[拼音]：huifu he zaijiejing

[外文]：recovery and recrystallization

經(jīng)范性形變的金屬或合金在不同溫度加熱后，會發(fā)生結(jié)構(gòu)、組織和性能的變化。在較低溫度發(fā)生回復(fù)；溫度較高時發(fā)生基體的再結(jié)晶和晶粒長大。通過回復(fù)和再結(jié)晶，金屬或合金從熱力學上不穩(wěn)定的冷變形狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃W上較穩(wěn)定的新的組織狀態(tài)。

回復(fù)

經(jīng)范性形變的金屬或合金在室溫或不太高的溫度下退火時，金屬或合金的顯微組織幾乎沒有變化，然而性能卻有程度不同的改變，使之趨近于范性形變之前的數(shù)值，這一現(xiàn)象稱為回復(fù)。由于加熱溫度比較低，回復(fù)時原子或點缺陷（見晶體缺陷）只在微小的距離內(nèi)發(fā)生遷移?；貜?fù)后的光學顯微組織中，晶粒仍保持冷變形后的形狀，但電子顯微鏡顯示其精細結(jié)構(gòu)已有變化；由范性形變所造成的形變亞結(jié)構(gòu)中，位錯密度有所降低，同時，胞狀組織逐漸消失，出現(xiàn)清晰的亞晶界和較完整的亞晶。回復(fù)時形成亞結(jié)構(gòu)主要借助于點缺陷間彼此復(fù)合或抵銷，點缺陷在位錯或晶界處的湮沒，位錯偶極子湮沒和位錯攀移運動，使位錯排列成穩(wěn)定組態(tài)，如排列成位錯墻而構(gòu)成小角度亞晶界（見界面）此即所謂“多邊形化”?；貜?fù)過程的驅(qū)動力來自變形時留于金屬或合金中的貯能?；貜?fù)后宏觀性能的變化決定于退火溫度和時間。溫度一定時，回復(fù)速率隨退火時間增加而逐漸降低。力學性能（硬度、強度、塑性等）的回復(fù)速率通常要較物理性能（電阻、磁性、內(nèi)應(yīng)力等）的回復(fù)速率慢（見圖1）。

再結(jié)晶

當退火溫度足夠高、時間足夠長時，在變形金屬或合金的顯微組織中，產(chǎn)生無應(yīng)變的新晶粒──再結(jié)晶核心。新晶粒不斷長大，直至原來的變形組織完全消失，金屬或合金的性能也發(fā)生顯著變化，這一過程稱為再結(jié)晶。過程的驅(qū)動力也是來自殘存的形變貯能（見圖1）。與金屬中的固態(tài)相變類似，再結(jié)晶也有轉(zhuǎn)變孕育期，但再結(jié)晶前后，金屬的點陣類型無變化。

再結(jié)晶核心一般通過兩種形式產(chǎn)生。其一是原晶界的某一段突然弓出，深入至畸變大的相鄰晶粒，在推進的這部分中形變貯能完全消失，形成新晶核。其二是通過晶界或亞晶界合并，生成一無應(yīng)變的小區(qū)──再結(jié)晶核心。四周則由大角度邊界將它與形變且已回復(fù)了的基體分開。大角度邊界遷移時，核心長大。核心朝取向差大的形變晶粒長大，故再結(jié)晶過程具有方向性特征。再結(jié)晶后的顯微組織呈等軸狀晶粒，以保持較低的界面能。開始生成新晶粒的溫度稱為開始再結(jié)晶溫度，顯微組織全部被新晶粒所占據(jù)的溫度稱為終了再結(jié)晶溫度或完全再結(jié)晶溫度。再結(jié)晶過程所占溫度范圍受合金成分、形變程度、原始晶粒度、退火溫度等因素的影響。實際應(yīng)用中，常用開始再結(jié)晶溫度和終了再結(jié)晶溫度的算術(shù)平均值作為衡量金屬或合金性能熱穩(wěn)定水平的參量，稱為再結(jié)晶溫度。

