【精品】材料科學(xué)基礎(chǔ)重點(diǎn)總結(jié)4材料形變和再結(jié)晶

1、5材料的形變和再結(jié)晶材料在加工制備過程中或是制成零部件后的工作運(yùn)行中都要受到外力的作 用。材料受力后要發(fā)生變形，外力較小時產(chǎn)生彈性變形；外力較大時產(chǎn)生塑性變 形，而當(dāng)外力過大時就會發(fā)生斷裂"本章主要內(nèi)容：一. 晶體的塑性變形單晶體的塑性變形多晶體的塑性變形合金的塑性變形塑性變形對材料組織與性能的影響二. 回復(fù)和再結(jié)晶冷變形金屬在加熱時的組織與性能變化回復(fù)再結(jié)晶晶粒長大再結(jié)晶織構(gòu)與退火攣晶5.1晶體的塑性變形塑性加工金屬材料獲得鑄錠后，可通過塑性加工的方法獲得一定形狀、尺寸和機(jī)械性 能的型材、板材、管材或線材。塑性加工包描鍛壓、軋制、擠壓、拉拔、沖壓等方法。金屬在承受塑性加工時，當(dāng)應(yīng)力

2、超過彈性極限后，會產(chǎn)生塑性變形，這對金 屬的結(jié)構(gòu)和性能會產(chǎn)生重要的影響。(ci i.midi ui壓沖用圖2 42壓力加二方法示盍圖單晶體塑性變形的兩種方式：滑移 李生 滑移：滑移是晶體在切應(yīng)力的作用下，晶體的一部分相對于另一部分沿著某些 晶面和晶向發(fā)生相對滑動?；凭€:為了觀察滑移現(xiàn)彖，可將經(jīng)良好拋光的單晶體金屈棒試樣進(jìn)行適當(dāng)拉 伸，使z產(chǎn)生一定的塑性變形，即可在金屬棒表面見到一條條的細(xì)線，通常稱為 滑移線.滑移帶:在宏觀及金相觀察中看到的滑移帶并不是單一條線，而是由一系列相 互平行的更細(xì)的線所組成的，稱為滑移帶。滑移系：塑性變形時位錯只沿著一定的品面和品向運(yùn)動，這些品面和品向分別 稱為“滑

3、移而”和“滑移方向”。 個滑移而和此而上的個滑移方向結(jié)合起 來組成一個滑移系。滑移的臨界分切應(yīng)力tk晶體的滑移是在切應(yīng)力作用下進(jìn)行的，但其屮許多滑移系并非同時參與滑 移，而只有當(dāng)外力在某一滑移系中的分切應(yīng)力達(dá)到一定臨界值時，該滑移系方可 以首先發(fā)生滑移，該分切應(yīng)力稱為滑移的臨界分切應(yīng)力?；频奶攸c(diǎn)晶體的滑移并不是晶體的一部分相對于另一部分同時做整體的剛性的移動， 而是通過位錯在切應(yīng)力作用卜沿看滑移面逐步移動的結(jié)杲，因此實(shí)際滑移的臨界 分切應(yīng)力tk比理論計(jì)算的低得多。（滑移面為原子排列最密的面）$2-4金馬三種常見晶格的滑移系晶格體心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格滑4(110x6面1111x4

4、<110x30001)x1<1120x36x2 = 124x3 = 121x3 = 3單品體滑移時，除滑移面發(fā)生相對位移外，往往伴隨著品面的轉(zhuǎn)動。 多系滑移對于具有多組滑移系的晶體，晶體的滑移就可能在兩組或更多的滑移而上同 時進(jìn)行或交替地進(jìn)行，從而產(chǎn)生多系滑移。李生李生是塑性變形的另一種常見形式，它常作為滑移不易進(jìn)行時的補(bǔ)充。 李生是在切應(yīng)力作用下的晶體相對于另一部分沿一定的晶面與晶向產(chǎn)生一定角 度的均勻切變過程。發(fā)生切變的區(qū)域稱為李晶或攣晶帶。李生的特點(diǎn)：與滑移相似，李生也是在切應(yīng)力的作用下發(fā)生的，但是李生所需要 的臨界切應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于滑移時的臨界切應(yīng)力，因此，只有在滑移很難進(jìn)行的

