处消失，从而降低位错密度。

四、位错密度对再结晶的影响位错密度对再结晶过程有着重要影响。

较高的位错密度会阻碍晶粒的长大和再结晶的进行。

位错会在晶界处阻碍晶粒的长大，使得晶粒尺寸较小。

而较小的晶粒尺寸又会导致位错密度的增加，形成恶性循环。

因此，位错密度较高的材料更难进行再结晶。

五、再结晶与位错密度的应用再结晶与位错密度的关系在金属材料的加工和优化中有着重要的应用价值。

通过控制材料的加工工艺参数和热处理条件，可以调控材料的位错密度和再结晶行为，从而获得理想的力学性能和微观结构。

用回复,再结晶和晶粒长大解释铁素体变形80%经不
同温度退火的组织演变
铁素体变形是通过回复、再结晶和晶粒长大三个过程来解释的。

这三种过程在不同温度退火下，对80%的铁素体组织演变产生了显著的影响。

1. 回复过程：在退火初期，铁素体晶粒内部的应力状态发生改变，晶格畸变逐渐消除，这一过程称为回复。

回复过程使铁素体晶粒尺寸略有增大，但变化不明显。

2. 再结晶过程：随着退火温度的升高，铁素体晶粒开始发生再结晶，即原有的铁素体晶粒破碎，重新形成新的晶粒。

在再结晶过程中，铁素体晶粒尺寸显著减小，组织变得更加细小。

在80%的铁素体中，再结晶过程使晶粒尺寸降低，提高了铁素体的塑性。

3. 晶粒长大过程：在退火后期，随着温度的进一步升高，铁素体晶粒逐渐长大。

晶粒长大过程使铁素体晶粒尺寸增大，但过大的晶粒尺寸可能会导致铁素体塑性降低。

在80%的铁素体中，晶粒长大过程对组织演变的影响相对较小。

通过以上分析，可以得出以下结论：在不同温度退火下，铁素体变形主要受回复、再结晶和晶粒长大三个过程的控制。

适当的退火温度可以实现铁素体的细化和组织均匀化，提高其塑性和韧性。

而退火温度过高或过低，都可能对铁素体的性能产生不利影响。

因此，在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的退火温度，以实现铁素体的高性能。

2020届材料科学基础期末必考知识点总结豆第八章回复与再结晶第一节冷变形金属在加热时的组织与性能变化一回复与再结晶回复：冷变形金属在低温加热时，具显微组织无可见变化，但其物理、力学性能却部分恢复到冷变形以前的过程。

再结晶：冷变形金属被加热到适当温度时，在变形组织内部新的无畸变的等轴晶粒逐渐取代变形晶粒，而使形变强化效应完全消除的过程。

二显微组织变化（示意图）回复阶段：显微组织仍为纤维状，无可见变化；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三性能变化1力学性能（示意图）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，粗化严重时下降。

2物理性能密度：在回复阶段变化不大，在再结晶阶段急剧升高；电阻：电阻在回复阶段可明显下降。

四储存能变化(示意图)1储存能：存在于冷变形金属内部的一小部分(〜10%)变形功。

「弹性应变能(3〜12%)2存在形式J位错(80〜90%) 1I点缺陷j 是回复与再结晶的驱动力3储存能的释放：原子活动能力提高，迁移至平衡位置，储存能得以释放。

五内应力变化回复阶段：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。

第二节回复一回复动力学(示意图)1加工硬化残留率与退火温度和时间的关系ln(x o/x)=C o texp(-Q/RT)x o原始加工硬化残留率；X—退火时加工硬化残留率；C0一比例常数；t—加热时间；T—加热温度。

