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金相显微组织分析-第二节 回复与再结晶 日期:2016.11.01
冷变形金属在热力学上是处于一种不稳定的状态。有力求恢复到稳定状态的趋势。加热会提高原子的活动能力,促进由不稳定状态恢复到稳定状态过程的进行。加热温度由低到高,其变化过程大致分为回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。当然这三个阶段并非是截然分开的。

一、冷变形金属在加热时组织和性能的变化:
      由图4—6可见,当加热温度低于再结晶温度时,组织形态几乎不发生变化。但由于晶内缺陷(主要是点缺陷)密度减小,电阻和内应力明显下降。当温度达到再结晶温度时,在变形比较严重的区域(如晶界,形变带、夹杂物附近等)优先形成再结晶核心,并以畸变能的释放为驱动力逐渐长大。当被拉长的晶粒完全由细小等轴晶粒代替时,再结晶过程结束。如果进一步提高温度或延长保温时间,晶粒将以界面能减少为驱动力不断合并长大,进入第三阶段。关于不同阶段材料强度及硬度的变化:回复阶段强度几乎不变,即将进入再结晶    图4-6  变形金属在加热过程中组织和性能阶段时才略有下降。在再结晶阶段,强度明显下降,直到再结晶结束强度基本恢复到变形前数值。这说明,再结晶后的金属完全消除了加工硬化现象。变形量50%的工业纯铁经不同温度下退火的组织如图4-7所示。 

二、再结晶后晶粒大小与变形量的关系
      再结晶:冷变形金属加热到一定温度之后,在原变形组织中通过无畸变的、新的等轴晶粒形核及长大取代原变形晶粒的过程,称为再结晶。在变形金属发生再结晶时,力学性能显著变化,金属恢复到软化状态,变形储存能得到充分释放,而晶体结构不发生改变。
      再结晶后晶粒大小与再结晶加热温度、保温时间、加热速度、变形量以及变形前原始晶粒度等都有关系,为了说明晶粒大小与变形量的关系,将一组变形量各不相同的铝片放在同一温度下进行再结晶退火,结果晶粒大小相差很大,如图4-8所示。
当变形量很小时,由于晶内储存的畸变能不足以进行再结晶而保持变形前状态。(图4—8a)当达到某一变形量时,再结晶后的晶粒特别粗大(图4—8b)。这个变形量称为临界变形度。金属在临界变形度下,只有少数晶粒发生明显变形具备形成再结

晶核心的条件,而其余绝大多数晶粒几乎未发生变形不具备形核条件,因此所形成的再结晶核心数目必然很少,由它们长大而成的晶粒(无畸变区)靠吞并周围晶粒迅速长大,其结果造成晶粒特别粗大。当变形量超过临界变形度时,随着变形量的增加,变形的均匀程度也增加,再结晶退火后的晶粒也逐渐细化,如图48cde所示。

这里有必要指出,除特殊需要外,生产中应尽量避免在临界变形度范围内(铁约为210%;钢约为510%;铝约为25%;铜及黄铜约为5%)加工,以免形成粗大晶粒使性能恶化。