1、7.3 7.3 再结晶再结晶7.3 再结晶再结晶冷变形后的金属加热到一定温度时，在原来的变冷变形后的金属加热到一定温度时，在原来的变形组织中形组织中重新重新产生了产生了无畸变的新晶粒无畸变的新晶粒，而性能发，而性能发生了明显的变化，并生了明显的变化，并恢复恢复到完全软化的状态。到完全软化的状态。再再结结晶晶7.3.1 再结晶的再结晶的形核形核及及长大长大再结晶过程也是通过再结晶过程也是通过形核和长大形核和长大来完成。但是再结晶的来完成。但是再结晶的晶核晶核不是新相不是新相而是而是无畸变的新晶块无畸变的新晶块，其，其晶体结构晶体结构并并未未改改变，这与其它固态转变的变，这与其它固态转变的不同不同
2、的地方。的地方。形形核核机机制制 晶界弓出形核机制晶界弓出形核机制亚晶合并形核机制亚晶合并形核机制 亚晶蚕食形核机制亚晶蚕食形核机制 对于对于冷变形冷变形程度较小程度较小的金属，由于变形不均匀，的金属，由于变形不均匀，相邻相邻晶晶粒的粒的位错密度相差位错密度相差很大，此时，晶界中的一小段会向密很大，此时，晶界中的一小段会向密度高的一侧突然度高的一侧突然弓出弓出，成为再结晶，成为再结晶核心核心。7.3 再结晶再结晶形核机制形核机制 晶晶界界弓弓出出形形核核机机制制凸出形核机制示意图凸出形核机制示意图7.3 再结晶再结晶形核机制形核机制 晶晶界界弓弓出出形形核核机机制制凸出形核机制凸出形核机制（透
3、射电镜照片）（透射电镜照片）亚亚晶晶合合并并形形核核机机制制7.3 再结晶再结晶形核机制形核机制 若若变形量较大变形量较大、具有、具有高层错能高层错能的金属的金属再结再结 晶晶时则时则以亚晶以亚晶合并合并机制形核。它是由相邻亚晶的转动，机制形核。它是由相邻亚晶的转动，使使小亚晶小亚晶逐步合并成逐步合并成大亚晶大亚晶成为再结晶成为再结晶核心核心。亚亚晶晶蚕蚕食食形形核核机机制制7.3 再结晶再结晶形核机制形核机制 若若变形量变形量很大、具有很大、具有低层错能低层错能的金属则以的金属则以 亚晶蚕食亚晶蚕食机制形核。它是机制形核。它是在位错密度很大在位错密度很大的小区域，形成位的小区域，形成位错密度
4、很低的错密度很低的亚晶亚晶，这个亚晶便会向周围位错密度，这个亚晶便会向周围位错密度生长，最终由生长，最终由小角度小角度晶界演变成晶界演变成大角度大角度晶界。晶界。7.3 再结晶再结晶再结晶再结晶晶核的长大晶核的长大再结晶再结晶晶核晶核一旦形成，就会借一旦形成，就会借界面的移动界面的移动向向周围周围畸变区畸变区长大长大。界面迁移的界面迁移的驱动力驱动力主要是相邻晶粒间的主要是相邻晶粒间的畸变畸变能量能量。晶界迁移的晶界迁移的方向背向方向背向其曲率中心，直到无畸其曲率中心，直到无畸变的变的等轴晶粒等轴晶粒逐渐消耗掉变形晶粒，并相互接逐渐消耗掉变形晶粒，并相互接触为止。触为止。7.3 再结晶再结晶7
