第六章：金属及合金的回复与再结晶
1．回复和再结晶的概念：形变后的金属和合金处于不稳定的高自由能状态，具有一种向着形变前低自由能状态自发恢复的趋势，因此，只要动力学条件允许，例如温度较高，原子具有相当的扩散能力时，形变后的金属和合金就会自发的向着自由能降低的方向转变。进行这种转变的过程称回复和再结晶。前者是指在较低温度下或在较早阶段所发生的转变过程；后者则指在较高温度下或较晚阶段发生的过程。
2．退火：将金属材料加热到某一规定温度，并保温一段时间，而后缓慢冷却至室温的一种热处理过程。其目的在于足够提高金属材料组织和结构的热力学稳定性，以保证所要求的各种性能指标，形变金属和合金的退火主要由回复、再结晶和晶粒长大三个过程综合组成的。3．形变金属或合金退火过程中发生的一般变化：
①显微组织的基本变化回复阶段：显微组织的基本变化看不出任何变化，晶粒保持伸长状或扁片状；再结晶阶段：形变晶粒内部发生了新晶粒的生核和成长过程，直到形变组织完全改组为新的等轴晶粒；晶粒长大阶段：新晶粒逐步相互吞食而长大，直到一个较为稳定的尺寸。
②储存能的变化供金属和合金形变而施加的外部能量有相当一部分以弹性能和缺陷能的形式储存在金属内部，这一部分储存能在加热退火过程中应释放出来，成为回复和再结晶的推动力。
③性能的变化硬度、强度变化：回复过程中，位错密度的减小有限，只有达到再结晶阶段时，位错密度才会显著下降，因此回复阶段强度变化有限，再结晶阶段变化很大。电阻、密度变化：在回复阶段，点缺陷密度显著下降，因此回复阶段电阻显著减小，密度逐步增大。总之，回复过程中，硬度和强度等力学性能等变化率很小，而电阻和密度等一些物理性能变化率却相当大；再结晶过程中，各种变化都是比较剧烈的。
回复机理：
再结晶与相变：再结晶形似相变，但并非相变。一般来说，再结晶前后各晶粒的晶体类型不变，成分也不变。从转变过程来看与相变有很多相似之处。相变是自由能较低的新相在自由能较高的旧相中进行生核和成长的过程，驱动力是体积自由能差，阻力主要来自异相间的界面能；而再结晶则是无畸变能或畸变能较低的晶粒在畸变能较高的基体中进行生核和成长的过程，驱动力是畸变能差，阻力则来自晶界能。
再结晶过程的形核：再结晶形核一般有两种方式：一是原晶界的某些部位突然迅速成长而变为核心，二是某些亚晶的迅速成长而变为核心。所谓再结晶核心是通过某些现成的活动性较大的界面突发式的移动而形成的，这些现成界面可以是原始大角晶界、通过亚晶长大而逐步形成的大角亚晶界、已存在与形变基体中的大角亚晶界。
再结晶晶核的长大：当再结晶晶核出现后，晶核成长总是通过晶界向着畸变能较高的基体中扩散移动而进行的，晶界移动的驱动力主要是两晶粒间的畸变能差，晶界向着其曲率中心的反方向移动。由于形变基体中的畸变能分布不均，而晶界总是优先想畸变能大的地方推移，所以在长大过程中，界面总是参差不齐的甚至呈锯齿状。
再结晶动力学：
再结晶温度：再结晶温度不象结晶或其它相变温度那样确定不变，它受许多因素影响，可以随条件的不同而在一个相当宽的范围内变化。通常所说的再结晶温度是指在规定时间内（如一小时）能够完成再结晶，或再结晶达到规定程度（如95%）的最低温度。即再结晶温度包含时间和再结晶量两个因素在内。
再结晶晶粒大小：再结晶晶粒的平均直径d=K[G/N]1/4-K为比例常数。
预形变量：预形变量增大可使N/G增大，因此原始晶粒度相同时，预形变量越大，晶粒尺
寸越小。
原始晶粒尺寸：预形变量一定时，原始晶粒越小，则再结晶后晶粒越细。
退火温度：G/N理论上受温度影响小，但实际生产中，退火温度升高往往会引起晶粒粗大。杂质：杂质一般使G/N减小，可以起细化晶粒的作用。
形变温度：预形变时温度越高，则回复的程度也越大，即金属形变后储存能减小了，因而G/N增大，晶粒尺寸也随之而增大。
再结晶后的晶粒长大。
二次再结晶：在某些情况下再结晶完成后晶粒的长大表现出一种反常现象：即出现少数较大的晶粒优先快速成长，逐步吞食掉其周围的大量小晶粒，最后形成非常粗大的组织，它好象在再结晶过程中以一些较大的亚晶为核心快速长大，并逐步吞食其周围大量小的亚晶，最后形成新的组织一样，好象也是一个生核与长大的过程，因此，称为二次再结晶。
再结晶退火后的组织：
再结晶退火后的晶粒大小——主要取决于形变程度和退火温度。晶粒大小、形变量及温度的关系可用一个“再结晶”图来表示，可做生产工艺的参考。
退火织构——形变可以产生各种织构，具有形变织构的材料经再结晶退火后，在大多数情况下，仍然会具有织构，这种织构称为再结晶织构，又称退火织构。退火织构既可以和形变织构一致，也可以有新的织构轴，新织构轴大多与形变织构有一定关系，但有时则是任意的，找不出确定关系。