5、條件 下，晶體才發(fā)生李生變形。亨晶的形成改變了晶體的位向,從而使其屮某些原來 不處于不利取向的滑移系轉(zhuǎn)變到有利于滑移的位置，于是，可以進(jìn)一步激發(fā)滑移 變形，使金展變形能力得以提高。如何彳變形后的樣品表面形貌來區(qū)別攣晶、滑移帶:先將變形后的樣品表面磨光或拋光.使變形痕跡（攣品、滑移帶）全部消失。再選用適當(dāng)?shù)母虅└g樣品表而，然后在顯微鏡下觀察。如果看不到變形痕跡 （即樣品表面處處襯度一樣），則該樣品原來的表面形變痕跡必為滑移帶。這是因 為滑移不會引起位向差，故表面各處腐蝕速率相同，原來光滑的平而始終保持平 面，沒有反差。如杲在腐蝕后的樣品表面上重新出現(xiàn)變形痕跡，則它必為李晶.因 為李晶內(nèi)的位向

6、是不同于周圍未變形區(qū)域的，因而其腐蝕速率也不同于未變形 區(qū)，故在表面就出現(xiàn)襯度不同的區(qū)域。5丄2多晶體的塑性變形工程上使用的金屬絕大部分是多晶體，多晶體是由許多小的單晶體一晶 粒構(gòu)成的，多晶體中每個晶粒的變形基木方式與單晶體相同。但由于多晶體材料 小存在單晶體所不具備的晶體學(xué)特征，包括：晶粒位向不同、晶粒大小不同，晶 界的存在，因此著重討論這些特征對變形的影響。1多晶體塑性變形的微觀特點(diǎn)：多滑移、多方式、不均勻。多滑移：和單品體不同，多品體變形時開動的滑移系統(tǒng)不僅僅取決于外加應(yīng)力，而且収決于 協(xié)調(diào)變形的要求。理論分析表明，為了維持多晶體的完整性.即在晶界處既不出現(xiàn)裂紋.也 不發(fā)生原了的堆積.每

7、個晶粒至少要有五個滑移系統(tǒng)同時開動，雖然這些系統(tǒng)的分切皿力外 非都最人。實(shí)驗(yàn)觀察也證明，多滑移是多晶體塑性形變吋的一個普遍現(xiàn)象。多方式：多晶體的劇性形變方式除了滑移和攣生外，還有晶界滑動和遷移，以及點(diǎn)缺陷的定 向擴(kuò)散。不均勻：和單晶體相比，多晶體的范性形變更加不均勻。除了更多系統(tǒng)的多滑移外.由于晶 界的約束作用，品粒中心區(qū)的滑移量也人于邊緣區(qū)（即品界附近的區(qū)域）。在品體發(fā)仝轉(zhuǎn)動吋 中心區(qū)的轉(zhuǎn)角也大于邊緣區(qū)，因此多晶體變形后的組織中會出現(xiàn)更多、更明顯的滑移帶、形 變帶和品而彎曲，也會形成更多的品體缺陷。以上討論了多晶體塑性形變的三個基本特點(diǎn)。由于這些特點(diǎn)，特別是多滑移和 變形的不均勻性，又派生出