晶粒長大

再結(jié)晶完成后，隨退火溫度的升高或保溫時間的延長，金屬或合金顯微組織中有新晶粒通過晶界的遷移而將相鄰的其他新晶粒吞并掉，發(fā)生了形成更大尺寸的再結(jié)晶晶粒的過程，這個過程稱為晶粒長大。晶粒長大的驅(qū)動力是晶界能。晶粒長大的過程是金屬或合金單位體積中晶界能不斷減小的過程。通常有兩種情況，即晶粒的正常長大(normal grain growth)和晶體的異常長大(anomaly grain growth)。前者以晶粒長大速率較均勻、長大時晶粒的形狀和尺寸分布基本不變?yōu)樘卣鳎缓笳邉t以基體的某一小范圍內(nèi)只有很少幾個晶粒發(fā)生快速長大為特征。為區(qū)別起見，將正常長大稱為聚合再結(jié)晶，異常長大稱為二次再結(jié)晶；異常長大前則稱一次再結(jié)晶或加工再結(jié)晶。晶體的正常長大多出現(xiàn)于純金屬或單相合金中。若金屬基體中含有第二相彌散質(zhì)點，或很強的單一取向結(jié)構(gòu)時，則發(fā)生異常長大。純鋁冷變形后在不同退火階段中顯微組織變化的金相照片，（見彩圖)。

金屬或合金進行范性形變時的溫度，可低于或高于再結(jié)晶溫度。前種變形常稱冷作、冷變形或冷加工；后者稱熱加工。金屬或合金在熱加工的同時伴有回復(fù)、再結(jié)晶或晶粒長大等過程，這些也可能產(chǎn)生于變形后的保溫或冷卻過程中。熱加工過程中所伴生的回復(fù)和再結(jié)晶，稱動態(tài)回復(fù)與動態(tài)再結(jié)晶。

工業(yè)上常借助回復(fù)完成消除應(yīng)力的退火，提高合金的抗腐蝕性；借助再結(jié)晶消除形變組織，使合金具有某種特定的性能，如一些經(jīng)受大變形的軟磁合金即可借此獲得有利的再結(jié)晶織構(gòu)而有最佳的磁導(dǎo)率（見硅鋼片）。金屬的再結(jié)晶和晶粒長大是制訂合理的熱加工工藝規(guī)范的重要依據(jù)。工業(yè)上還稱金屬或合金在指定時間內(nèi)（一般0.5～1小時）完成或達到規(guī)定程度的再結(jié)晶所需要的最低溫度為再結(jié)晶溫度。由于在一小時內(nèi)完成再結(jié)晶過程所需的溫度范圍很窄（在典型情況下，提高退火溫度10℃，再結(jié)晶過程所需時間便可縮一半），所以往往將其看作某一固定的溫度：高于它可完成再結(jié)晶；低于它則無再結(jié)晶。但實際上它受時間、材料斷面尺寸等因素影響，不應(yīng)視為金屬的一種特性。對特定材料于一小時的保溫條件下，描述再結(jié)晶退火后晶粒尺寸、變形量和退火溫度三者關(guān)系的再結(jié)晶圖，是制定生產(chǎn)工藝的重要參考依據(jù)。圖2是純鐵退火1小時的再結(jié)晶圖，由該圖可知：溫度一定時，當范性形變量達到某一臨界值（稱臨界形變度，一般在2～10％左右）時會出現(xiàn)晶粒的急驟長大，在金屬塑性加工的生產(chǎn)中通常要力求避免這種臨界形變度；有時也可利用這種特性生產(chǎn)大晶粒（甚至單晶）材料。一般來說，形變量越大，晶粒越??；形變量一定時，溫度越高，晶粒越大。

回復(fù)過程的常用的檢驗方法有硬度法、密度法、電阻法等;檢驗再結(jié)晶的方法有強度法、金相法、X射線衍射法等。

參考書目

1. M.B.Bever et al.，Progress in Materials Science，Pergamon Press，Oxford，1973.
2. J. G. Byrne，
3. Recovery， Recrystallization and Grain Growth，MacMillan，New York，1965.
4. J. E. Burke et al.， Progress in Metal PhysicsVo1.4，Pergamon Press，London，1953.
5. N. Hansen et al.，Recrystallization and Grain Growth of Multi-phase and Particle Containing Materials， Riso National Laboratory， Roskilde，Denmark，1980.

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