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。 2. 回复机制 （1）低温回复：主要与点缺陷的迁移有关，点缺陷运动通过与位错交互作用、空位与间隙原子重新结合，以及空位聚合、空位群、空位片塌陷成位错环而消失，从而使点缺陷密度明显下降，故电阻率明显下降。 （2）中温回复：主要与位错的滑移有关，同一滑移面上的异号位错可以相互吸引而抵消，位错偶极子的两条位错线相抵消。 （3）高温回复：刃型位错产生攀移。攀移：①使滑移面上不规则的位错重新分布，垂直排列成墙，降低了位错的弹性畸变能；②形成沿垂直滑移面方向排列并具有一定取向差的位错墙，产生亚晶，即多边化结构。
第十五讲合金的变形强化、冷变形金属的组织与性能，冷变形金属的回复、再结晶 1.合金的变形与强化 考点再现：固溶强化和应变时效在金属学的初试中曾经出现过，是这一小节比较重点的内容，另外，固溶强化机理与屈服平台的相关内容由于其应用的广泛性也是老师比较喜欢出题的知识点。其他内容柯氏气团和吕德斯带等就不是那么重要了，了解即可。 考试要求：这一部分主要会出填空题和名词解释题，所以我们在复习的时候要侧重于记忆，像一些不那么重要的概念了解一下即可。 知识点 固溶强化：合金在形成单相固溶体后，变性时的临界切应力都高于纯金属，这叫做固溶强化。★★★ 固溶强化机理★★★ 原子尺寸差别引起晶格畸变，会产生一内应力场，位错在这内应力场中运动会受到阻力。简而言之，就是晶格畸变→应力场→阻碍位错 屈服平台：在应力应变曲线中，当应力达到上屈服点之后开始应力降落，在下屈服点发生连续变形而应力并不升高，即出现平台，即屈服平台。★★★ 吕德斯带：在预先磨光抛光的拉伸试样上，可以清楚地看到与外力成一定角度的变形条纹，叫吕德斯带。★★ 合金产生上下屈服平台的原因★★★ 柯氏气团和位错增殖 柯氏气团指碳原子偏聚于刃型位错的下方，碳原子有钉扎位错，使位错不易运动的作用。位错要从气团中挣脱出来需要较大的力，这就形成了上屈服点。而一旦挣脱之后位错运动就比较容易，因此有应力降落，出现下屈服点和水平台。 晶体开始变形之后，引起大量的位错增殖，当位错大力增殖后，在维持一定的应变速率时，流变应力就要降低，这就会造成屈服降落。 应变时效：变形后在室温下放置一较长的时间或在低温经过短时加热，再进行拉伸试验，则屈服点又复出现，且屈服应力提高，这叫做应变时效。★★★★
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。（√） 金属铸件不能通过再结晶退火达到细化晶粒的目的，因为铸件，没有经受冷变形加工，所以当加热至再结晶退火温度时，其组织不会发生根本变化，因而达不到细化晶粒的目的。 再结晶退火必须用于经冷塑性变形加工的材料，其目的是改善冷变形后材料的组织和性能。再结晶退火的温度较低，一般都在临界点以下。若对铸件采用再结晶退火，其组织不会发生相变，也没有形成新晶核的驱动力(如冷变形储存能等)，所以不会形成新晶粒，也就不能细化晶粒。 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 )。 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( C )。 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( C )。 A．冷加工钨在1 000℃发生再结晶 B 钢的再结晶退火温度为450℃ C 冷加工铅在0℃也会发生再结晶D．冷加工铝的T再≈0.4Tm＝0.4X660℃＝264℃ 6 下列工艺操作正确的是(D ) 。 A．用冷拉强化的弹簧丝绳吊装大型零件淬火加热时入炉和出炉 B 用冷拉强化的弹簧钢丝作沙发弹簧 C 室温可以将保险丝拉成细丝而不采取中间退火 D．铅的铸锭在室温多次轧制成为薄板，中间应进行再结晶退火 7 冷加工金属回复时，位错(C )。
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，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寸。 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 存在形式位错（80～90％）是回复与再结晶的驱动力 点缺陷 3 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(x0/x)=c0t exp(-Q/RT) x –原始加工硬化残留率； x－退火时加工硬化残留率； c －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。 二回复机理 移至晶界、位错处 1 低温回复：点缺陷运动空位＋间隙原子消失缺陷密度降低 （0.1~0.2Tm）空位聚集（空位群、对） 异号位错相遇而抵销 2 中温回复：位错滑移位错缠结重新排列位错密度降低 （0.2~0.3Tm）亚晶粒长大
