回复是指新的无畸变晶粒出现之前所产生的亚结构和性能 变化的阶段； 再结晶是指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的 过程； 晶粒长大是指再结晶结束之后晶粒的继续长大。
黄铜
§7-1 形变金属在退火过程中的变化
一显微组织的变化
" 回复阶段：保持纤维状或 回复阶段： 扁平状，光学显微组织上 几乎不变化。 " 在畸变度大的区域产生新 的无畸变晶粒的核心，逐 渐消耗周围的变形基体长 大，直到形变组织完全改 组为新的、无畸变的细等 轴晶粒为止。 " 晶粒长大阶段：新晶粒互 相吞食而长大，得到稳定 的尺寸。
§7-4 晶粒长大
一 晶粒的正常长大
（一）驱动力：
整体上看，是晶粒长大前后总的界面能差。
晶粒细，晶界多，界面能高； 晶粒粗，晶界少，界面能低。 粗到细，高能向低能，自发过程。
晶界具有不同的曲率是造成晶界迁移的直接原因。驱 动力与曲率半径呈反比 晶界的生长方向向着曲率中心方向
§7-4 晶粒长大
（二）晶粒的稳定形貌
§7-3 再
结
晶
生无畸变的新晶粒，而且性能恢复到变形以前的完全软化状态，这个 过程称为再结晶。
定义：冷变形后的金属加热到一定温度后，在原来的变形组织中产 驱动力:冷变形时所产生的储能
注意：再结晶和重结晶的区别
再结晶无晶格类型的变化 重结晶有晶格类型的变化
再结晶也是一个晶核形成和长 大的过程，但不是相变过程， 再结晶前后新旧晶粒的晶格类 型和成分完全相同。
三机械性能等的变化
回复阶段：
硬度略有下降， 塑性有所提高 位错密度减少有限
再结晶阶段：
强度硬度显著降低 塑性大大提高 位错密度显著下降
四 其它性能的变化
"回复阶段
"电阻发生显著下降， "电阻发生显著下降，
"再结晶阶段
五 亚晶尺寸
"回复阶段前期变化不大， "接近再结晶温度时，亚晶粒尺寸显著增大
§7-2 回
预先变形程度对再结晶 晶粒尺寸的影响 变形83%
变形88%
变形93%
2. 原始晶粒尺寸
"当变形度一定时，原始晶粒越细，D越小。
3.合金元素及杂质
" 一般都能起细化再结晶晶粒的作用。
4. 变形温度
" T升高，回复的程度越大，储存能少，使晶粒粗化。
§7-4 晶粒长大
再结晶结束后，材料的晶粒一般比较细小(等轴晶)，若继 续升温或延长保温时间，晶粒会继续长大。晶粒长大是一个 自发过程。晶粒长大的驱动力来自总的界面能的降低。 " 根据再结晶后晶粒长大特点分为: " 晶粒的正常长大 " 晶粒的反常长大
复
一、退火温度和时间对回复过程的影响
" 加工硬化残留率与退火温度和时间的关系 ln(x0/x)=c0texp(-Q/RT) "温度越高，回复的程度越大 "时间越长，回复程度越大
图 回复阶段屈服强度与时间的关系
§7-2 回
复
二、回复机理
"低温回复： 低温回复 点缺陷的运动使点缺陷密度大大下降。
" 空位或间隙原子移动到晶界或位错处消失， " 空位与间隙原子的相遇复合， " 空位集结形成空位对或空位片
" 边数少于6个的晶粒 ，必然逐步缩小，甚 至消失。 " 边数大于6的晶粒，晶粒将逐渐长大
§7-4 晶粒长大
§7-4 晶粒长大
（三）影响晶粒长大的因素
(1)温度
温度越高晶粒长大速度越快。一定温度下，晶粒长到极限尺寸后 不再长大，但提高温度后晶粒继续长大。
(2)杂质与合金元素
杂质及合金元素渗入基体后能阻碍晶界运动。
§7-4 晶粒长大
三再结晶退火后的组织
"目的
"降低硬度，提高塑性，恢复并改善材料的性能
"再结晶图：晶粒大小、变形程度和退火温度之间的关系
"再结晶织构和退火孪晶
§7-5 金属的热加工
一、金属的热加工与冷加工
"热加工：在再结晶温度以上加工过程 "冷加工：在再结晶温度以下加工过程 " 钨的最低再结晶温度约为1200℃，所以钨即使在稍低于 1200℃的高温下塑性变形仍属于冷加工； " 而锡的最低再结晶温度约为-7℃，所以锡即使在室温下塑 性变形也属于热加工。
带状组织
正火组织
热加工能量消耗小，但钢 材表面易氧化。一般用于 截面尺寸大、变形量大、 在室温下加工困难的工件。 冷加工一般用于截面尺寸 小、塑性好、尺寸精度及 表面光洁度要求高的工件。
蒸汽-空气锤
欢迎进入下一节学习内容
" 晶粒稳定形状的两个必要条件
" 所有晶界都是直线
" 有曲率，有驱动力
" 晶界间夹角 为120°
" 晶粒正常长大的规律
" 弯曲晶界趋向于平直
