金属学与热处理

第二章 金属及合金的回复于再结晶

1回复:是指冷塑性变形的金属在加热时，在光学显微组织发生改变前（即在再结晶晶粒形成前）所产生的某些亚结构和性能的变化过程。 2回复的机制

一般认为，回复是空位和位错在退火过程中发生运动，从而改变了它们的数量和组态的过程。 1） 低温回复： 低温回复主要与点缺陷（空位和间隙原子）的迁移有关。点缺陷运动的结果，使点缺陷密度明显下降。

2） 中温回复：加热温度稍高时，会发生位错运动和重新分布。回复的机制主要与位错的滑移有关，同一滑移面上的异号位错可以相互吸引而抵消。

3） 高温回复：高温时，刃型位错可获得足够能量产生攀移，发生多边化（或多边形化）。 3多边化：冷变形金属加热时，原来处在滑移面上的位错通过攀移和滑移，形成与滑移面垂直的亚晶界的过程。

多边化的驱动力：弹性应变能的降低。

4再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度或保温足够时间后，在原来的变形组织中产生了无畸变的新晶粒，位错密度显著降低，性能也发生显著变化，并恢复到冷变形前的水平，这个过程称为再结晶。

再结晶的驱动力：储存能的降低（与回复的驱动力相同）。

5再结晶温度：经过严重冷变形（变形度在70%以上）的金属，在约1h的保温时间内能够完成再结晶（＞95%转变量）的温度。 再结晶不是相变，没有一个恒定的转变温度。 6影响再结晶温度的因素 1）变形程度

随着冷变形程度的增加，储能也增多，再结晶的驱动力越大，再结晶温度越低。但当变形量增大到一定程度后，再结晶温度基本上稳定不变了。

在给定温度下发生再结晶需要一个最小变形量（临界变形度）。低于此变形度，不发生再结晶。 2）原始晶粒尺寸

在其他条件相同的情况下，原始晶粒越细小，冷变形时加工硬化率大，储能高，再结晶温度则较低。此外，晶界往往是再结晶形核的有利区域，故再结晶形核率和长大速率均增加，再结晶温度也被降低。

3） 微量溶质原子 微量溶质原子的存在能显著提高再结晶温度。 4）第二相

弥散的第二相能提高再结晶温度。弥散度愈大，效果愈好。如果第二相数量不多而且弥散度不大时，有可能使再结晶温度降低。 5） 加热速度与保温时间

加热速度过于缓慢时，再结晶温度上升。在一定范围内延长保温时间会降低再结晶温度。 当变形量很小时，晶粒尺寸即为变形前原始晶粒的尺寸。

当变形量增大到某一数值（一般金属在2%～10%范围内）时，再结晶后的晶粒特别粗大。通常把对应于得到特别粗大晶粒的变形度称为临界变形度。 当变形度超过临界变形度后，则变形度越大，晶粒越细小。

当变形度达到一定程度后，再结晶晶粒大小基本保持不变。 7影响再结晶晶粒大小的因素

变形度 再结晶退火温度 原始晶粒尺寸 合金元素及杂质 8正常长大：晶粒均匀连续地长大。

反常长大（二次再结晶）：晶粒不均匀不连续地长大。

晶粒长大的驱动力是总的界面能的降低，即晶粒长大前后总的界面能差。 9 晶粒稳定形状的两个必备条件（缺一不可）：

（1）所有的晶界均为直线；（2）晶界间的夹角均为120?。 10影响晶粒长大的因素

1）温 度 温度越高，晶粒长大速度越快。 2）杂质及合金元素

一般认为被吸附在晶界的溶质会降低晶界的界面能，从而降低界面移动的驱动力，使晶界不易移动，降低晶粒长大速度。 3）第二相质点

稳定晶粒尺寸d = 4r/3?。式中，r为第二相质点半径，?为第二相质点的体积分数。 第二相质点越细小，数量越多，则阻碍晶粒长大的能力越强，晶粒越细小。 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。与大角度晶界相比，小角度晶界的界面能低，故界面移动的驱动力小，晶界移动速度低。所以大角度晶界的移动速度大于小角度晶界。 二次再结晶的驱动力来自界面能的降低，与正常长大的驱动力相同。