8、其它特點(diǎn)。包括：產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；出現(xiàn)加工硬化; 形成纖維組織（即雜質(zhì)和第二相擇優(yōu)分布）和擇優(yōu)取向（織構(gòu)）。2多晶體中晶粒位向，晶界，晶粒度，對塑性變形的作用2.1晶粒位向?qū)ψ冃蔚挠绊懼饕憩F(xiàn)在齊晶粒在變形過程小相互制約和協(xié)調(diào)。多晶體中每個晶粒位向不一致。一些晶粒的滑移面和滑移方向接近于最大 切應(yīng)力方向（軟位向），另一些晶粒的滑移而和滑移方向偏離最大切應(yīng)力方向（硬 位向）。在發(fā)生滑移時，軟位向晶粒先開始。當(dāng)位錯在晶界受阻逐漸堆積時，其 他晶粒發(fā)生滑移。因此多晶體變形時晶粒分批地逐步地變形。但多晶體小每個晶 粒都處于其他晶粒包圍z中，它的變形必然與其鄰近品粒相互協(xié)調(diào)和配合，不然 就難以進(jìn)行變形，甚至不

9、能保持晶粒之間的連續(xù)性。22晶界在多晶體塑性形變中的作用（協(xié)調(diào)、室溫下阻礙，高溫下促進(jìn)、起裂）試驗(yàn)表明，低溫或室溫卜，品界強(qiáng)而品粒木身弱；高溫卜則相反。晶界對塑性變形的作用如下：協(xié)調(diào)作用多晶體在塑性形變時各晶粒都要通過滑移或李生而變形。但由于多晶體是 一個整體，各晶粒的變形不能是任意的，而必須相互協(xié)調(diào)，否則在晶界處就會裂 開。晶界正是起著協(xié)調(diào)相鄰晶粒的變形的作用。由于協(xié)調(diào)變形的耍求，在晶界處 變形必須連續(xù)，亦即兩個相鄰晶粒在晶界處的變形必須相同。障礙作用在低溫或室溫下變形時，由于晶界比晶粒強(qiáng)，故滑移主耍在晶粒內(nèi)進(jìn)行。它不可能穿過晶界而在相鄰晶粒內(nèi)進(jìn)行?？梢姡Ы缦拗屏嘶?。另一方面，由于 晶界

10、內(nèi)大量缺陷的應(yīng)力場，使晶粒內(nèi)部（特別是靠近晶界區(qū)）滑移更困難，或者說, 需要更高的外加應(yīng)力才能滑移。這就是晶界的障礙作用促進(jìn)作用在高溫卜變形時，由于晶界比晶粒弱，故除了晶粒內(nèi)滑移外，相鄰兩個晶 粒述會沿著晶界發(fā)生相對滑動，此稱為晶界滑動。晶界滑動也造成晶體宏觀塑性 變形，但變形量往往遠(yuǎn)小于滑移和攣生引起的塑性變形。起裂作用一方面，由于晶界阻礙滑移，此處往往應(yīng)力集?。涣硪环矫?，由于雜質(zhì) 和脆性，第二相往往優(yōu)先分布于晶界，使晶界變脆；這樣在變形過程中裂紋往往 起源于晶界。此外，由于晶界處缺陷多，原子處于能量較高的不穩(wěn)定狀態(tài)，在腐 蝕介質(zhì)作用下，晶界往往優(yōu)先被腐蝕（晶間腐蝕），形成微裂紋2.3晶粒度

11、的影響晶粒度就是指晶粒的大小，較方便的表示方法是將晶粒近似地看成是球形, 把各球形晶粒的平均直徑d作為晶粒度。晶粒度對晶體的各種性能都有影響，而影響最大的是變形過程的力學(xué)性能, 特別是對屈服極限的影響。一般來說，晶粒越細(xì)，阻礙滑移的晶界便越多（或晶 界面積越大），變形過程中晶界處位錯塞積數(shù)目越多，屈服極限也就越高。細(xì)晶粒不僅使材料具有較高的強(qiáng)度、硬度，而且也使它具有良好的塑性和 韌性。即具有良好的綜合力學(xué)性能，因此，一般在室溫使用的結(jié)構(gòu)材料都希望 獲得細(xì)小而均勻的晶粒。（細(xì)晶強(qiáng)化）大多數(shù)金屈的屈服極限和晶粒度符合hall-petch公式:o y = o i + ky d-1/2oi和ky是兩個

