《金属学原理》第5章材料的形变和再结晶二.pptx

第5章材料的形变和再结晶

—回复再结晶

5.3回复和再结

晶

经塑性变形的材料具有自发恢复到变形前低自由能状

态的趋势。

当冷变形金属加热时会发生回复、再结晶和晶粒长大

等过程。

了解这些过程的发生和发展规律，对于改善和控制金

属材料的组织和性能具有重要的意义。

材料科

程系

5.3.1冷变形金属在加热时的组织与性能变化

冷变形后材料经重新加热进行退火之后，其组织和性

能会发生变化。观察在不同加热温度下变化的特点可

将退火过程分为回复、再结晶和晶粒长大三个阶段

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；

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；

晶粒长大：指再结晶结束之后晶粒的继续长大

材料科

程系

回复阶段，由

于不发生大角

度晶界的迁

移，所以晶粒

的形状和大小

与变形态的相

同，仍保持着

纤维状或扁平

状，从光学显

微组织上几乎加热温度或保温时间

看不出变化。冷变形金属在退火时晶粒形状和大小的变化

再结晶阶段，首先是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，直到形变组织完全改组为新的、无畸变的细

等轴晶粒为止。晶粒长大阶段，在晶界表面能的驱动下，新晶粒互相吞食而

长大，从而得到一个在该条件下较为稳定的尺寸

材料科程系

标

指

他

其

及

能

性

温度

展示了冷变形金属在退火过程中的性能和能量变化

材料科程系

(1)强度与硬度：回复阶段的硬度变化很小，约占总变化的1/

5,而再结晶阶段则下降较多。可以推断，强度具有与硬度相似的变

化规律。上述情况主要与金属中的位错机制有关，即回复阶段时，变

形金属仍保持很高的位错密度，而发生再结晶后，则由于位错密度显

著降低，故强度与硬度明显下降

(2)电阻：变形金属的电阻在回复阶段已表现明显的下降趋势。

因为电阻率与晶体点阵中的点缺陷(如空位、间隙原子等)密切相

关。点缺陷所引起的点阵畸变会使传导电子产生散射，提高电阻率。

它的散射作用比位错所引起的更为强烈。因此，在回复阶段电阻率

的明显下降就标志着在此阶段点缺陷浓度有明显的减小

材料科

程系

(3)内应力：在回复阶段，大部或全部的宏观内应力可以消除，而

微观内应力则只有通过再结晶方可全部消除

(4)亚晶粒尺寸：在回复的前期，亚晶粒尺寸变化不大，但在后

期，尤其在接近再结晶时，亚晶粒尺寸就显著增大

(5)密度：变形金属的密度在再结晶阶段发生急剧增高，显然

除与前期点缺陷数目减小有关外，主要是在再结晶阶段中位错密度

显著降低所致

(6)储能的释放：当冷变形金属加热到足以引起应力松弛的温度

时，储能就被释放出来。回复阶段时各材料释放的储存能量均较小，

再结晶晶粒出现的温度对应于储能释放曲线的高峰处

材料科

程