2动力学曲线特点(1)没有孕育期；(2)开始变化快，随后变慢；(3)长时间处理后，性能趋于一平衡值。

3高温回复：位错攀移（+滑移）f 位错垂直排列（亚晶界）+多边化（亚（0.3~0.5Tm ）晶粒）一►弹性畸变能降低。

三回复退火的应用去应力退火：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。

重结晶的原理重结晶是一种物质纯度提高的方法，通过溶解再结晶的过程，去除杂质，得到较纯净的晶体物质。

重结晶的原理主要包括溶解、结晶和分离三个步骤。

首先，溶解是重结晶过程中的第一步。

将待处理的物质加入适量的溶剂中，加热搅拌使其充分溶解，形成均匀的溶液。

在这个过程中，杂质会随着溶解物质一同溶解在溶液中，但溶解度的差异会导致杂质在溶液中的含量不同。

其次，结晶是重结晶过程中的关键步骤。

通过控制溶剂的温度和浓度，使溶解物质逐渐饱和，从而促使其中的纯净晶体逐渐析出。

在结晶过程中，杂质会大部分留在溶液中，而晶体物质则以固体的形式逐渐生成。

最后，分离是重结晶过程中的最后一步。

将形成的晶体物质从溶液中分离出来，通常采用过滤或离心等方法进行分离。

在分离的过程中，杂质会随着溶剂一同被分离出去，而较纯净的晶体物质则得以留下。

重结晶的原理可以通过实验验证。

首先，取一定量的含有杂质的晶体物质，加入适量的溶剂中，经加热搅拌溶解后形成溶液。

然后，通过控制溶剂的温度和浓度，使溶解物质逐渐饱和，促使其中的纯净晶体逐渐析出。

最后，将形成的晶体物质从溶液中分离出来，通过比较分离后的晶体物质与原始晶体物质的纯度和性质，可以验证重结晶的原理。

重结晶的原理在化工、制药、化学等领域有着广泛的应用。

通过重结晶，可以提高物质的纯度，改善其性能，满足不同领域对物质纯度的要求。

同时，重结晶也是一种环保的方法，可以减少杂质对环境和人体的影响，提高物质的利用率，具有重要的社会意义和经济意义。

综上所述，重结晶的原理包括溶解、结晶和分离三个步骤。

通过控制这三个步骤，可以有效地提高物质的纯度，得到较纯净的晶体物质，满足不同领域对物质纯度的要求，具有重要的应用价值和社会意义。

回复和再结晶过程的硬度变化原因
回复和再结晶过程对材料硬度变化的原因可以从微观结构和晶粒大小等方面来进行解释。

首先，回复是指材料在高温下经历过变形后，通过热处理（通常是退火）来恢复其初始的晶粒结构和性能。

在变形过程中，材料的晶粒会发生形变，晶界滑移和位错增多，导致材料硬度增加。

而通过回复过程，晶粒再次变得规整，位错减少，晶界得以修复，从而导致材料的硬度降低。

再结晶是指材料在高温下经历过变形后，通过热处理使其再次形成新的晶粒结构。

在再结晶过程中，原先的形变晶粒被消除，新的晶粒再次长大，晶界得以重构。

新形成的晶粒通常具有较小的尺寸和较高的晶界能量，因此材料的硬度会显著降低。

此外，回复和再结晶过程中，晶界的移动和位错的重新排列也会对材料的硬度产生影响。

在回复过程中，晶界的移动和位错的消失减少了材料的内部应力，从而降低了硬度。

而在再结晶过程中，新晶粒的形成和晶界的重构也会导致材料硬度的下降。

总的来说，回复和再结晶过程对材料硬度的影响是通过改变材料的晶粒结构、位错密度和晶界能量等因素来实现的。

这些变化会导致材料硬度的降低，从而影响材料的力学性能和加工性能。

再结晶过程是相变过程
再结晶不是相变过程。

再结晶与相变的区别：再结晶前后，金属的点阵类型无变化；相变的前后，金属的点阵类型变化。

再结晶：当退火温度足够高、时间足够长时，在变形金属或合金的显微组织中，产生无应变的新晶粒，再结晶核心。

再结晶的过程中，新晶粒不断长大，直至原来的变形组织完全消失，金属或合金的性能也发生显著变化。

再结晶过程所占温度范围受合金成分、形变程度、原始晶粒度、退火温度等因素的影响。

相变：物质从一种相转变为另一种相的过程。

物质系统中物理、化学性质完全相同，与其他部分具有明显分界面的均匀部分称为相。

与固、液、气三态对应，物质有固相、液相、气相。