12、和材料有關(guān)的常數(shù)，d為晶粒直徑5.1.3合金的塑性變形按合金組成和不同，主要可分為單相固溶體合金和多相合金，它們的塑性變 形乂各具有不同特點(diǎn)。1.單相固溶體合金的塑性變形和純金屬相比最大的區(qū)別在于單相固溶體合金中存在溶質(zhì)原了。溶質(zhì)原了 對合金塑性變形的影響主要表現(xiàn)在固溶強(qiáng)化，提高塑性變形阻力，此外，部分固 溶體會出現(xiàn)明顯的屈服點(diǎn)和應(yīng)變時效現(xiàn)象。固溶強(qiáng)化當(dāng)溶質(zhì)原子溶入溶劑原子形成固溶體時，使材料強(qiáng)度硬度提高，塑性韌性下降的現(xiàn)象。影響因素不同溶質(zhì)原了所引起的固溶強(qiáng)化效果存在很大茅別，影響因素主要有：1溶質(zhì)原子的原子數(shù)分?jǐn)?shù)越高，強(qiáng)化作用也越大，特別是當(dāng)原子數(shù)分?jǐn)?shù)很低時的 強(qiáng)化效應(yīng)更為顯著。2溶質(zhì)原子

13、與基體金屬的原子尺寸相差越大，強(qiáng)化作用也越大。3間隙型溶質(zhì)原了比置換原了具有較大的固溶強(qiáng)化效果。4溶質(zhì)原子與基體金展的價電子數(shù)相差越大，固溶強(qiáng)化作用越顯著。屈服現(xiàn)象圖為低碳鋼典型的應(yīng)力一應(yīng)變曲線，與一般拉伸曲線不同，出現(xiàn)了明顯 的屈服點(diǎn)。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到上屈服點(diǎn)時，首先在試樣的應(yīng)力集中處開始塑性變形，并 在試樣表面產(chǎn)生一個與拉伸軸約成45°交角的變形帶一呂德斯（luders）帶，與 此同時，應(yīng)力降到下屈服點(diǎn)。隨后這種變形帶沿試樣長度方向不斷形成與擴(kuò)展, 從而產(chǎn)生拉伸曲線平臺的屈服伸長。當(dāng)屈服擴(kuò)展到整個試樣標(biāo)距范圍時，屈服延仲階段就告結(jié)束 應(yīng)變時效0040u5 4呂彼斯帶屈區(qū) /未眼0020

14、03 2 c£w/著00o應(yīng)變/%當(dāng)退火狀態(tài)低碳鋼試樣拉伸到超過屈服點(diǎn)發(fā)生少量塑性變形后（曲線a） 卸載，然后立即重新加載拉伸,則可見其拉仲曲線不再岀現(xiàn)屈服點(diǎn)（曲線b）, 此時試樣不發(fā)生屈服現(xiàn)象。如杲不采取上述方案，而是將預(yù)變形試樣在常溫卜放 置幾天或經(jīng)20（）°c左右短時加熱后再行拉仲，則屈服現(xiàn)象又復(fù)出現(xiàn)，且屈服應(yīng)力 進(jìn)一步提高（曲線c）,此現(xiàn)象通常稱為應(yīng)變時效。2.多相合金的塑性變形由于第二相的數(shù)量、尺寸、形狀和分布不同，基體相的結(jié)合狀況不一、第二 相的形變特征與基體相的差異，使得多相合金的塑性變形更加復(fù)雜。根據(jù)第二相粒子的尺寸大小可將合金分成兩大類：若第二相粒子與基體