回复和再结晶 经范性形变的金属或合金在不同温度加热后，会发生结构、组织和性能的变化。在较低温度发生回复；温度较高时发生基体的再结晶和晶粒长大。通过回复和再结晶，金属或合金从热力学上不稳定的冷变形状态转变为热力学上较稳定的新的组织状态。 回复经范性形变的金属或合金在室温或不太高的温度下退火时,金属或合金的显微组织几乎没有变化,然而性能却有程度不同的改变，使之趋近于范性形变之前的数值，这一现象称为回复。由于加热温度比较低，回复时原子或点缺陷（见晶体缺陷）只在微小的距离内发生迁移。回复后的光学显微组织中，晶粒仍保持冷变形后的形状，但电子显微镜显示其精细结构已有变化；由范性形变所造成的形变亚结构中,位错密度有所降低,同时，胞状组织逐渐消失，出现清晰的亚晶界和较完整的亚晶。回复时形成亚结构主要借助于点缺陷间彼此复合或抵销，点缺陷在位错或晶界处的湮没，位错偶极子湮没和位错攀移运动，使位错排列成稳定组态，如排列成位错墙而构成小角度亚晶界（见界面）此即所谓“多边形化”。回复过程的驱动力来自变形时留于金属或合金中的贮能。回复后宏观性能的变化决定于退火温度和时间。温度一定时，回复速率随退火时间增加而逐渐降低。力学性能（硬度、强度、塑性等）的回复速率通常要较物理性能（电阻、磁性、内应力等）的回复速率慢（见图1）。 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。 晶粒长大再结晶完成后,随退火温度的升高或保温时间的延长，金属或合金显微组织中有新晶粒通过晶界的迁移而将相邻的其他新晶粒吞并掉，发生了形成更大尺寸的再结晶晶粒的过程，这个过程称为晶粒长大。晶粒长大的驱动力是晶界能。晶粒长大的过程是金属或合金单位体积中晶界能不断减小的过程。通常有两种情况，即晶粒的正常长大(normal grain growth)和晶体的异常长大(anomaly grain growth)。前者以晶粒长大速率较均匀、长大时晶粒的形状和尺寸分布基本不变为特征；后者则以基体的某一小范围内只有很少几个晶粒发生快速长大为特征。为区别起见，将正常长大称为聚合再结晶，异常长大称为二次再结晶；异常长大前则称一次再结晶或加工再结晶。晶体的正常长大多出现于纯金属或单相合金中。若金属
第7章回复和再结晶 金属发生冷塑性变形后，其组织和性能发生了变化，为了使冷变形金属恢复到冷变形前的状态，需要将其进行加热退火。 为什么将冷变形金属加热到适当的温度能使其恢复到冷变形前的状态呢？因为冷变形金属中储存了部分机械能，使能量升高，处于热力学不稳定的亚稳状态，它有自发向热力学更稳定的低能状态转变的趋势。然而，在这两种状态之间有一个能量升高的中间状态，成为自发转变的障碍，称势垒。如果升高温度，金属中的原子获得足够的能量（激活能），就可越过势垒，转变成低能状态。 研究冷变形金属在加热过程中的变化有两种方法。1）以一定的速度连续加热时发生的变化；2）快速加热到某一温度，在保温过程中发生的变化。通常采用。 P195图1为将冷变形金属快速加热到0.5T m附近保温时，金相组织随保温时间的变化示意图。可以将保温过程分三个阶段：1）在光学显微组织发生改变前，称回复阶段；2）等轴晶粒开始产生到变形晶粒刚消失之间，称再结晶阶段；3）晶粒长大阶段。 7-1 回复 一、回复的定义 冷变形金属加热时，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称回复。 二、回复对性能的影响 内应力降低，电阻降低，硬度和强度下降不多（基本不变）。 三、回复的机制 回复的机制根据温度的不同有三种： （一）低温回复机制 冷变形金属在较低温度范围就开始回复，主要表现为电阻下降，但机械性能无变化。由此认为低温回复的机制是：过量点缺陷减少或消失。 （二）中温回复机制 温度范围比低温回复稍高。中温回复的机制是：位错发生滑移，导致位错的重新组合，及异号位错相遇抵消。 发生中温回复时，在电镜组织中，位错组态有变化；但位错密度的下降不明显。若两个异号位错不在同一滑移面上，在相遇抵消前，要通过攀移或交滑