11热加工：在再结晶温度以上进行的加工过程。 冷加工：在再结晶温度以下进行的加工过程。

在热加工过程中，在金属内部同时进行着加工硬化与回复再结晶软化两个相反的过程。 12动态回复、动态再结晶：在热加工过程中同时出现的回复与再结晶。

静态回复、静态再结晶：变形中断或终止后的保温过程中，或者在随后的冷却过程中所发生的回复与再结晶。

第三章 钢的热处理原理

1固态相变的类型：

(1)扩散型相变(2)非扩散型相变（切变型相变）(3)半扩散型相变

2共析钢中奥氏体的形成由四个基本过程组成：(1)奥氏体形核: 奥氏体晶核通常优先在铁素体和渗碳体的相界面上形成。(2)奥氏体长大:奥氏体晶粒长大是通过渗碳体的溶解、碳在奥氏体和铁素体中的扩散，以及铁素体向奥氏体转变而进行的。(3)剩余渗碳体的溶解:铁素体消失后，仍有未溶解渗碳体存在。继续保温或继续加热时，未溶渗碳体不断向奥氏体中溶解，直至全部消失。(4)奥氏体成分均匀化: 当渗碳体刚刚全部溶解完时，原渗碳体存在的地方含碳量比原铁素体存在的地方含碳量要高，所以需要继续延长保温时间或继续加热，让碳原子充分扩散，才能获得成分均匀的奥氏体。

3 亚共析钢和过共析钢的奥氏体化过程与共析钢基本相同，但是只有当加热温度超过Ac3或Accm并保温足够时间后，才能获得均匀的单相奥氏体。 4影响奥氏体形成速度的因素 （一）加热温度和保温时间

加热温度必须高于Ac1点，珠光体才能向奥氏体转变。加热温度越高，奥氏体的形成速度越快，转变所需要的时间越短。

在连续升温加热时，加热速度越快，则珠光体的过热度越大，转变的开始温度Ac1越高，终了温度也越高。但转变的孕育期越短，转变所需的时间也越短。

（二）原始组织的影响:当其它条件相同时，钢的原始组织越细，则奥氏体的形成速度越快。 （三）化学成分的影响

1. 碳 钢中含碳量越高，奥氏体的形成速度越快。

2. 合金元素 合金元素对奥氏体化过程的进行速度有重要影响 合金元素对奥氏体形成速度的影响

? （1）合金元素影响碳在奥氏体中的扩散速度。

? （2）合金元素改变了钢的临界点和碳在奥氏体中的溶解度，从而改变了钢的过热度

和碳在奥氏体中的扩散速度。

? （3）合金元素在铁素体和碳化物中的分布是不均匀的，在合金钢中除了碳的均匀化

之外，还有合金元素的均匀化过程。

? 与碳钢相比，合金钢的加热温度要高，保温时间要长。 5影响奥氏体晶粒大小的因素

1) 加热温度和保温时间 随着加热温度升高和保温时间延长，奥氏体晶粒急剧长大。 2) 加热速度 加热温度相同时，加热速度越快，奥氏体转变时的过热度越大，奥氏体的实际形成温度越高，形核率的增加大于长大速度，使奥氏体晶粒越细小。

3) 钢的化学成分 钢中含碳量在一定范围之内，随含碳量的增加，奥氏体晶粒长大的倾向增大，但是含碳量超过一定量以后，奥氏体晶粒长大倾向反而减小。 钢中加入适量的形成高熔点化合物的合金元素，如Ti、Zr、V、Al、Nb、Ta等，可强烈地阻碍奥氏体晶粒长大。 4)钢的原始组织 一般来说，钢的原始组织越细，碳化物弥散度越大，则奥氏体晶粒越细小。 6过冷奥氏体：在临界温度以下存在且不稳定的、将要发生转变的奥氏体。 7根据转变温度和转变产物不同，共析钢C曲线由上至下可分为 …… 此处隐藏：2667字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……