15、晶粒 尺寸屈同一數(shù)量級，稱為聚合型兩相合金；若第二相粒了細(xì)小而彌散地分布在基 體晶粒屮，稱為彌散分布型兩相合金。彌散分布型合金的塑性變形當(dāng)?shù)诙嘁约?xì)小彌散的微粒均勻分布于基體相中時，將產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化 作用。彌散強(qiáng)化作用是通過第二相粒子對位錯運(yùn)動的阻礙作用而表現(xiàn)出來的。 通?？蓪⒌诙嗔Ａ朔譃椤安豢勺冃蔚摹焙汀翱勺冃蔚摹眱深?。（1）可變形微粒的強(qiáng)化作用（切過）當(dāng)?shù)诙嗔Ａ藶榭勺冃挝⒘r，位錯將切過粒了使z隨同基體一起變形。 在這種情況下，強(qiáng)化作用主要決定于粒子本身的性質(zhì)，以及與基體的聯(lián)系，其強(qiáng)化機(jī)制甚為復(fù)朵。(2)不可變形粒子的強(qiáng)化作用(繞過)當(dāng)運(yùn)動位錯與其相遇時，將受到粒子阻擋，使位錯線繞著它

16、發(fā)生彎曲。 隨著外加應(yīng)力的增大，位錯線受阻部分的彎曲更劇，以致圍繞著粒了的位錯線在 左右兩邊相遇，于是正負(fù)位錯彼此抵消，形成包圍著粒子的位錯環(huán)留下，而位錯 線的其余部分則越過粒了繼續(xù)移動。顯然，位錯按這種方式移動時受到的阻力是 很大的，而且每個留下的位錯環(huán)要作用于位錯源一反向應(yīng)力，故繼續(xù)變形時必須 增大應(yīng)力以克服此反向應(yīng)力。該位錯繞過障礙物的機(jī)制通常稱為奧羅萬機(jī)制。5.2.4 塑性變形對材料組織與性能的影響1對組織的影響（形成纖維組織，亞結(jié)構(gòu)，形變織構(gòu)）纖維組織形成金屬發(fā)生塑性變形后，晶粒發(fā)生變形，沿形變方向被拉長或壓扁。當(dāng)變形量很大 時，晶粒變成細(xì)條狀（拉伸時），金屈中的夾雜物也被拉長，形成

17、纖維組織。變形前后晶粒形狀變化示意亞結(jié)構(gòu)形成金屈經(jīng)大的塑性變形時，由于位錯的密度增大和發(fā)生交互作用，大量位錯堆 積在局部地區(qū)，并相互纏結(jié)，形成不均勻的分布，使晶粒分化成許多位向略有不 同的小晶塊，而在晶粒內(nèi)產(chǎn)生亞晶粒。晶格較完整 的亞晶塊圖279金屬經(jīng)變形后的亞結(jié)構(gòu)形變織構(gòu)產(chǎn)生金屈塑性變形到很大程度時，各個晶粒的滑移面和滑移方向都耍向主形變方 向轉(zhuǎn)動，逐漸使多晶體屮原來取向互不相同的各個晶粒在空間取向上呈現(xiàn)一定程 度的規(guī)律性，這一現(xiàn)象稱為擇優(yōu)取向，這種組織狀態(tài)則稱為形變織構(gòu)。形變織構(gòu) 隨加工變形方式不同主要有兩種類型：拔絲時形成的織構(gòu)稱為絲織構(gòu)，其主要特 征為各晶粒的某一晶向大致與拔絲方向相平

18、行；軋板時形成的織構(gòu)稱為板織構(gòu)， 其主要特征為各晶粒的某一晶而和晶向分別趨于同軋而與軋向相平行。拔纟纟方向f（b）板織溝圖250形變織構(gòu)示意圖2塑性變形對性能的影響（殘余應(yīng)力、各向異性、物化性能、加工硬化）殘余應(yīng)力塑性變形小外力所作的功除大部分轉(zhuǎn)化成熱z外，述有一小部分以畸變能的 形式儲存在形變材料內(nèi)部，這部分能量叫做儲存能。儲存能的具體表現(xiàn)形式有三 種：宏觀殘余應(yīng)力，微觀殘余應(yīng)力，點(diǎn)陣畸變。按照殘余應(yīng)力平衡范圍的不同，可將其分為三種：（1）第一類內(nèi)應(yīng)力，乂稱宏觀殘余應(yīng)力，它是山工件不同部分的宏觀變形不均勻性引起的, 故其應(yīng)力平衡范圍包括整個工件。這類殘余應(yīng)力所對應(yīng)的畸變能不大，僅占總儲存能的