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 低温回复时，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。 高温回复时，主要涉及位错的运动。位错不但可以滑移、而且可以攀移，发生多边化，使错密度有所降低，降低系统部分内应力，从而使硬度、强度略有下降，塑性、韧性得到改善。 回复过程中亚结构（胞状亚结构）的变化 金属材料经塑性变形后形成胞状亚结构，胞内位错密度较低，胞壁处集中着缠结位错，位错密度很高。经短暂回复退火后，空位浓度大大下降，胞内的位错向胞壁滑移，与胞壁的异号位错相抵消，位错密度有所下降．随着回复的进一步进行，胞壁中的位错逐渐形成低能态的位错网络，胞壁变得比较明晰而成为亚晶界，接着这些亚晶界通过亚晶界的迁移而逐渐长大，亚晶粒内的位错密度进一步下降．回复温度越低，变形量越大，则回复后的亚晶粒越细小． 再结晶形核机制 亚晶长大形核机制（适用于大变形度）因在回复阶段，塑性变形所形成的胞状组织经多边形化后转变为亚晶，其中有些亚晶粒就会逐渐长大，发展成为再结晶的晶核，这种亚晶成为再结晶晶核的方式有两种： １）亚晶界移动形核它是依靠某些局部位错密度很高的亚晶界的移动，吞并相邻的变形基体和亚晶而成长为再结晶晶核。 ２）亚晶合并形核相邻亚晶界上的位错，通过攀移和滑移，转移到周围的晶界或亚晶界上，导致原来亚晶界的消失，然后通过原子扩散和位置的调整，终于使两个或更多个亚晶粒的取向变为一致，合并成为一个大的亚晶粒，成为再结晶的晶核。晶界凸出形核机制（变形度约小于４０％）又称为晶界弓出形核。由于变形度小，所以金属的变形不均匀，有的晶粒变形度大，位错密度也大；有的晶粒变形
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。
第六章：金属及合金的回复与再结晶 1．回复和再结晶的概念：形变后的金属和合金处于不稳定的高自由能状态，具有一种向着形变前低自由能状态自发恢复的趋势，因此，只要动力学条件允许，例如温度较高，原子具有相当的扩散能力时，形变后的金属和合金就会自发的向着自由能降低的方向转变。进行这种转变的过程称回复和再结晶。前者是指在较低温度下或在较早阶段所发生的转变过程；后者则指在较高温度下或较晚阶段发生的过程。 2．退火：将金属材料加热到某一规定温度，并保温一段时间，而后缓慢冷却至室温的一种热处理过程。其目的在于足够提高金属材料组织和结构的热力学稳定性，以保证所要求的各种性能指标，形变金属和合金的退火主要由回复、再结晶和晶粒长大三个过程综合组成的。3．形变金属或合金退火过程中发生的一般变化： ①显微组织的基本变化回复阶段：显微组织的基本变化看不出任何变化，晶粒保持伸长状或扁片状；再结晶阶段：形变晶粒内部发生了新晶粒的生核和成长过程，直到形变组织完全改组为新的等轴晶粒；晶粒长大阶段：新晶粒逐步相互吞食而长大，直到一个较为稳定的尺寸。 ②储存能的变化供金属和合金形变而施加的外部能量有相当一部分以弹性能和缺陷能的形式储存在金属内部，这一部分储存能在加热退火过程中应释放出来，成为回复和再结晶的推动力。 ③性能的变化硬度、强度变化：回复过程中，位错密度的减小有限，只有达到再结晶阶段时，位错密度才会显著下降，因此回复阶段强度变化有限，再结晶阶段变化很大。电阻、密度变化：在回复阶段，点缺陷密度显著下降，因此回复阶段电阻显著减小，密度逐步增大。总之，回复过程中，硬度和强度等力学性能等变化率很小，而电阻和密度等一些物理性能变化率却相当大；再结晶过程中，各种变化都是比较剧烈的。 回复机理： 再结晶与相变：再结晶形似相变，但并非相变。一般来说，再结晶前后各晶粒的晶体类型不变，成分也不变。从转变过程来看与相变有很多相似之处。相变是自由能较低的新相在自由能较高的旧相中进行生核和成长的过程，驱动力是体积自由能差，阻力主要来自异相间的界面能；而再结晶则是无畸变能或畸变能较低的晶粒在畸变能较高的基体中进行生核和成长的过程，驱动力是畸变能差，阻力则来自晶界能。 再结晶过程的形核：再结晶形核一般有两种方式：一是原晶界的某些部位突然迅速成长而变为核心，二是某些亚晶的迅速成长而变为核心。所谓再结晶核心是通过某些现成的活动性较大的界面突发式的移动而形成的，这些现成界面可以是原始大角晶界、通过亚晶长大而逐步形成的大角亚晶界、已存在与形变基体中的大角亚晶界。 再结晶晶核的长大：当再结晶晶核出现后，晶核成长总是通过晶界向着畸变能较高的基体中扩散移动而进行的，晶界移动的驱动力主要是两晶粒间的畸变能差，晶界向着其曲率中心的反方向移动。由于形变基体中的畸变能分布不均，而晶界总是优先想畸变能大的地方推移，所以在长大过程中，界面总是参差不齐的甚至呈锯齿状。 再结晶动力学： 再结晶温度：再结晶温度不象结晶或其它相变温度那样确定不变，它受许多因素影响，可以随条件的不同而在一个相当宽的范围内变化。通常所说的再结晶温度是指在规定时间内（如一小时）能够完成再结晶，或再结晶达到规定程度（如95%）的最低温度。即再结晶温度包含时间和再结晶量两个因素在内。 再结晶晶粒大小：再结晶晶粒的平均直径d=K[G/N]1/4-K为比例常数。 预形变量：预形变量增大可使N/G增大，因此原始晶粒度相同时，预形变量越大，晶粒尺
