3．亚晶蚕食机制 变形量很大的低层错能金属扩展位错宽度大，不易束集，交滑移困难， 位错密度很高。在位错密度很大的小区域，通过位错的攀移和重新分布， 形成位错密度很低的亚晶。这个亚晶便向周围位错密度高的区域生长。 相应的，亚晶界的位错密度逐渐增大，亚晶与周围形变基体取向差逐渐 变大，最终由小角度晶界演变成大角度晶界。大角度晶界一旦形成，可 突然弓出，迁移，蚕食途中所遇位错，留下无畸变晶体，成为再结晶核 心，如图。 总之，三种形核机制都是大角度晶界的突然迁移。所不同的是获得大 角度晶界途径不同。
内应力降低:弹性应变基本消除; 硬度、强度下降不多：位错密度降低不明显，亚晶较细； 电阻率明显下降：空位减少，位错应变能降低。
2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。
第 八 章 第 三 节 再 结 晶
第三节 再结晶
一 再结晶的形核与长大 1 形核 a.亚晶长大形核机制 （变形量较大时） 亚晶合并形核 亚晶界移动(长大)形核(亚晶蚕食)
第一节 冷变形金属在加热时的
组织与性能变化
四 储存能变化（示意图） 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 臵，储存能得以释放。 再 结 回 晶 复
第 八 章 第 三 节 再 结 晶
第三节 再结晶
五 再结晶晶粒大小的控制（晶粒大小－变形量关系图） 2 原始晶粒尺寸。晶粒越小，驱动力越大，形核位臵越多， 使晶粒细化。 3 合金元素和杂质。增加储存能，阻碍晶界移动，有利于 晶粒细化。 4 温度。退火温度越高，临界变形度越小，晶粒粗大。
第 八 章 第 三 节 再 结 晶
第 八 章 第 三 节 再 结 晶
第三节 再结晶
一 再结晶的形核与长大 驱动力：畸变能差 2 长大
方式:晶核向畸变晶粒扩展,至新晶粒相互接触。
注：再结晶不是相变过程。
第 八 章 第 三 节 再 结 晶
第三节 再结晶
二 再结晶动力学 （1）再结晶速度与温度的关系 v再＝Aexp(-QR/RT) 1/t= A/· exp（ –QR/RT） （2）规律 有孕育期; 温度越高,变形量越大孕育期越短;在体 积分数为0.5时速率最大，然后减慢。
第 八 章 第 三 节 再 结 晶
第三节 再结晶
四 影响再结晶的因素 1.加热温度: (退火) 退火温度越高,原子扩散越容易进行,V再↑,完成再 结晶时间短. 2.预先变形量 变形度越大,则T再越低 ∵储存能大,再结晶驱动力大.
3.溶质原子 溶质原子,使T再↑ ∵偏聚在晶界处,阻碍位错运动和晶界迁移. 4.原始晶粒大小
b.凸出形核（变形量较小时,<20%） 晶核伸向小位错胞晶粒(畸变能较高区域) 内.
第 八 章 第 三 节 再 结 晶
第三节 再结晶
一 再结晶的形核与长大 1 形核 a亚晶长大
亚晶合并
亚晶蚕食
第 八 章 第 三 节 再 结 晶
第三节 再结晶
一 再结晶的形核与长大 b晶界凸出形核 晶界弓出形核，凸向亚晶粒小的方向.
式中Es为两侧单位体积的储存能之差，是驱动力，阻力是晶界能的增加。当部 分晶界弓出一球表面时，则
1．小变形量的弓出形核机制
代人前式，并令△G＜0得到
由图7b可见R=L/sinα, 当α ＝π/2时，即晶界弓出成半球形，如图中 虚线sinα＝1，R达到一极小值，即Rmin=L,此时2ζ/Rmin取得极大值， 因此弓出形核的最大阻力是晶界弓出成半球时。克服这一阻力需满足
第 八 章 第 四 节 晶 粒 长 大
第四节 晶粒长大
二 晶粒的异常长大
1 异常长大:少数再结晶晶粒的急剧长大现象。(二次再结晶） 2 基本条件:正常晶粒长大过程被(第二分散相微粒、织构） 强烈阻碍。 3 驱动力：界面能变化。（不是重新形核）
第 八 章 பைடு நூலகம் 四 节 晶 粒 长 大
第四节 晶粒长大
3.影响晶粒长大的因素 晶粒长大，是通过晶界处的原子扩散 迁移实现。 （1）温度 温度越高，晶界易迁移，晶粒易粗化。 （2）杂质与合金元素 异类原子吸附晶界处，降低晶界能，减少驱动力， 阻碍晶粒长大。
（3）第二相质点
第二相粒子越细小，数量越多，则阻碍晶粒长大能力越强。
（ 4）相邻晶粒位向差 位向差越大，则晶面能越高，驱动力越大， 晶界移动快。
由上式，△ Es增大，L可减小，说明形核容易。晶界弓出一旦超过半球形， 由于R逐渐增大， 2ζ/R逐渐减小，晶核可自动长大。
