掌握再结晶退火后晶粒大小的控制课件

金属学与热处理主讲：杨慧金属学与热处理主讲：金属学与热处理主讲：杨慧杨慧第七章 金属及合金的回复与再结晶2 此钢板太硬了，压力加工不动了，怎么办呢？2 此钢板太硬了，压力加工不动了，怎么办呢？此钢板太硬了，压力加工不动了，怎么办呢？第七章 金属及合金的回复与再结晶3第七章 金属及合金的回复与再结晶第一节 形变金属与合金在退火过程中的变化第三节 再结晶第五节 金属的热加工第二节 回复第四节 晶粒长大3第七章第七章 金属及合金的回复与再结晶第一节金属及合金的回复与再结晶第一节 形变金属与合金在形变金属与合金在3第七章 金属及合金的回复与再结晶4第一节 形变金属与合金在退火过程中的变化显微组织的变化12力学性能的变化3其他性能的变化4第一节第一节 形变金属与合金在退火过程中的变化显微组织的变化形变金属与合金在退火过程中的变化显微组织的变化12第七章 金属及合金的回复与再结晶5一、显微组织的变化 退火：将金属材料加热到某一规定温度，保温一定时间，然后缓慢冷到室温的一种热处理工艺。形变金属在退火过程中显微组织变化的三个阶段：回复再结晶晶粒长大回复、再结晶、晶粒长大过程示意图5一、显微组织的变化回复再结晶晶粒长大回复、再结晶、晶粒长大一、显微组织的变化回复再结晶晶粒长大回复、再结晶、晶粒长大第七章 金属及合金的回复与再结晶6二、力学性能的变化基本不变回复阶段强度，硬度变化塑性内应力 下降 下降？基本不变 下降 提高？提高 继续下降 下降？再结晶晶粒长大6二、力学性能的变化基本不变回复阶段强度，硬度变化塑性内应力二、力学性能的变化基本不变回复阶段强度，硬度变化塑性内应力第七章 金属及合金的回复与再结晶7三、其他性能的变化1.密度:在回复阶段不断增加，应力腐蚀倾向减小。2.电阻：电阻在回复阶段可明显下降。7三、其他性能的变化三、其他性能的变化1.密度密度:在回复阶段不断增加，应力腐蚀倾在回复阶段不断增加，应力腐蚀倾第七章 金属及合金的回复与再结晶8第二节 回复概述12回复退火的应用8第二节第二节 回复概述回复概述12回复退火的应用回复退火的应用第七章 金属及合金的回复与再结晶9一、概述 1.回复：在加热温度较低时，显微组织几乎看不出任何变化，仅因金属中一些点缺陷迁移而引起的某些晶内的变化。2.特点：强度、硬度、塑性等变化不大（力学性能变化不大），内应力以及一些物理性能得到改善。9一、概述一、概述 1.回复：在加热温度较低时，显微组织几乎看不出任回复：在加热温度较低时，显微组织几乎看不出任第七章 金属及合金的回复与再结晶10二、回复退火的应用 去应力退火2.例如：经深冲工艺制成的黄铜弹壳（将工件加热到 较低温度250300、保温、缓冷的工艺）。1.目的：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。10二、回复退火的应用二、回复退火的应用 去应力退火去应力退火2.例如：经深冲工艺制成的例如：经深冲工艺制成的第七章 金属及合金的回复与再结晶11第三节 再结晶概述12再结晶晶核的形成与长大3再结晶温度及其影响因素4再结晶晶粒大小的控制11第三节第三节 再结晶概述再结晶概述12再结晶晶核的形成与长大再结晶晶核的形成与长大3再结晶温度再结晶温度第七章 金属及合金的回复与再结晶121.再结晶：冷塑性变形的金属加热到一定温度之后，在原来的 变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，性能也发 生了明显的变化，并恢复到完全软化的状态的过程。再结晶过程示意图一、概述121.再结晶：冷塑性变形的金属加热到一定温度之后，在原来的再结晶：冷塑性变形的金属加热到一定温度之后，在原来的第七章 金属及合金的回复与再结晶132.再结晶与重结晶的异同：都经历了形核与长大两个阶段再结晶前后，晶粒的晶格类型不变，成分不变；重结晶发生了晶格类型的变化。异：同：132.再结晶与重结晶的异同：都经历了形核与长大两个阶段再结再结晶与重结晶的异同：都经历了形核与长大两个阶段再结第七章 金属及合金的回复与再结晶141.亚晶长大形核机制亚晶粒合并形核亚晶界移动形核二、再结晶晶核的形成与长大（了解）141.