材料科学基础(下)复习提纲 第六章 金属与合金的塑性变形与断裂 1、常温和低温下金属塑性变形的两种主要方式为（ ）和 （ ）。 2、体心、面心、密排六方晶格金属的主要滑移系，详见表6-2。解释体心立方的金属的塑性为什么比面心立方金属差？ 3、了解施密特定律，并会做相应的计算（见第六章作业） 4、晶体的滑移的实质（是位错在切应力的作用下沿着滑移面逐步移动的结果）。了解位错的交割和塞积对金属的力学性能的影响。 5、掌握塑性变形对金属组织和性能的影响。 第七章 金属及合金的回复与再结晶 1、了解回复过程的组织结构和性能的变化？ 2、了解再结晶过程的组织结构和性能的变化？ 3、从金属学角度，金属的热加工和冷加工是如何划分的？ 第八章 扩散 1、固态下原子扩散的机制主要有哪两种？扩散的本质原因是什么？ 2、掌握扩散第二定律的误差函数解，并会做相应计算。（见作业题型） 3、了解影响扩散的因素。 第九章 钢的热处理原理 1、钢的奥氏体化过程？ 2、钢在冷却过程中的转变。 高温转变?? ? ?????，托氏体，索氏体，珠光体C C C A 550~600600~650650~1 解释珠光体、索氏体和托氏体的力学性能与片 间距的关系。（详见P246） 中温转变? ???，下贝氏体，上贝氏体 S M C ~350350~600 了解下贝氏体的力学性能及生产方式（详见 P261） 低温转变 {下，马氏体转变、，快冷至f S C M M V V ≥ （1） 什么是马氏体？马氏体的晶体结构、组织形态、性能特点？ （2） 马氏体转变的特点？ 3、淬火钢的回火转变过程？（一）~（五）P268~272，淬火钢回火时力学性能的变化？ 4、了解第一类和第二类回火脆性及解决办法？ 第十章 钢的热处理工艺 1、了解退火和正火的目的？各种退火工艺的目的和适用对象。正火工艺适用的四个主要方面。 2、淬火的加热温度的选择？原因？淬火常用的介质有哪几种？淬火常用方法？ 3、什么是淬透性、淬硬性？它们的差别？（详见P289） 4、低温、中温、高温回火各获得什么组织？其性能有何特征？ 5、了解感应加热表面淬火的工作原理？淬硬层深度与电流频率的关系？ 5、渗碳的适用材料、主要方法、渗碳温度及渗碳介质？渗氮的适用材料、主要方法、渗氮温度及渗氮介质？
第七章回复与再结晶 重点与难点 内容提要： 晶体在外力的作用下发生形变.当外力较小时形变是弹性的,即卸载后形变也随之消失.这种可恢复的变形就称为弹性变形.但是,当外加应力超过一定值(即屈服极限)时,卸载后变形就不能完全消失,而会留下一定的残余变形或永久变形.这种不可恢复的变形就称为塑性变形. 晶体的弹性和材料的微观组织(或结构)关系不大,而晶体的塑性(和强度)则对微观组织(结构)十分敏感. 本章的重点时讨论单晶体的塑性变形方式和规律,并在此基础上讨论多晶体和合金的塑性变形特点及位错机制,以便认识材料强韧化的本质和方法,合理使用,研制开发新材料. 从微观上看,单晶体塑性变形的基本方法有两种:滑移和孪生.滑移和孪生都是剪应变,即在剪应力作用下晶体的一部分相对与另一部分沿着特定的晶面和晶向发生滑移.在滑移时,改特定晶面和晶向分别称为滑移面和滑移方向,一个滑移面和位于该面上的一个滑移方向便组成一个滑移系统.类似的,在孪生时,该特定晶面和晶向分别称为孪生面和孪生方向,一个孪生面和位于该面上的一个孪生方向组成一个孪生系统. 多晶体及合金的塑性变形,其基本方式也是滑移和孪生.不过,也各有其特点,如多晶体变形时,就会受晶粒取向及晶界的影响;而合金变形时还会受到第二相的影响. 陶瓷晶体的塑性变形与金属不同.除了与结合键(共价键、离子键)的本性有关外,还与陶瓷晶体中的滑移多少、位错的柏氏矢量大有关.所以,仅有那些以离子键为主的单晶体陶瓷可以进行较多的塑性变形. 许多高聚物在一定的条件下都能屈服,有些高聚物在屈服之后产生很大的塑性变形,但这与金属材料的屈服现象有着本质上的差别.高聚物的变形受温度的影响很大:在Tg以下,材料是钢硬的,只有弹性变形;在Tg附近,呈粘弹性或皮革状;在Tg以上呈橡胶态;接近Tm时呈粘性流动。基本要求： (1)熟悉滑移、孪生变形的主要特点;滑移系统及schmid定律(T=σm=Tk) (2)能用位错理论解释晶体的滑移过程,滑移带和滑移线的形成,滑移系的特点; (3)理解加工硬化、细晶强化、弥散强化、固溶强化等产生的原因和它的实际意义; (4)了解聚合物及陶瓷塑性变形的特点; (5)熟悉材料塑性变形后内部组织及性能的变化,这些变化的实际意义; (6)了解屈服现象与应变实效,它对生产有什么危害及如何消除?
