4.4 回复与再结晶
4.4.1 冷变形金属在加热时的组织和性能变化
金属经冷塑性变形后,组织处于不稳定状态,有自发恢复到变形前组织状态的倾向。在常温下,原子扩散能力小,不稳定状态可以维持相当长时间,而加热则使原子扩散能力增强,金属将依次发生回复、再结晶和晶粒长大。
1.回复
回复是指在加热温度较低时,由于金属中点缺陷及位错的近距离迁移而引起的晶内某些变化。在回复阶段,组织变化不明显,强度、硬度略有下降,塑性略有提高;但内应力、电阻率等显著下降。
在工业中,利用回复现象将冷变形金属低温加热,既稳定组织有保留了加工硬化,这种热处理方法称为去应力退火。
2.再结晶
如下图所示,当冷塑性变形金属被加热到较高温度时,由于原子活动能力增大,晶粒的形状开始发生变化,有破碎拉长的晶粒变为完整的等轴晶粒。这种冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程称为再结晶。
再结晶也是一个晶核形成和长大的过程,但不是相变过程。再结晶前后晶粒的晶格类型和成分完全相同。由于再结晶后组织的复原,金属的强度、硬度下降,韧性提高,加工硬化消失。
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3.结晶后的晶粒长大
再结晶完成后,若继续升高加热温度或延长加热时间,将发生晶粒长大,这是一个自发的过程。晶粒的长大是通过晶界迁移进行的,是大晶粒吞并小晶粒的过程。晶粒长大会使金属的强度,尤其是塑性和韧性下降。
4.4.2 再结晶温度
再结晶不是一个恒温过程,它是自某一温度开始,在某一温度范围内连续进行的过程,发生再结晶的最低温度称为再结晶温度。影响再结晶温度的因素如下:
金属的预先变形度
金属的纯度
加热速度和保温时间
4.4.3 再结晶退火后的晶粒度
由于晶粒大小对金属的力学性能具有重大影响,因而生产上非常重视再结晶退火后的晶粒度。影响再结晶退火后晶粒大小的因素如下:
1.加热温度和保温时间
加热温度越高,保温时间越长,金属的晶粒越大,加热温度的影响尤为显著。
2.预先变形度
预先变形度的影响实质上是变形均匀程度的影响。