金属学与热处理第六章 回复与再结晶

金属及合金的回复与再结晶回复：冷变形金属在低温加热时,其显微组织无可见变化，但其物理、力学性能却部分恢复到冷塑性变形以前的过程。

晶粒仍保持伸长的纤维状.再结晶：冷变形金属被加热到适当温度后,在变形组织内部新的无畸变的等轴晶粒逐步取代变形晶粒，而使形变强化效应完全消失的过程。

回复与再结晶的驱动力都是储存能的降低储存能：存在于冷形变金属内部的一小部分（约为10%）变形功.形变温度越低，形变量越大，则储存能越高。

储存能存在形式：弹性应变能（3%-12%）+点阵畸变能点阵畸变能包括点缺陷能和位错能，点缺陷能所占的比例较小，而位错能所占比例较大，约占总储存能的80〜90%。

力学性能的变化在回复阶段:强度、硬度均略有下降，而塑性有所提高.在再结晶阶段：硬度、硬度均显著下降,塑性大大提高.在晶粒长大阶段：强度、硬度继续下降，塑性继续提高，粗化严重时下降另外,金属的电阻与晶体中点缺陷的浓度有关。

随着加热温度的升高，变形金属中的点缺陷浓度明显降低，因此在回复和再结晶阶段，电阻均发生了比较明显的变化，电阻不断下降。

此外，点缺陷浓度的降低，应力腐蚀倾向显著减小。

回复过程及其动力学特征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变化前所产生的某些亚结构和性能的变化过程.回复的程度是温度和时间的函数.温度越高、回复的程度越大.温度一定时，回复的程度随时间的延长而逐渐增加.但在回复初期，变化较大,随后就逐渐变慢，当达到一个极限值后，回复停止。

回复机制彳氐温回复时，主要涉及空位的运动。

空位可以移至表面、晶界或位错处消失，也可以聚集形成空位对、空位群，还可以与间隙原子相互作用而消失，总之空位运动的结果使空位密度大大减小。

电阻率对空位密度比较敏感，因此其数值会有显著下降。

而力学性能对空位的变化不敏感,没有变化。

中温回复时，主要涉及位错的运动。

由于位错滑移会导致同一滑移面上异号位错合并而相互抵消，位错密度略有下降，但降低幅度不大，力学性能变化不大。

第六章回复与再结晶(一)填空题1. 金属再结晶概念的前提是，它与重结晶的主要区别是。

2. 金属的最低再结晶温度是指，它与熔点的大致关系是。

3 钢在常温下的变形加工称，铅在常温下的变形加工称。

4．回复是，再结晶是。

5．临界变形量的定义是，通常临界变形量约在范围内。

6 金属板材深冲压时形成制耳是由于造成的。

7．根据经验公式得知，纯铁的最低再结晶温度为。

(二)判断题1．金属的预先变形越大，其开始再结晶的温度越高。

（）2．变形金属的再结晶退火温度越高，退火后得到的晶粒越粗大。

（）3．金属的热加工是指在室温以上的塑性变形过程。

（）4．金属铸件不能通过再结晶退火来细化晶粒。

（）5．再结晶过程是形核和核长大过程，所以再结晶过程也是相变过程。

（）；6 从金属学的观点看，凡是加热以后的变形为热加工，反之不加热的变形为冷加工。

（）7 在一定范围内增加冷变形金属的变形量，会使再结晶温度下降。

( )8．凡是重要的结构零件一般都应进行锻造加工。

（）9．在冷拔钢丝时，如果总变形量很大，中间需安排几次退火工序。

( )10．从本质上讲，热加工变形不产生加工硬化现象，而冷加工变形会产生加工硬化现象。

这是两者的主要区别。

( )(三)选择题1．变形金属在加热时发生的再结晶过程是一个新晶粒代替旧晶粒的过程，这种新晶粒的晶型( )。

A．与变形前的金属相同 B 与变形后的金属相同C 与再结晶前的金属相同D．形成新的晶型2．金属的再结晶温度是( )A．一个确定的温度值B．一个温度范围 C 一个临界点D．一个最高的温度值3．为了提高大跨距铜导线的强度，可以采取适当的( )。

A．冷塑变形加去应力退火 B 冷塑变形加再结晶退火C 热处理强化D．热加工强化4 下面制造齿轮的方法中，较为理想的方法是( )。

A．用厚钢板切出圆饼再加工成齿轮B用粗钢棒切下圆饼再加工成齿轮C 由圆钢棒热锻成圆饼再加工成齿轮D．由钢液浇注成圆饼再加工成齿轮5．下面说法正确的是( )。

第八章回复、再结晶与金属热加工经过冷变形后的金属材料吸收了部分变形功，其内能增高，结构缺陷增多，处于不稳定状态，具有自发恢复原始状态的趋势。

室温下，原子扩散能力底，这种亚稳定状态可以一直保持下去，一旦受热，原子扩散能力增强，就将发生组织结构与性能的变化。

回复、再结晶与晶粒长大是冷变形金属加热过程中经历的基本过程。

1 形变金属及合金在退火过程中的变化1.1 显微组织变化金属经过塑性变形，会发生加工硬化现象，而且内部产生残余内应力。

为了去除内应力，或者为了消除加工硬化现象以便继续变形，需要对冷变形金属进行加热处理。

由于变形金属内部存在严重的晶格畸变，原子处于不稳定状态，本身就有向稳定状态转变的倾向。

加热时，原子的活动扩散能力提高了，促使其向稳定状态转变，并使金属的组织结构和性能发生变化。

这种变化可分为回复（recovery）、再结晶（recrystallization）和晶粒长大（grain growth）这三图 4.11 回复再结晶回复个阶段，如图 4.11所示。

1.2 储存能释放与性能变化冷变形时，外力所作的功尚有一小部分储存在形变金属内部，这部分能量叫储存能，加热过程中，原子活动能力增强，偏离平衡位置大，能量高的原子将向低能的平衡位置迁移，将储存能逐步释放出来，使内应力松驰，纯金属储存能释放少，合金储存能释放多，储存能的释放使金属的对结构敏感的性质发生不同程度的变化。

右图给出几种性能的变化与储存能的关系2. 回复回复是指冷变形金属在加热温度较低时，金属中的一些点缺陷和位错的迁移，使晶格畸变逐渐减小，内应力逐渐降低的过程。

这时因为原子活动能力不大，所以金属的晶粒大小和形状尚无明显的变化，因而其强度、硬度和塑性等机械性能变化不大，而只会使内应力及电阻率等理化性能显著降低。

工业上，对冷变形后金属要保持其因加工硬化而提高的强度、硬度，又需消除残余内应力的，则可在低温回复阶段加热保温，以基本去除其内应力，这种热处理称为去应力退火。