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金相顯微組織分析-第二節 回複與再結晶 日期:2016.11.01
冷變形金屬在熱力學上是處於一種不穩定的狀態。有力求恢複到穩定狀態的趨勢。加熱會提高原子的活動能力,促進由不穩定狀態恢複到穩定狀態過程的進行。加熱溫度由低到高,其變化過程大致分為回複、再結晶和晶粒長大三個階段。當然這三個階段並非是截然分開的。

一、冷變形金屬在加熱時組織和性能的變化:
      由圖4—6可見,當加熱溫度低於再結晶溫度時,組織形態幾乎不發生變化。但由於晶內缺陷(主要是點缺陷)密度減小,電阻和內應力明顯下降。當溫度達到再結晶溫度時,在變形比較嚴重的區域(如晶界,形變帶、夾雜物附近等)優先形成再結晶核心,並以畸變能的釋放為驅動力逐漸長大。當被拉長的晶粒完全由細小等軸晶粒代替時,再結晶過程結束。如果進一步提高溫度或延長保溫時間,晶粒將以界麵能減少為驅動力不斷合並長大,進入第三階段。關於不同階段材料強度及硬度的變化:回複階段強度幾乎不變,即將進入再結晶    圖4-6  變形金屬在加熱過程中組織和性能階段時才略有下降。在再結晶階段,強度明顯下降,直到再結晶結束強度基本恢複到變形前數值。這說明,再結晶後的金屬完全消除了加工硬化現象。變形量50%的工業純鐵經不同溫度下退火的組織如圖4-7所示。 

二、再結晶後晶粒大小與變形量的關係
      再結晶:冷變形金屬加熱到一定溫度之後,在原變形組織中通過無畸變的、新的等軸晶粒形核及長大取代原變形晶粒的過程,稱為再結晶。在變形金屬發生再結晶時,力學性能顯著變化,金屬恢複到軟化狀態,變形儲存能得到充分釋放,而晶體結構不發生改變。
      再結晶後晶粒大小與再結晶加熱溫度、保溫時間、加熱速度、變形量以及變形前原始晶粒度等都有關係,為了說明晶粒大小與變形量的關係,將一組變形量各不相同的鋁片放在同一溫度下進行再結晶退火,結果晶粒大小相差很大,如圖4-8所示。
當變形量很小時,由於晶內儲存的畸變能不足以進行再結晶而保持變形前狀態。(圖4—8a)當達到某一變形量時,再結晶後的晶粒特別粗大(圖4—8b)。這個變形量稱為臨界變形度。金屬在臨界變形度下,隻有少數晶粒發生明顯變形具備形成再結

晶核心的條件,而其餘絕大多數晶粒幾乎未發生變形不具備形核條件,因此所形成的再結晶核心數目必然很少,由它們長大而成的晶粒(無畸變區)靠吞並周圍晶粒迅速長大,其結果造成晶粒特別粗大。當變形量超過臨界變形度時,隨著變形量的增加,變形的均勻程度也增加,再結晶退火後的晶粒也逐漸細化,如圖48cde所示。

這裏有必要指出,除特殊需要外,生產中應盡量避免在臨界變形度範圍內(鐵約為210%;鋼約為510%;鋁約為25%;銅及黃銅約為5%)加工,以免形成粗大晶粒使性能惡化。


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