第四章金属的塑性变形与回复再结晶 第一节金属的塑性变形 金属的一项重要特性是具有塑性，能够在外力作用下进行塑性变形。外力除去后，永久残留的变形，称为塑性变形。塑性变形的基本方式有滑移和孪生两种，最常见的是滑移。下面我们就讨论： 一、光学金相显微镜下滑移带、变形孪晶与退火孪晶的特征 滑移：所谓滑移即在切应力作用下晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分产生滑动。所沿晶面和晶向称为滑移面和滑移方向。 1．滑移带 经表面抛光的金属单晶体或晶粒粗大的多晶体试样，在拉伸（或压缩）塑性变形后放在光学显微镜下观察，在抛光的晶体表面上可见到许多互相平行的线条，称为滑移带，如图4一1所示。 ａ黄铜的滑移带600⨯ b 纯铁的滑移带 400⨯ 图4-1 滑移带的光学显微形貌 由图可见，纯铁的滑移带特征与黄铜的略有不同，往往呈波纹状。这主要由于纯铁本身层错能较高，其扩展位错容易束集，加之体心立方晶体可进行滑移的晶面多，因而产生大量交滑移的缘故。 如果用电子显微镜作高倍观察，会发现每条滑移带（光学显微镜下的每根线条）是由许多密集在一起的滑移线群所组成。实际上，每条滑移线表示晶体表面上因滑移而产生的一个小台阶，而滑移带是小台阶累积的大台阶。正因为晶体表面有这些台阶的出现才显示出上述的微观形貌。如果将这些小台阶磨掉，即使重新抛光并浸蚀也看不出滑移带，因为滑移面两侧的晶体位向不随滑移而改变，故只能借助晶体表面出现的小台阶来观察。 1．变形孪晶 孪生通常是晶体难以进行滑移时而发生的另一种塑性变形方式。以孪生方式形变的结果将产生孪晶组织，在面心立方晶体中一般难以见到变形孪晶，而在密排六方晶体中比较容易见到。因为密排六方晶体的滑移系少，塑性变形经常以孪生方式进行。图4一2a为锌的变形孪晶，其形貌特征为薄透镜状。纯铁在低温下受到冲击时也容易产生变形孪晶，其形貌如图4一2b所示，在这种条件下萌生孪晶并长大的速度大大超过了滑移速度。
金属学与热处理总结 一、金属的晶体结构 重点内容：面心立方、体心立方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，八面体、四面体间隙个数；晶向指数、晶面指数的标定；柏氏矢量具的特性、晶界具的特性。 基本内容：密排六方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，密排面上原子的堆垛顺 晶胞：在晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元，用来分析原子排列的规律性，这个最小的几何单元称为晶胞。 金属键：失去外层价电子的正离子与弥漫其间的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式称为金属键。 位错：晶体中原子的排列在一定范围内发生有规律错动的一种特殊结构组态。 位错的柏氏矢量具有的一些特性： ①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②柏氏矢量的守恒性，即柏氏矢量与回路起点及回路途径无关；③位错的柏氏矢量个部分均相同。 刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直；螺型平行；混合型呈任意角度。 晶界具有的一些特性： ①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥常温下晶界可以阻止位错的运动，
提高材料的强度。 二、纯金属的结晶 重点内容：均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系；细化晶粒的方法，铸锭三晶区的形成机制。 基本内容：结晶过程、阻力、动力，过冷度、变质处理的概念。铸锭的缺陷；结晶的热力学条件和结构条件，非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。 相起伏：液态金属中，时聚时散，起伏不定，不断变化着的近程规则排列的原子集团。 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。 变质处理：在浇铸前往液态金属中加入形核剂，促使形成大量的非均匀晶核，以细化晶粒的方法。 过冷度与液态金属结晶的关系：液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。从热力学的角度上看，没有过冷度结晶就没有趋动力。根据 T R k ?∝1可知当过冷度T ?为零时临界晶核半径R k 为无穷大，临界形核功（21T G ?∝?）也为无穷大。临界晶核半径R k 与临界形核功为无穷大时，无法形核，所以液态金属不能结晶。晶体的长大也需要过冷度，所以液态金属结晶需要过冷度。 细化晶粒的方法：增加过冷度、变质处理、振动与搅拌。 铸锭三个晶区的形成机理：表面细晶区：当高温液体倒入铸模后，结晶先从模壁开始，靠近模壁一层的液体产生极大的过冷，加上模壁可以作为非均质形核的基底，因此在此薄层中立即形成大量的晶核，并同时向各个方向生长，形成表面细晶区。柱状晶区：在表面细晶区形成的同时，铸模温度迅速升高，液态金属冷却速度减慢，结晶前沿过冷都很小，不能生成新的晶核。垂直模壁方向散热最快，因而晶体沿相反方向生长成柱状晶。中心等轴晶区：随着柱状晶的生长，中心部位的液体实际温度分布区域平缓，由于溶质原子的重新分配，在固液界面前沿出现成分过冷，成分过冷区的扩大，促使新的晶核形成长大形成等轴晶。由于液体的流动使表面层细晶一部分卷入液体之中或柱状晶的枝晶被冲刷脱落而进入前沿的液体中作为非自发生核的籽晶。 三、二元合金的相结构与结晶 重点内容：杠杆定律、相律及应用。 基本内容：相、匀晶、共晶、包晶相图的结晶过程及不同成分合金在室温下的显微组织。合金、成分过冷；非平衡结晶及枝晶偏析的基本概念。