5、.3.2 再结晶动力学再结晶动力学等温下的再结晶等温下的再结晶速度速度开始开始很小很小，随再，随再结晶结晶体积分数体积分数 的增的增加而增大，在加而增大，在V=0.5处达到处达到最大最大，然后又逐渐，然后又逐渐减小减小。时间时间结结晶晶体体积积分分数数98冷轧的纯铜冷轧的纯铜(WCu=0.99999)在不同温度下的等温在不同温度下的等温再结晶曲线再结晶曲线7.3 再结晶再结晶7.3.2 再结晶动力学再结晶动力学再结晶动力学曲线可采用再结晶动力学曲线可采用阿弗拉密（阿弗拉密（AVrami）方程方程描述：描述：V在在t时间已经再结晶的体时间已经再结晶的体积分数；积分数；t退火时间；退火时间；B、K
6、均为常数。均为常数。k-BtVe-1 kBtVe1再结晶速率再结晶速率V再温度再温度T的关系符合阿罗尼乌斯的关系符合阿罗尼乌斯(Arrhenius）公）公式式:V再再=Aexp(-Q/RT)式中式中 Q再结晶激活能；再结晶激活能；R气体常数。气体常数。再结晶速率与产生某一体积分数的再结晶所需要的时间成反比，即再结晶速率与产生某一体积分数的再结晶所需要的时间成反比，即故故在两个不同温度在两个不同温度T1、T2进行等温退火，若要产生同样程度的再结进行等温退火，若要产生同样程度的再结晶所需的时间分别为晶所需的时间分别为t1、t2，则，则 此式在生产上此式在生产上极为有用。极为有用。7.3 再结晶再结
7、晶7.3.3 再结晶温度再结晶温度再结晶温度随条件不同，可以在再结晶温度随条件不同，可以在一个较宽的温度范围一个较宽的温度范围内变化。内变化。为了便于比较和使用，为了便于比较和使用，生产上生产上规定规定再结晶温度，是指经过再结晶温度，是指经过较大冷变形较大冷变形(变形量变形量大于大于70%)的金属，在的金属，在1h内内能够完成能够完成再结晶再结晶(或再结晶体积分数为或再结晶体积分数为0.95)的的最低温度最低温度。对于对于工业纯金属工业纯金属，在，在较大冷变形较大冷变形条件下，其再结晶开条件下，其再结晶开始温度始温度TK与与熔点熔点Tm之间之间存在下列存在下列经验经验关系：关系：若按上述公式确
8、定再结晶退火温度时，则若按上述公式确定再结晶退火温度时，则T再再=TK+100200 TK(0.350.40)Tm7.3 再结晶再结晶7.3.4 影响再结晶的因素影响再结晶的因素影响再结晶影响再结晶的因素的因素退火温度退火温度变形量变形量原始晶粒尺寸原始晶粒尺寸微量溶质元素微量溶质元素第二分散相第二分散相7.3 再结晶再结晶7.3.4 影响再结晶的因素影响再结晶的因素退火温度退火温度加热温度加热温度越高越高，再结晶速度，再结晶速度越快越快，如下图所示：如下图所示：温度对再结晶的影响温度对再结晶的影响7.3 再结晶再结晶7.3.4 影响再结晶的因素影响再结晶的因素预先变预先变形程度形程度变形度变
9、形度越大越大，再结晶开始温度，再结晶开始温度越低越低；当变形量；当变形量增大到增大到一定程度一定程度后，再结晶开始温度便后，再结晶开始温度便趋于稳趋于稳定：定：铁和铝铁和铝的开始再结晶温度的开始再结晶温度与预先冷变形与预先冷变形程度程度的关系的关系a-电解铁；b-WAl=0.99两种两种不同的冷变形程度不同的冷变形程度对纯锆的对纯锆的等温再结晶的影响等温再结晶的影响(纵坐标为完成纵坐标为完成再结晶所需的时间再结晶所需的时间)a-面积缩减面积缩减13%；b-面积缩减面积缩减51%7.3 再结晶再结晶7.3.4 影响再结晶的因素影响再结晶的因素微量溶质原子（纯度微量溶质原子（纯度)阻碍位错和晶界的