亚晶长大形核机制亚晶粒合并形核亚晶界移动形核二、亚晶长大形核机制亚晶粒合并形核亚晶界移动形核二、第七章 金属及合金的回复与再结晶152.晶界凸出形核机制晶界凸出形核（变形量较小时20%）晶界弓出形核，凸向亚晶粒小的方向凸出形核152.晶界凸出形核机制晶界凸出形核（变形量较小时晶界凸出形核机制晶界凸出形核（变形量较小时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(0.250.35)Tm。经验公式 工业纯金属：T再(0.350.45)Tm。合金：T再(0.40.9)Tm。单位：单位：K16三、再结晶温度及其影响因素三、再结晶温度及其影响因素1.再结晶温度：经严重冷变形（再结晶温度：经严重冷变形（第七章 金属及合金的回复与再结晶17思考：为什么在冷拔钢丝时，如果总的变形量很大，中间要 穿插几次退火工序，为什么？退火温度应为多少？17思考：为什么在冷拔钢丝时，如果总的变形量很大，中间要思考：为什么在冷拔钢丝时，如果总的变形量很大，中间要 第七章 金属及合金的回复与再结晶182.再结晶退火：将冷变形的金属加热到再结晶温度以上，使 其发生再结晶的处理过程。温度温度：经常定为最低再结晶温度以上100200。目的：目的：l降低硬度、提高塑性，是冷成型操作中不可缺少的工序；l对于某些没有同素异晶转变的金属（如铝、铜）采用冷变形和再结晶退火的方法细化晶粒；182.再结晶退火：将冷变形的金属加热到再结晶温度以上，使再结晶退火：将冷变形的金属加热到再结晶温度以上，使 第七章 金属及合金的回复与再结晶思考题：常用碳钢的再结晶退火温度为多少？能否超过727？思考题：思考题：第七章 金属及合金的回复与再结晶203.影响再结晶温度的因素：金属的预变形度：金属的预变形度越大，再结晶温度就越低。203.影响再结晶温度的因素：影响再结晶温度的因素：金属的预变形度：金属的预变金属的预变形度：金属的预变第七章 金属及合金的回复与再结晶213.影响再结晶温度的因素 金属的预变形度：金属的预变形度越大，再结晶温度就越低。金属的纯度：加热速度和保温时间：原始晶粒大小：213.影响再结晶温度的因素影响再结晶温度的因素 金属的预变形度：金属的预变形金属的预变形度：金属的预变形第七章 金属及合金的回复与再结晶22案例：铝板弹孔照片，其晶粒大小为何呈现如图所示样貌？22案例：铝板弹孔照片，其晶粒大小为何呈现如图所示样貌？案例：铝板弹孔照片，其晶粒大小为何呈现如图所示样貌？22第七章 金属及合金的回复与再结晶23四、再结晶晶粒大小的控制1.变形程度l变形度很小时，晶粒度仍保持原样；l变形度在2%10%时，再结晶后的晶粒特别粗大。此范围的 变形度称为临界变形度，生产上应避免在此范围内变形。l当变形大于临界变形度后，随着变形的增加，晶粒就越细 小均匀。l当变形度大于90%以上时，某些金属还会出现晶粒的异常 长大。23四、再结晶晶粒大小的控制四、再结晶晶粒大小的控制1.变形程度变形度很小时，晶粒度变形程度变形度很小时，晶粒度第七章 金属及合金的回复与再结晶2424第七章 金属及合金的回复与再结晶25案例解释：25案例解释：案例解释：第七章 金属及合金的回复与再结晶26 原始晶粒尺寸：形变量一定时，原始晶粒尺寸越细小，再结晶后晶粒越细小；合金元素及杂质：细化晶粒；变形温度：变形温度越高，再结晶后晶粒尺寸越大；退火温度：再结晶退火温度越高，再结晶后晶粒尺寸越大；26 原始晶粒尺寸：形变量一定时，原始晶粒尺寸越细小，原始晶粒尺寸：形变量一定时，原始晶粒尺寸越细小，第七章 金属及合金的回复与再结晶27第四节 晶粒长大晶粒的正常长大12晶粒的反常长大3再结晶全图27第四节第四节 晶粒长大晶粒的正常长大晶粒长大晶粒的正常长大12晶粒的反常长大晶粒的反常长大3再结再结第七章 金属及合金的回复与再结晶28一、晶粒的正常长大正常长大：再结晶后的晶粒均匀连续的长大。28一、晶粒的正常长大正常长大：再结晶后的晶粒均匀连续的长大一、晶粒的正常长大正常长大：再结晶后的晶粒均匀连续的长大第七章 金属及合金的回复与再结晶29特点：晶界趋于平直 晶界夹角趋于120 二维坐标中晶粒边数趋于6 29特点：特点：晶界趋于平直晶界趋于平直第七章 金属及合金的回复与再结晶30影响晶粒长大的因素 杂质及合金元素 第二相质点 相邻晶粒的位向差 温度30影响晶粒长大的因素影响晶粒长大的因素 杂质及合金元素杂质及合金元素 第二相质点第二相质点 相相第七章 金属及合金的回复与再结晶31二、晶粒的反常长大晶粒的反常长大：经严重冷变形的金属，在较高温度退火时，由少数晶粒优先长大，逐渐吞食周围的大 量小晶粒而形成的粗大晶粒的过程。