2．亚晶合并机制 变形量较大的高层错能金属再结晶核心通过亚晶合并来产生。采用 多边化和亚晶界的“Y'’过程或通过相邻亚晶的转动，逐步使小亚晶 A,B,C合并成大的亚晶(ABC)，如图7-8所示，成为位错密度很低，尺寸 较大的亚晶，随亚晶尺寸的增大，与四周的亚晶粒的位向差必然越来越 大，最后形成大角度晶界。大角度晶界可动性大，可迅速移动，扫除移 动路径中存在的位错，在其后留下无应变的晶体，这就形成了再结晶核 心。
2．晶粒的稳定形貌 比界面能通常为常数，故Ф1=Ф2=Ф3=120°，,故其 平衡形貌如图,三叉晶界，晶界角120°。
2.晶粒的稳定形状
（1）若晶粒小于六边（小晶粒） 若为直线，夹角<120度 若满足120度，晶界必向外凸 ∴小晶粒只能逐渐缩小，直至消失。 （2）若晶粒大于六边 若为直线，夹角大于120度 若满足120度，晶界必向内凹。 ∴晶粒长大规律是大晶粒吞并小晶粒。
一 晶粒的正常长大
1．晶粒长大的驱动力 从个别晶粒长大的微观过程来说，晶界具有不同的曲率则是造成晶 界迁移的直接原因。设想有一如图所示的双晶体，B晶粒呈球状存在 于A晶粒之中，两晶粒的交界是半径为R的球面。显然，如果晶界向减 小R的方向移动，即向曲率中心移动，使体系总量下降。A、B双晶体 的界面能为
1．小变形量的弓出形核机制
当变形量较小时，由于变形不均匀，相邻晶粒的位错密度相差可以 很大，此时晶界中的一小段会向位错密度高的一侧突然弓出，如图。晶 界弓出部分是原晶界的一小段，两端被钉锚住，如图b.此晶界由Ⅱ位置 移动到Ⅰ位置，扫掠出来的体积为dV,表面积增加dA。假定扫掠过后的 小区域储存能全部释放。该区域就可成为再结晶核心。 弓出形核单位体积自由能的变化为
缺陷密度降低
第 八 章
二 回复机理
第二节 回复
第 二 节 回 复
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
第 八 章
二 回复机理
第二节 回复
第 二 节 回 复
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）
5.分散相粒子 间距和直径都较大时，提高畸变能，并可作为形核核心，促 进再结晶；直径和间距很小时，提高畸变能，但阻碍晶界迁移， 阻碍再结晶。
第 八 章 第 三 节 再 结 晶
第三节 再结晶
五 再结晶晶粒大小的控制（晶粒大小－变形量关系图） 再结晶晶粒的平均直径 d=k[G/N]1/4 1 变形量。存在临界变形量，生产中应避免临界变 形量。
第一节 冷变形金属在加热时的
组织与性能变化
二 显微组织变化（示意图）
Smith W F. Foundations of Materials Science and Engineering. McGRAW.HILL.3/E
第 八 章 第 一 节 加 热 时 的 变 化
第一节 冷变形金属在加热时的
三 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。
第 八 章 第 一 节 加 热 时 的 变 化
第一节 冷变形金属在加热时的
组织与性能变化
五 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 八 章 第 二 节 回 复
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)=c0texp(-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。
第 八 章 第 一 节 加 热 时 的 变 化
第一节 冷变形金属在加热时的
组织与性能变化
二 显微组织变化（示意图）
回复阶段：显微组织仍为纤维状，无可见变化； 再结晶阶段：变形晶粒通过形核长大，逐渐转变为新的无畸变 的等轴晶粒。 晶粒长大阶段：晶界移动、晶粒粗化，达到相对稳定的形状和 尺寸。
第 八 章 第 一 节 加 热 时 的 变 化
第 八 章
三 再结晶温度
第三节 再结晶
第 三 节 再 结 晶
1 再结晶温度：经严重冷变形（变形量>70%）的金属或合 金，在1h内能够完成再结晶的（再结晶体积分数>95%） 最低温度。 高纯金属：T再＝(0.25~0.35)Tm。 2 经验公式 工业纯金属：T再＝(0.35~0.45)Tm。 合金：T再＝(0.4~0.9)Tm。 注：再结晶退火温度一般比上述温度高100～200℃。
∴高温下晶粒自发长大 *晶界向曲率中心方向移动(见图) ∴晶粒长大是大晶粒吞并小晶粒.
2．晶粒的稳定形貌 相同体积情况下，球形晶粒的晶界面积最小，但如果晶 粒呈球形，会出现堆砌的空隙。所以实际晶粒的平衡形貌， 如图呈十四面体。当三个晶粒相交于一直线时，其二维晶 粒形状如图所示。由作用于0点的张力平衡可得到
组织与性能变化