10、运动，阻碍位错和晶界的运动，不利于不利于再结晶再结晶7.3 再结晶再结晶7.3.4 影响再结晶的因素影响再结晶的因素分散分散相粒相粒子子既既可能可能促进促进基基体金属体金属的再结的再结晶，也晶，也可能阻可能阻碍碍再结再结晶，晶，（1）间距和直径都间距和直径都较大较大时，提高畸变能，并可作时，提高畸变能，并可作为形核核心，促进再结晶；为形核核心，促进再结晶；（2）直径和间距直径和间距很小时很小时，对再结晶，对再结晶形核过程形核过程和和晶晶核长大核长大起钉扎作用，阻碍再结晶。起钉扎作用，阻碍再结晶。7.3 再结晶再结晶7.3.4 影响再结晶的因素影响再结晶的因素分散分散相粒相粒子子既既可能促进可能
11、促进基体金属的再结晶，也基体金属的再结晶，也可能阻碍可能阻碍再结晶，再结晶，晶粒晶粒越小越小，驱动力，驱动力越大越大；晶界晶界越多越多，有利于，有利于形核形核。原始原始晶粒晶粒尺寸尺寸7.3 再结晶再结晶7.3.5 再结再结晶晶晶粒大小的晶粒大小的控制控制预预先先变变形形程程度度再结晶后的晶粒尺寸对金属的力学性能有直接的影响。一般希望再结晶后的晶粒尺寸对金属的力学性能有直接的影响。一般希望得到得到细晶粒细晶粒的组织。影响再结晶后的组织。影响再结晶后晶粒大小晶粒大小的的主要因素主要因素有：有：当当变形度很小时变形度很小时(c)不不发生再结晶，故晶粒大发生再结晶，故晶粒大小不变；当小不变；当=2%
12、8%时，再结晶后的晶粒特时，再结晶后的晶粒特别别粗大粗大，此时的变形度，此时的变形度即所谓即所谓临界变形度临界变形度；当；当变形度大于临界变形度变形度大于临界变形度时，随变形度的增加，时，随变形度的增加，晶粒逐渐细化晶粒逐渐细化。冷变形量与再结晶晶粒尺寸冷变形量与再结晶晶粒尺寸7.3 再结晶再结晶7.3.5 再结再结晶晶晶粒大小的晶粒大小的控制控制原原始始晶晶粒粒尺尺寸寸 变形度一变形度一定时，原定时，原始始晶粒越晶粒越细，细，再结再结晶后的晶后的晶晶粒也越细粒也越细，如下图所如下图所示：示：黄铜的再结晶晶粒大小与变黄铜的再结晶晶粒大小与变形度及原始晶粒大小的关系形度及原始晶粒大小的关系7.3
13、 再结晶再结晶7.3.5 再结再结晶晶晶粒大小的控制晶粒大小的控制原原始始晶晶粒粒尺尺寸寸 提高提高退火温退火温度，不仅使度，不仅使再结晶后的再结晶后的晶粒粗大晶粒粗大，而且还影响而且还影响临界变形度临界变形度的大小，如的大小，如下图：下图：低碳钢低碳钢(Wc为为0.0006)，应变度及退，应变度及退火温度对再结晶后晶粒大小的影响火温度对再结晶后晶粒大小的影响 7.3 再结晶再结晶7.3.5 再结再结晶晶晶粒大小的控制晶粒大小的控制微量微量溶质原子溶质原子和杂质和杂质一般都能起一般都能起细化晶粒细化晶粒的作用。的作用。7.3 再结晶再结晶以上以上主主要内容要内容为为形核机制形核机制、晶核的长大晶核的长大再结晶的再结晶的形核形核及及长大长大影响影响再结晶再结晶及其及其晶粒大小晶粒大小的因素的因素作业：作业：92.再结晶的形核机制再结晶的形核机制93.影响再结晶影响再结晶及其及其晶粒大小晶粒大小的因素？的因素？
