清华版：《材料科学基础》课程电子教案（PPT课件）第十章 回复与再结晶

第十章回复与再结晶温度升高

1 第十章 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。回复再结晶晶粒长大

2 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。 回复 再结晶 晶粒长大

9性能变化Ca清路0邮信M内壹力1、力学性能（示意图延用回复阶段：强度、硬度略有下降州度风花聘塑性略有提高。mM再结晶阶段：强度、硬度明显下降，塑性品H酷柜批入明显提高。MR南101传更形全属加热时用配格持及力学性甜的受化生晶粒长大阶段：强度、硬度继续下降，塑蓝一性继续提高，粗化严重时下降。回复品亚品尺寸2、物理性能密度密度：在回复阶段变化不大，在再结晶阶硬度图1回复和再结电阻车段急剧升高；晶过程中组织性能的变化示意图释放的能电阻：电阻在回复阶段可明显下降温度

3 二、 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

三、储存能变化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%）驱动力点缺陷3储存能的释放：原子活动能力提高，迁移至平衡位置，储存能得以释放再结晶回复

4 三、 储存能变化 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％） 驱动力 点缺陷 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。 回 复 再 结 晶

四、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。第一类内应力，又称宏观残余应力，作用范围工件尺度，第二类内应力，又称微观残余应力，作用范围晶粒尺度。第三类内应力，又称点阵畸变，作用范围点阵尺度

5 四、 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。 ◆第一类内应力，又称宏观残余应力，作用范围工件尺度。 ◆第二类内应力，又称微观残余应力，作用范围晶粒尺度。 ◆第三类内应力，又称点阵畸变，作用范围点阵尺度

回复第二节回复过程的特点回复过程中该组织不发生变化，仍保持变形状态伸长的晶粒回复过程中是变形引起的宏观一类应力全部消失，微观二类应力大部分消失回复过程中一般力学性能变化不大，强度，硬度仅稍有降低，塑性稍有提高，某些物理性能有较大的变化，电阻率显著下降，密度增大。变形储能在此阶段部分释放

第二节 回复 回复过程的特点 ① 回复过程中该组织不发生变化， 仍保持变形状态伸长的 晶粒 ② 回复过程中是变形引起的宏观一类应力全部消失， 微观 二类应力大部分消失 ③ 回复过程中一般力学性能变化不大， 强度， 硬度仅稍有 降低， 塑性稍有提高， 某些物理性能有较大的变化， 电 阻率显著下降， 密度增大。 ④ 变形储能在此阶段部分释放

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In(Xo/x)=Cotexp(-Q/RT)Xo-原始加工硬化残留率；X一退火时加工硬化残留率；300°C0350°CCo一比例常数；400'C450°℃t一加热时间；500'CT一加热温度。50150200250300350400100450时间/min图8-34经拉伸变形的纯铁在不同温度下加热时，屈服强度的回复动力学

7 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)=c0 texp(-Q/RT) x0 –原始加工硬化残留率； x－退火时加工硬化残留率； c0－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。30000350°C400*C450°C500°C035040050200250300100150450时间/min图8-34经拉伸变形的纯铁在不同温度下加热时，服强度的回复动力学

8 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1低温回复（0.1一0.3Tm）移至晶界、位错处消失点缺陷运动空位十间隙原子缺陷密度降低空位聚集（空位群、对）2中温回复(0.3-0.5Tm）异号位错相遇而抵销位错滑移位错缠结重新排列位错密度降低亚晶粒长大

9 二 回复机理 1 低温回复（0.1－0.3Tm） 移至晶界、位错处 点缺陷运动 空位＋间隙原子 消失 缺陷密度降低 空位聚集（空位群、对） 2 中温回复 （0.3－0.5Tm） 异号位错相遇而抵销 位错滑移 位错缠结重新排列 位错密度降低 亚晶粒长大

3高温回复（>0.5Tm）位错攀移（+滑移）一位错垂直排列（亚晶界）多边化（亚晶粒）一弹性畸变能降低。1444b)a)图8-35多边化前、后刃型位错的排列情况a）多边化前b）多边化后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。（深冲黄铜弹壳，冷拉钢丝卷制弹簧）16

10 3 高温回复（>0.5Tm） 位错攀移（＋滑移） 位错垂直排列（亚晶界） 多边化（亚晶粒） 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。（深冲黄铜弹壳，冷拉钢丝卷制弹簧）