回复与再结晶的异同点 回复和再结晶是金属材料学中常用的两种热处理方法，它们都能够改善材料的力学性能和微观结构。虽然它们都是通过热处理来改善材料性能，但是它们的机制和效果有很大的不同。本文将从几个方面来比较回复和再结晶的异同点。 一、机制不同 回复是指在高温下，材料中原有的位错被消除或减少，从而使材料的硬度和强度降低，塑性增加的过程。回复的机制是通过材料中的位错移动和聚集来实现的。随着温度的升高，材料中的位错能够更容易地移动，从而形成更大的位错环和蠕变流，这有助于位错的聚集和消除。 再结晶是指在高温下，材料中原有的晶粒被消除或减少，从而使材料的晶粒尺寸变小，晶界数量增加，从而提高材料的硬度和强度的过程。再结晶的机制是通过晶界迁移和晶粒长大来实现的。随着温度的升高，材料中的原始晶粒能够被破坏，从而形成更小的晶粒。在材料中存在的能量梯度会引导晶界的迁移，从而使晶粒长大。 二、效果不同 回复能够改善材料的塑性，但是对于硬度和强度的提高效果不是很明显。回复后，材料的位错密度减少，从而使材料的塑性增加。但是，由于材料中的位错并没有完全消除，所以材料的硬度和强度并没有明显提高。 再结晶能够改善材料的硬度和强度，但是对于塑性的提高效果不
是很明显。再结晶后，材料的晶粒尺寸变小，晶界数量增加，从而使材料的硬度和强度提高。但是，由于晶粒尺寸变小，晶界的数量增加，所以材料的塑性并没有明显提高。 三、应用不同 回复主要用于提高材料的塑性，适用于需要进行复杂成形的材料。回复后，材料的塑性增加，从而使材料更容易进行成形。回复也可以用于消除材料中的残余应力，从而提高材料的稳定性和寿命。 再结晶主要用于提高材料的硬度和强度，适用于需要提高材料强度和硬度的材料。再结晶后，材料的硬度和强度提高，从而使材料更适合用于高强度和高硬度的应用中。 四、温度要求不同 回复的温度比较低，一般在0.3Tm~0.5Tm之间。其中Tm为材料 的熔点。回复的温度比较低，可以减少材料的变形和晶粒长大，从而使材料更容易进行塑性变形。 再结晶的温度比较高，一般在0.5Tm~0.7Tm之间。再结晶的温度比较高，可以使材料中的晶粒迅速长大，从而提高材料的硬度和强度。 五、热处理时间不同 回复的热处理时间比较短，一般在几分钟到几小时之间。回复的热处理时间比较短，可以减少材料的变形和晶粒长大，从而使材料更容易进行塑性变形。 再结晶的热处理时间比较长，一般在几小时到几天之间。再结晶的热处理时间比较长，可以使材料中的晶粒迅速长大，从而提高材料
第六章金属与合金的回复与再结晶复习题 一、名词解释： 1.回复：指冷塑性变形的金属在加热时，在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。 2.再结晶：是指冷变形金属加热到一定温度之后，在原来的变形组织中重新产生无畸变的新等轴晶粒，而性能也发生明显的变化，并恢复到冷变形之前状态的过程。 3.临界变形度：使晶粒发生异常长大的变形度(2～10%)生产上应尽量避免在临界变形度范围内进行塑性加工变形。 4.热加工：在金属的再结晶温度以上的塑性变形加工称为热加工。 5.冷加工：在金属的再结晶温度以下的塑性变形加工称为冷加工。 二、填空题： 1．变形金属的最低再结晶温度是指通常用经大变形量(70%以上)的冷塑性变形的金属，经一小时加热后能完全再结晶(＞95%的转变量)的最低温度为再结晶温度。 2．钢在常温下的变形加工称为加工，而铅在常温下的变形加工称为热加工。 3．影响再结晶开始温度的因素预变形度、金属的熔点、微量杂质和合金元素、加热速度、保温时间。 4．再结晶后晶粒的大小主要取决于预变形度和加热温度。 5．金属在塑性变形时所消耗的机械能，绝大部分(占90%)转变成。
6．但有一小部分能量（约10%）是以增加金属晶体缺陷（空位和位错）和因变形不均匀而产生弹性应变的形式（残余应力）储存起来，这种能量我们称之为形变储存能。 7．金属在热加工过程中，由于加工温度高于再结 晶温度，金属在塑性变形过程中同时发生回复(动态回复)与再结晶(动态再结晶)，使其发生软化。 三、判断题： 1．金属的预先变形度越大，其开始再结晶的温度越高。（某） 2．其它条件相同，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．金属铸件可以通过再结晶退火来细化晶粒。（某） 4．热加工是指在室温以上的塑性变形加工。（某） 5．再结晶能够消除加工硬化效果，是一种软化过程。（√） 6．再结晶过程是有晶格类型变化的结晶过程。（某） 四、选择题： 1．工业纯金属的最低再结晶温度可用下式计算：（b） a．T再（℃）=0.4T熔（℃）；b．T再（K）=0.4T熔（K）； c．T再（K）=0.4T熔（℃）+273。 2．变形金属再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，这种新晶粒的晶型是：（a）