二次再结晶过程示意图31二、晶粒的反常长大晶粒的反常长大：经严重冷变形的金属，在二、晶粒的反常长大晶粒的反常长大：经严重冷变形的金属，在第七章 金属及合金的回复与再结晶3232第七章 金属及合金的回复与再结晶33三、再结晶全图 再结晶全图：再结晶后的晶粒大小与变形程度及退火温 度之间的关系的空间图形。33三、再结晶全图三、再结晶全图第七章 金属及合金的回复与再结晶34第五节 金属的热加工（自学）金属的热加工与冷加工12动态回复与动态再结晶3热加工后的组织与性能34第五节第五节 金属的热加工（自学）金属的热加工与冷加工金属的热加工（自学）金属的热加工与冷加工12动态动态第七章 金属及合金的回复与再结晶35一、金属的热加工与冷加工：掌握热加工：再结晶温度以上的加工过程。冷加工：再结晶温度以下的加工过程。动静态再结晶示意图35一、金属的热加工与冷加工：掌握热加工：再结晶温度以上的加一、金属的热加工与冷加工：掌握热加工：再结晶温度以上的加第七章 金属及合金的回复与再结晶36二、动态回复与动态再结晶：了解 1.动态回复：层错能较高的金属易动态回复，动态回复过 程中不发生再结晶。2.动态再结晶：层错能较低的金属易动态再结晶。36二、动态回复与动态再结晶：了解二、动态回复与动态再结晶：了解 第七章 金属及合金的回复与再结晶37三、热加工后的组织与性能：掌握1.改善铸锭组织 气泡焊合、破碎碳化物、细化晶粒、降低偏析。提高强度、塑性、韧性。2.形成纤维组织（流线）组织：枝晶、偏析、夹杂物沿变形方向呈纤维状分布。性能：各向异性。沿流线方向塑性和韧性提高明显。37三、热加工后的组织与性能：掌握三、热加工后的组织与性能：掌握1.改善铸锭组织改善铸锭组织第七章 金属及合金的回复与再结晶383.形成带状组织 形成：两相合金变形或带状偏析被拉长。影响：各向异性。类似于流线组织。消除：避免在两相区变形，采用高 温扩散退火或正火。38形成带状组织形成带状组织第七章 金属及合金的回复与再结晶本章小结本章小结1.名词：回复、再结晶名词：回复、再结晶2.掌握回复退火和再结晶退火的应用；掌握回复退火和再结晶退火的应用；3.掌握再结晶退火后晶粒大小的控制；掌握再结晶退火后晶粒大小的控制；39本章小结本章小结39第七章 金属及合金的回复与再结晶401、指出下列名词的主要区别、指出下列名词的主要区别：个人作业：个人作业 弹性变形与塑性变形弹性变形与塑性变形 （一次）再结晶与二次再结晶（一次）再结晶与二次再结晶 热加工与冷加工热加工与冷加工 2、再结晶退火前后组织和性能有何变化？、再结晶退火前后组织和性能有何变化？3、金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶粒，、金属铸件能否通过再结晶退火来细化晶粒，为什么？（小组作业）为什么？（小组作业）思考题思考题40思考题思考题第七章 金属及合金的回复与再结晶414、用冷拔紫铜管通过冷弯的方法制造机器上的、用冷拔紫铜管通过冷弯的方法制造机器上的输油管，为了避免开裂，弯前应进行什么热处输油管，为了避免开裂，弯前应进行什么热处理？（小组作业）理？（小组作业）5、在室温下对铅板进行弯折，越弯越硬，而、在室温下对铅板进行弯折，越弯越硬，而稍隔一端时间再进行弯折，铅板又象最初一样稍隔一端时间再进行弯折，铅板又象最初一样柔软，这是什么原因？柔软，这是什么原因？（小组作业（小组作业）6、用冷拔钢丝缠绕的螺旋弹簧，经低温回火、用冷拔钢丝缠绕的螺旋弹簧，经低温回火后，其弹力要比未经回火的好，这是为什么？后，其弹力要比未经回火的好，这是为什么？7、在冷拔钢丝时，如果总的变形量很大，则、在冷拔钢丝时，如果总的变形量很大，则中间需穿插几次退火工序，这是为什么？中间中间需穿插几次退火工序，这是为什么？中间退火温度应选多高？退火温度应选多高？（小组作业）（小组作业）414、用冷拔紫铜管通过冷弯的方法制造机器上的输油管，为了避、用冷拔紫铜管通过冷弯的方法制造机器上的输油管，为了避4242