19、（） 左右。（2）第二類內(nèi)應(yīng)力，又稱微觀殘余應(yīng)力，它是由晶?；騺喚ЯＶg的變形不均勻性產(chǎn)生的。 其作用范i韋i與晶粒尺寸相當(dāng)。這種內(nèi)應(yīng)力有時可達(dá)到很人的數(shù)值，共至可能造成顯微裂紋并 導(dǎo)致工件破壞。（3）第三類內(nèi)應(yīng)力，乂稱點(diǎn)陣畸變。其作用范圍是兒十至兒仃納米，它是由于工件在塑性變形中形成的大量點(diǎn)陣缺陷。變形金屬中儲存能的絕人部分（80%90%）用于形成點(diǎn)陣畸 變。這部分能量提高了變形晶體的能址，并導(dǎo)致犁性變形金屬在加熱時的冋復(fù)及再結(jié)晶過程。各向異性由于纖維組織和形變織構(gòu)的形成，使金屈的性能產(chǎn)生各向異性。如沿纖維方 向的強(qiáng)度和塑性明顯高于垂直方向的。理化性能的變化經(jīng)塑性變形后的金屈材料，由于點(diǎn)陣畸

20、變，空位和位錯等結(jié)構(gòu)缺陷的增加， 使其物理性能和化學(xué)性能也發(fā)生一定的變化：塑性變形通?？墒菇饘俚碾娮杪试龈?增加的程度與形變量成正比。另外, 塑性變形后，金屈的電阻溫度系數(shù)下降，磁導(dǎo)率下降，熱導(dǎo)率下降，鐵磁材料的 磁滯損耗及矯頑力增大。加工硬化金屈發(fā)生塑性變形，隨變形度的增大，金屈的強(qiáng)度和硬度顯著提高，塑性和 韌性明顯下降。這種現(xiàn)象稱為加工硬化，也叫形變強(qiáng)化。產(chǎn)生加工硬化的原因是：金展發(fā)生塑性變形時,位錯密度大量增加，位錯間 的交互作用增強(qiáng)，相互纏結(jié)，使位錯運(yùn)動的阻力增大，引起塑性變形抗力提高。 另一方面由于亞晶界的增多，使強(qiáng)度得以提高。10080604020碳鋼的加工硬化現(xiàn)象加工硬化在生產(chǎn)實(shí)

21、際中的意義不利方面1）由于金屬在加工過程屮教性變形抗力不斷增加。使金屬的冷加工需要消耗更多的功率;2）山于加工硬化使金屬變脆，因而在冷加工過程中需要進(jìn)行多次中間退火,使金屬軟化, 才能夠繼續(xù)加工而不致裂開；3）有的金屬（如銖）盡管某些使用性能很好，但山于難解決加工問題，其應(yīng)用受到很大限制。 有利方面1）有些加丄方法耍求金屬必須有一定的加丄硬化。例如，金屬的拉伸過程（如拉絲）耍求 金屬線材在?？谔幠苎杆儆不?河以通過冷加工控制產(chǎn)品的最后性能。例如，某些不銹鋼冷軋后的強(qiáng)度町提高一倍以 上。冷拉的鋼絲繩強(qiáng)度高，表而光潔。工業(yè)上廣泛應(yīng)用的銅導(dǎo)線，山于要求導(dǎo)電性好，不允 許加合金元素，加工硬化是提高其