" 晶界向 曲率中心方向移动 ，降低表面能
" 三个晶粒的夹角不等于120°，晶界向角 度较锐的晶粒方向移动 " 二维坐标中，晶粒边数为6，夹角为120， 晶粒处于平衡状态。
SEM-再结晶晶粒在原 变形组织晶界上形核 TEM-再结晶晶粒形核 于高密度位错基体上 冷变形奥氏体不锈钢加热时的再结晶形核
§7-3 再
（一）形核
结
晶
一再结晶的晶核的形成与长大
1.亚晶长大形核机制 " 对于变形度较大的金属,再结果形核 往往采用这种方式。 " 亚晶核形核方式：（图7-10）ab " 亚晶合并机制：变形度大、高层错 能金属 " 亚晶界迁移机制：变形度大、层错 能低金属 2.晶界突出形核机制（图7-10）c " 对于变形度较小（<20%）的金属， 再结晶核多以这种方式。弓出形核 时所需能量条件为：△Es≧2γ/L
(3)第二相质点
弥散分布的第二相粒子阻碍晶界的移动，可使晶粒长大受到抑制。
（4）相邻晶粒的位向差
晶界的界面能与相邻晶粒的位向差有关，小角度晶界界面能低， 故界面移动的驱动力小，晶界移动速度低，界面能高的大角度晶 界可动性高。
§7-4 晶粒长大
二晶粒的反常长大
少数晶粒逐步吞食周围大量小晶粒，其尺寸超过原始 晶粒的几十倍或上百倍这个过程称异常晶粒长大或二 次再结晶
一显微组织的变化
冷变形量为38％的组织
580ºC保温3秒后的组织
580ºC保温4秒后的组织
580ºC保温8秒后的组织
580ºC保温15分后的组织
700ºC保温10分后的组织
黄 铜 再 结 晶 和 晶 粒 长 大 各 个 阶 段 的 金 相 照 片
二储存能及内应力的变化
" 储存能变化 "储存能：存在于冷变形金属 储存能： 内部的一小部分（～10％） 变形功。 "储存能的释放：原子活动能 储存能的释放： 力提高，迁移至平衡位置， 储存能得以释放 " 内应力变化 "回复阶段：大部分或全部消 回复阶段： 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 再结晶阶段： 消除。
"中温回复：位错密度下降，位错缠结重新排列使亚晶规
整化
" 原子活动能力增强，位错在滑移面上猾移或交滑移使异号位错相
消
"高温回复： 多边化
" 原子活动能力进一步增强，位错除滑移外，还可攀移。
§7-2 回
复
"多边化：
"冷变形使平行的同号位 错在滑移面上塞积，致 使晶格弯曲 " 高温回复过程中，这些 刃位错便通过攀移和滑 移,同号刃型位错沿垂直 于滑移面的方向排列成 小角度亚晶界的过程。
§7-2 回
复
三、亚结构的变化
回复退火前
缠结位错构成胞状亚结构 的边界
回复退火后
空位密度大大降低，胞内 的位错向胞壁滑移，与胞 壁内异号位错相抵消，位 错密度降低 形成位错网，构成亚晶界 亚晶界推移，亚晶长大
§7-2 回
复
回复温度越低，变形度越大，回复后的亚晶粒越小
四、回复退火的应用（去应力退火） 保持加工硬化的条件下，降低内应力，减轻工件 的变形 降低电阻率，提高材料的耐蚀性并改善其塑性和 韧性
2．变形程度
3．微量溶质原子
4. 加热速度和加热时间
§7-3 再结晶来自三再结晶晶粒大小 的控制
Ô 影响再结晶后晶粒大小的因素：
1. 变形程度
" 变形度很小时，晶粒尺寸为原始晶粒尺寸； " 临界变形度时，晶粒特别粗大，一般金属εc =2～8% ; " 变形度大于临界变形度时，随变形度增加，晶粒逐渐细化。
轧制
模锻
拉拔
§7-5 金属的热加工
动态回复和动态再结晶 " 前面讨论的回复和再结晶是在金属冷形变后的加热过程中 发生的，称为静态回复和再结晶。金属在较高的温度下形 变时，回复和再结晶会在形变过程中相继发生，这种回复 和再结晶称为动态回复和动态再结晶。 " 在发生回复和再结晶时，由形变造成的加工硬化与由动态 回复，动态再结晶造成的软化同时发生。
§7-3 再
结
晶
(二）长大 当再结晶晶核形成之后，它就可以自发、稳定地 生长。晶核在生长时，其界面总是向畸变区域推 进。界面移动的驱动力是无购变的新晶粒与周围 基体的畸变能差。界面移动的方向总是背向其曲 率中心的方向。出就的畸变晶粒完全消失，全部 被新的无畸变的再结晶晶粒所裂代时，再结晶过 程即告完成，此时的晶粒大小即为再结晶韧始晶 粒。
巨型自由锻件
金属的冷热加工
自由锻
模锻
轧制
正挤压
反挤压
拉拔
冲压
冷轧与热轧
三 热加工后的组织与性能