金属学与热处理课后习 题答案 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
第七章金属及合金的回复和再结晶 7-1 用冷拔铜丝线制作导线，冷拔之后应如何如理，为什么 答： 应采取回复退火（去应力退火）处理：即将冷变形金属加热到再结晶温度以下某一温度，并保温足够时间，然后缓慢冷却到室温的热处理工艺。 原因：铜丝冷拔属于再结晶温度以下的冷变形加工，冷塑性变形会使铜丝产生加工硬化和残留内应力，该残留内应力的存在容易导致铜丝在使用过程中断裂。因此，应当采用去应力退火使冷拔铜丝在基本上保持加工硬化的条件下降低其内应力（主要是第一类内应力），改善其塑性和韧性，提高其在使用过程的安全性。 7-2 一块厚纯金属板经冷弯并再结晶退火后，试画出截面上的显微组织示意图。 答：解答此题就是画出金属冷变形后晶粒回复、再结晶和晶粒长大过程示意图（可参考教材P195，图7-1） 7-3 已知W、Fe、Cu的熔点分别为3399℃、1538℃和1083℃，试估算其再结晶温度。 答： 再结晶温度：通常把经过严重冷变形（变形度在70%以上）的金属，在约1h的保温时间内能够完成超过95%再结晶转变量的温度作为再结晶温度。 ≈δTm，对于工业纯1、金属的最低再结晶温度与其熔点之间存在一经验关系式：T 再 金属来说：δ值为，取计算。 2、应当指出，为了消除冷塑性变形加工硬化现象，再结晶退火温度通常要比其最低再结晶温度高出100-200℃。 =，可得： 如上所述取T 再 W =3399×=℃ 再 =1538×=℃ Fe 再 Cu =1083×=℃ 再 7-4 说明以下概念的本质区别： 1、一次再结晶和二次在结晶。 2、再结晶时晶核长大和再结晶后的晶粒长大。 答： 1、一次再结晶和二次在结晶。 定义 一次再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度，保温足够时间后，在原来的变形组织中产生了无畸变的新的等轴晶粒，位错密度显着下降，性能发生显着变化恢复到冷变形前的水平，称为（一次）再结晶。它的实质是新的晶粒形核、长大的过程。 二次再结晶：经过剧烈冷变形的某些金属材料，在较高温度下退火时，会出现反常的晶粒长大现象，即少数晶粒具有特别大的长大能力，逐步吞食掉周围的小晶粒，其最终尺寸超过原始晶粒的几十倍或上百倍，比临界变形后的再结晶晶粒还要粗大得多，这个过程称为二次再结晶。二次再结晶并不是晶粒重新形核和长大的过程，它是以一次再结晶后的某些特殊晶粒作为基础而异常长大，严格来说它是特殊条件下的晶粒长大过程，并非是再结晶过程。 本质区别：是否有新的形核晶粒。
铝合金的回复与再结晶温度 铝合金是一种重要的材料，广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。铝合金的力学性能和微观结构密切相关，而回复和再结晶是影响铝合金微观结构的重要因素。本文将从铝合金的回复和再结晶温度两个方面探讨铝合金的性能和应用。 一、铝合金的回复 回复是指材料在加热过程中，由于材料内部存在应力，导致材料发生塑性变形并消失应力的过程。铝合金的回复过程可以分为两个阶段：初级回复和次级回复。 初级回复是指材料在加热过程中，由于材料内部存在应力，导致材料发生塑性变形并消失应力的过程。在初级回复阶段，材料的应力消失速度较快，但是材料的变形量较小。 次级回复是指材料在加热过程中，由于材料内部存在应力，导致材料发生塑性变形并消失应力的过程。在次级回复阶段，材料的应力消失速度较慢，但是材料的变形量较大。 铝合金的回复温度是影响其性能的重要因素。在回复温度较低的情况下，初级回复和次级回复的速度都比较慢，材料的应力消失不充分，导致材料的力学性能较差。在回复温度较高的情况下，初级回复和次级回复的速度都比较快，材料的应力消失充分，导致材料的力学性能较好。 二、铝合金的再结晶 再结晶是指材料在加热过程中，由于材料内部存在应力，导致材
料晶粒重新排列的过程。铝合金的再结晶过程可以分为两个阶段：晶粒长大阶段和晶粒细化阶段。 晶粒长大阶段是指材料在加热过程中，由于材料内部存在应力，导致材料晶粒重新排列的过程。在晶粒长大阶段，材料的晶粒逐渐长大，但是材料的应力消失速度较慢。 晶粒细化阶段是指材料在加热过程中，由于材料内部存在应力，导致材料晶粒重新排列的过程。在晶粒细化阶段，材料的晶粒逐渐细化，但是材料的应力消失速度较快。 铝合金的再结晶温度是影响其性能的重要因素。在再结晶温度较低的情况下，晶粒长大和晶粒细化的速度都比较慢，材料的晶粒尺寸较大，导致材料的力学性能较差。在再结晶温度较高的情况下，晶粒长大和晶粒细化的速度都比较快，材料的晶粒尺寸较小，导致材料的力学性能较好。 三、铝合金的应用 铝合金具有重量轻、强度高、耐腐蚀、导热性好等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。在航空航天领域，铝合金被用于制造飞机、卫星等部件。在汽车领域，铝合金被用于制造车身、发动机等部件。在建筑领域，铝合金被用于制造窗户、门等部件。 铝合金的应用需要根据具体情况选择不同的合金型号和加工工艺。例如，航空航天领域需要选择高强度、高耐腐蚀性的铝合金，采用精密加工工艺；汽车领域需要选择轻量化的铝合金，采用模压成型工艺；建筑领域需要选择美观、耐腐蚀的铝合金，采用喷涂工艺。