22、強(qiáng)度的唯一辦法。3）有些零部件在工作條件表而會不斷硬化，以達(dá)到表而耐沖擊、耐磨損的要求。例如， 鐵路的道岔由于經(jīng)常受列火車輪的沖擊利磨損，必須具有很高的沖擊韌性和表面硬度。近年 來有人采用爆炸硬化的辦法對道岔進(jìn)行預(yù)處理，這樣可使表而硬度提髙兩倍。不過山于經(jīng)濟(jì) 方而的原因，爆炸變形方法主要述是用于宇航工業(yè)，在普通工業(yè)屮丿應(yīng)用尚少。5.3 回復(fù)和再結(jié)晶經(jīng)塑性變形的材料具有自發(fā)恢復(fù)到變形前低自由能狀態(tài)的趨勢。當(dāng)冷變形金 屈加熱時會發(fā)生回復(fù)、再結(jié)品和晶粒長大等過程。了解這些過程的發(fā)生和發(fā)展規(guī) 律，對于改善和控制金屈材料的組織和性能具有重要的意義。5.3.1冷變形金屬在加熱時的組織與性能變化冷變形后材料

23、經(jīng)重新加熱進(jìn)行退火z后，其組織和性能會發(fā)生變化。觀察在 不同加熱溫度下變化的特點(diǎn)可將退火過程分為回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大三個階 段?；貜?fù)是指冷變形金屈重新加熱后新的無畸變晶粒出現(xiàn)之前所產(chǎn)生的亞結(jié)構(gòu) 和性能變化的階段；再結(jié)晶是指岀現(xiàn)無畸變的等軸新晶粒逐步取代變形晶粒的過程；晶粒長大是指再結(jié)品結(jié)束z后品粒的繼續(xù)長大。加熱溫度變形金屬加熱時組織和性能變化示意圖1 01 冷變形金屬加熱時的變化5.3.2 回復(fù)1回復(fù)過程的特征回復(fù)是冷變形金屈在退火時發(fā)生組織性能變化的早期階段。回復(fù)過程的特征有: 晶體缺陷大大減少：晶粒內(nèi)部位錯、空位、間隙原子等缺陷通過移動、復(fù) 合消失而大大減少，而晶粒仍保持變形后的形態(tài)，

24、變形金屬的顯微組織不發(fā)生明 顯的變化。殘余應(yīng)力大部分消除：回復(fù)過程使變形引起的宏觀一類應(yīng)力全部消除，微 觀二類應(yīng)力大部消除；力學(xué)性能變化不大，物化性能變化較大：回復(fù)過程中一般力學(xué)性能變化不 大，強(qiáng)度、硬度僅稍有降低，塑性稍有提高，某些物理性能有較大變化，電阻率 顯著降低，密度增大。變形儲存能在回復(fù)階段部分釋放。2回復(fù)過程機(jī)制 回復(fù)可區(qū)分為低溫回復(fù)、中溫回復(fù)和高溫回復(fù)三段。(1) 低溫回復(fù)這個階段冋復(fù)上要與空位變化有關(guān)。由于空位的消失引起某些物理性能顯著的變化.電 阻率降低.密度增人，而對力學(xué)性能則不發(fā)生彩響。(2) 中溫回復(fù)中溫回復(fù)涉及界號位錯的對消和位錯密度的變化。山于位錯密度的變化將對力學(xué)

25、性能有 所影響。(3) 高溫回復(fù)高溫冋復(fù)的主要機(jī)制是多邊形化。因原始變形狀態(tài)位錯紐態(tài)不同，有兩類多邊形化。第 一類叫穩(wěn)定多邊形化，第二類為再結(jié)晶前多邊形化。3 回復(fù)的應(yīng)用回復(fù)主要用于去應(yīng)力，去除冷變形工件中的應(yīng)力,防止變形和開裂。例如深沖黃銅彈殼，在殘余丿、'、z力和外界腐蝕性氣氛的聯(lián)合作用下，會發(fā)生應(yīng)力腐蝕、沿 晶間開裂，冷沖示于260 °c退火消除m力，可防止應(yīng)力腐蝕的發(fā)生。從圖可以看出，經(jīng)這 樣退火后，內(nèi)應(yīng)力町大部分消除，而強(qiáng)度、碩度阜本不變。此外，用冷拉鋼絲卷制彈簧，在 卷成之后，要在250 °c300°c退火，以降低內(nèi)應(yīng)力并使其定形。鑄件、焊件在

