第八章 回复与再结晶:本章介绍经冷塑性变形的金属在加热时发生回复、再结晶和晶粒长大过程中组织、性能的变化及其机理。8.1冷变形金属在加热时的变化:经过冷塑性变形的金属中存在储存能,使材料处于不稳定的状态(亚稳态),具有向稳定状态转化的趋势。缓慢加热或等温时,金属的组织和性能都将发生变化。
8.2回复:回复是组织(晶粒外形)改变前在晶粒内发生的某些结构和性能的变化过程。可分为低温回复、高温回复、中温回复,分别对应着点缺陷的运动、位错的滑移、位错的滑移加攀移。回复过程是弛豫过程。通过回复退火可以在保持加工硬化效果的前提下降低部分应力,防止工件变形或开裂,提高耐应力腐蚀性能,是生产中经常采用的一种处理工艺。
8.3再结晶的形核与长大:经过塑性变形的金属加热到一定温度以上时,发生新晶粒的形核及长大,晶粒组织由变形晶粒转变为新的无畸变的等轴晶粒,而晶体结构并未发生变化,这个转变过程称为再结晶。再结晶的形核机制有两种:晶界凸出形核、亚晶形核。等温再结晶动力学曲线具有典型的形核-长大过程的动力学特征。
8.4再结晶温度和影响再结晶的因素:实际应用的再结晶温度是经较大冷变形(变形量>70%)的金属在1小时内能够完成再结晶(或再结晶体积分数>0.95)的最低温度。影响再结晶的因素主要包括退火温度、变形程度、原始晶粒尺寸、微量溶质原子、分散相粒子。
8.5再结晶晶粒大小的控制:影响再结晶晶粒大小的因素包括预先变形程度、原始晶粒尺寸、微量溶质原子和杂质、温度。变形度较小时,再结晶后晶粒特别粗大,此时的变形度称为“临界变形度”
8.6再结晶后晶粒的正常长大:再结晶后晶粒长大的方式是大角度晶界迁移、大晶粒吞食小晶粒;晶界向曲率中心移动。晶粒长大的驱动力来源于晶界迁移后总界面能的降低。影响因素包括温度、分散相微粒、微量溶质或杂质、晶粒间位向差、表面热蚀沟等。
8.7再结晶后晶粒的异常长大:再结晶完成后,在某些条件下,少数晶粒突然迅速长大的现象称为二次再结晶,其实质是一次再结晶后少数晶粒的异常长大,不是又发生了一次再结晶。
8.8再结晶退火及其组织控制:再结晶退火是冷变形后的金属加热到再结晶温度以上,保温一定时间后缓慢冷却至室温的过程。通常用再结晶图来表达退火温度、预先冷变形程度、再结晶后晶粒大小三者之间的关系。一些不易产生形变孪晶的面心立方金属,如Cu、Ni、α黄铜、γ不锈钢等,经再结晶退火后容易出现孪晶,称为退火孪晶。有变形织构的冷变形金属经再结晶退火后的新晶粒若仍具有择优取向,称为再结晶织构。也称作“退火织构”。
8.9动态回复和动态再结晶:金属在再结晶温度以上的加工变形称为热变形。不能以温度的高低来区分冷变形、热变形。热变形过程中加工硬化与动态软化同时进行。软化方式分为动态回复和动态再结晶两种。发生动态回复的组织中的晶粒保留纤维状,晶粒内部有多边化形成的等轴状态的亚晶。发生动态再结晶的组织为细小等轴晶粒,晶粒内部位错密度较高,有位错缠结存在,强度和硬度高于静态再结晶。
8.10热变形引起的组织性能变化:金属经过热变形,晶粒发生再结晶形成等轴晶粒,而枝晶偏析、夹杂物、第二相等沿变形方向伸长,呈纤维状分布,称为流线。沿流线方向力学性能较高,生产上要求控制工艺使流线与零件工作时最大拉应力方向一致,与剪切应力和冲击方向垂直。亚共析钢热变形加工后若铁素体和珠光体成条带状分布,称为带状组织。带状组织的存在导致各向异性,对于高温下可获得单相组织的材料,可通过正火消除或改善。
[单选题]经过剧烈冷塑性变形的金属处于亚稳态,缓慢加热时组织和性能都会发生一系列变化。

选项:[对, 错]
[单选题]在回复阶段,冷变形金属的组织和性能没有任何变化。

选项:[对, 错]
[多选题]再结晶的形核方式包括()。

选项:[均匀形核, 亚晶形核, 非均匀形核, 晶界凸出形核]
[单选题]经过较大冷变形的金属,只有加热到再结晶温度以上才能发生再结晶。

选项:[对, 错]
[单选题]金属预先变形程度越大,再结晶后的晶粒尺寸越大。

选项:[对, 错]
[单选题]再结晶后晶粒长大的驱动力来源是()。

选项:[应变能, 界面能, 储存能, 内应力]
[单选题]二次再结晶不是再结晶。

选项:[对, 错]
[多选题]再结晶图反映了()对再结晶晶粒大小的影响。

选项:[冷变形量, 原始晶粒尺寸, 材料成分, 再结晶退火温度]
[单选题]将金属加热到红热状态进行变形,就一定是热变形。

选项:[错, 对]
[单选题]亚共析钢在两相区热变形可能获得()。

选项:[带状组织, 魏氏组织, 单相组织, 珠光体组织]

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