26、牛:產(chǎn)過程 中產(chǎn)生應(yīng)力，也利用回復(fù)進(jìn)行去應(yīng)力退火。艇聲e/nwrkrsa歹10-8冷加工黃銅經(jīng)加熱后的硬度及內(nèi)應(yīng)力變化5.3.3 再結(jié)晶變形后的金屈在較高溫度加熱時，晶粒通過重新生核、長大變成新的均勻、 細(xì)小的等軸品，這個過程稱為再結(jié)晶。再結(jié)晶過程特征如下：變形金屈再結(jié)晶后，金屈的強(qiáng)度和硬度明顯降低，而塑性和韌性大大提高， 加工硬化現(xiàn)象被消除；內(nèi)應(yīng)力全部消失，物理、化學(xué)性能基木上恢復(fù)到變形以前的水平； 再結(jié)晶生成的晶粒的晶格類型與變形前、變形后的晶格類型均一樣。再結(jié)品形核率及影響因素再結(jié)晶形核率指單位時間、單位體積形成的再結(jié)晶核心數(shù)目。影響因素：1）變形程度預(yù)先變形量愈人，形核率愈人。2）材料

27、純度 材料純度低，雜質(zhì)原了多，對形核率有兩方而影響，一方而阻礙變形, 使變形儲能增大，增加形核率；另一方而因雜質(zhì)原子在界而處偏聚，阻礙形核吋的界而遷移 并且雜質(zhì)何扎位錯，阻礙位錯攀移和亞晶的長大，使再結(jié)晶核心不容易形成。而降低形核率。3）晶粒大小 品粒細(xì)小，增大變形阻力，相同變形量下，位錯塞積、畸變區(qū)增多， 儲能增高；晶界面積人，生核區(qū)域多，這兩個因素均使形核率增人。4）溫度再結(jié)晶溫度升高，位錯攀移容易，亞晶界容遷移長人，亞晶也容易轉(zhuǎn)動、 聚合，發(fā)展成為再結(jié)晶核心，從而使形核率增大。再結(jié)晶溫度變形后的金屈發(fā)生再結(jié)晶的溫度是一個溫度范圍，并非某一恒定溫度。冷 變形金屬開始進(jìn)行再結(jié)晶的最低溫度稱為

28、再結(jié)晶溫度，它可用金相法或硬度法測 定，即以顯微鏡屮出現(xiàn)第一顆新晶粒時的溫度或以硬度卜降50%所對應(yīng)的溫度, 定為再結(jié)晶溫度。再結(jié)晶溫度并不是一個物理常數(shù)，它不僅隨材料而改變，同一材料其冷變 形程度、原始晶粒度等因素也影響著再結(jié)晶溫度。再結(jié)晶溫度的影響因素：1變形程度的影響： 隨著冷變形程度的增加，儲能也增多，再結(jié)晶的驅(qū)動力就越人, 因此再結(jié)晶溫度越低，同時等溫追火時的再結(jié)晶速度也越快。2原始晶粒尺寸：在其他條件相同的情況下，金屬的原始品粒越細(xì)小，則變形的抗力 越大，冷變形后儲存的能量較鬲，再結(jié)晶溫度則鮫低。3微量溶質(zhì)原子：微量溶質(zhì)原了顯著提高再結(jié)晶溫度，原因可能是溶質(zhì)原了與位錯及品界間存在著交互作用，使溶質(zhì)原子傾向于在位錯及品界處偏聚，對位錯的滑移與攀移和品界的遷移起著阻礙作用，從而不利于再結(jié)晶的形核和核的