再结晶组织控制在线视频

同学们

这节课我们继续学习再结晶的相关知识

在前面我们介绍了

再结晶晶粒正常长大的影响因素

那么我们这节课开始学习再结晶晶粒

异常长大的一些相关知识

那么再结晶完成以后

正常的晶粒长大应该是均匀的

连续的

但是在一些特殊的情况下

晶粒长大只是少数晶粒

突发性的迅速的粗化

使得晶粒之间的尺寸差别显著增大

这样一种不正常的晶粒长大

我们称之为晶粒的异常长大

这种晶粒的不均匀长大

就好像在再结晶后均匀

细小的等轴晶粒中又发生了再结晶

所以我们把它称为二次再结晶

那么与二次再结晶相对应

我们把前面讨论过的真正的再结晶

称为一次再结晶

那么这是我们的镁铝锌合金的正常再结晶

晶粒长大以及二次再结晶的一些形貌图

大家可以发现

那么二次再结晶以后

材料内部局部区域

出现了晶粒的异常长大的现象

那么二次再结晶中形成的大晶粒

不是重新形核以后长大的

那么它们是初次再结晶中

形成的某些特殊晶粒的继续长大

那么二次再结晶晶粒

开始的时候长大的很慢

只是在长大到某一个临界尺寸以后

才能够迅速长大

所以我们可以认为

在二次再结晶开始之前

有一个孕育期

二次再结晶完成以后

有时候也会有明显的织构

那么这样一种织构总是和初次再结晶

得到的织构有明显的不同

那么要发生二次再结晶

我们的再结晶加热温度

必须在某一温度以上

通常最大的晶粒尺寸是在加热温度

刚刚超过这一个温度的时候得到的

那么当加热温度更高的时候

得到的二次再结晶的晶粒尺寸反而比较小

那么和正常的晶粒长大一样

二次再结晶的驱动力也是晶界能

晶粒的异常长大一般是在晶粒的

正常长大过程中被分散相的粒子结构

或者表面的热蚀沟等强烈的阻碍情况下

发生了这样一些晶粒的异常长大

也就是我们说的二次再结晶

那么二次再结晶中

少数晶粒可以迅速长大的主要原因

在于组织中存在着使得大多数晶粒的边界

比较稳定或被钉扎

而只有少数晶粒边界

容易迁移的这样一些因素

那么主要有以下一些情况

第一

再结晶完成以后

组织中存在细小的弥散的第二相粒子

那么这样一些粒子对晶界的钉扎作用

或者在一定的退火温度下

晶粒长大到一定尺寸便难以再继续长大

但是

如果第二相粒子在个别晶粒边上分布比较少

或者由于温度比较高

使得局部区域的第二相粒子发生了溶解

那么使得个别晶界在长大的过程中

就不会受到第二相粒子的钉扎

或者钉扎的约束力很小

那么这样一些晶界它的移动性就会提高

那么这个时候它的这样一个地位置的

这个晶粒就能够迅速的长大

那么我们可以看一下这样一个粒子

对于高纯的铁硅合金

那么如果不含第二相颗粒

只发生正常的晶粒长大

也就是我们的曲线1

那么当含有硫化锰颗粒的合金

在加热的时候

有的晶粒会迅速粗化

那么就是我们的曲线2

那么粗化大概是在

930度时候突然发生的

那么主要原因就是硫化锰颗粒溶解

晶界的迁移的障碍消失

能够迅速的迁移

使得这样一个位置的晶粒发生了异常长大

那么在高于930度的温度加热的时候

晶粒尺寸反而又降低了

是因为二次再结晶以后晶粒的数量增多

先长大的尺寸虽然大

但是后长大的尺寸比较小

那么平均尺寸就会降低

那么曲线3是在二次再结晶

保持细小的晶粒长大的特性

那么可以看到它和高纯材料的晶粒

正常长大的曲线相类似

那么由于硫化锰颗粒的拖曳作用

它的长大会发生在更高的这样一个温度

那么第二点

那么一次再结晶以后

如果形成了再结晶织构

组织中会含有大部分的晶粒位向差 相近

均为小角度晶界迁移速率比较小

比较稳定

那么仅仅有少数大角度晶界

具有较高的迁移率

那么这个位置的晶粒

也能够发生迅速的长大

那么第三点

如果金属材料为薄板

那么跟我们前面的类似

那么在一定的加热条件下

就会出现热蚀沟

它能够钉扎晶界

如果大部分的晶界被热蚀沟钉扎

那么仅仅有少数的晶界可以发生迁移

也容易发生二次再结晶

那么第四

一次再结晶以后

组织由于某一些原因产生了

局部区域的不均匀现象

而存在着个别尺寸很大的初始晶粒

那么它的晶界迁移率高于其他晶界

也会发生迅速长大

那么二次再结晶并不是真正的

发生了形核长大

那么它的规律和晶粒的正常长大

完全相同

只是由于一次再结晶的组织

可能存在上面的一些情况

能够给二次再结晶提供了条件

那么在有些情况下

比如说更高的温度加热

或者是金属薄板中

有可能在二次再结晶的基础上

发生三次再结晶

那么二次再结晶会形成非常粗大的晶粒

以及很不均匀的组织

那么它会降低材料的强度

塑性和韧性

还会降低再次冷加工工件的表面粗糙度

所以

在制定冷变形材料的再结晶退火温度的时候

应该注意避免发生二次再结晶

但是对于某一些特殊的材料

比如说硅钢片

那么我们也可以利用

二次再结晶获得粗大晶粒

从而改善它的磁性性能

那么再结晶退火的组织控制

那么什么是再结晶退火呢

我们把冷变形后的金属加热到

再结晶温度以上

相变温度以下

保温一定时间以后缓慢冷却至室温

这样一个过程叫做再结晶退火

它的目的是软化冷变形金属

或者冷变形后细化晶粒改善显微组织

特别是对于一些不能用固态相变

来进行热处理的材料

我们可以用形变-再结晶工艺

提高材料的力学性能

在再结晶退火中回复

再结晶以及再结晶长大

往往是交错重叠的进行

他们并不是有明显的分界线

退火以后的组织也是这样一些过程

综合作用的结果

有时候还会产生退火孪晶

和再结晶织构

我们把退火温度

冷变形度和再结晶晶粒大小

用三维的图形来表示

我们把它叫做再结晶图

那么这样一个再结晶图

可以作为制定

生产工艺范围参数的参考依据

对于不同的金属

它的再结晶图也不一样

另外其他工艺因素

对再结晶晶粒大小也有影响

但是在这些图里面没办法显示出来

这就是我们一个工业纯铝的再结晶图

通过这样一个再结晶图

我们可以看到存在着两个粗晶区

一个是临界变形度附近的区域

另外一个是二次再结晶的区域

那么二次再结晶区域对应的变形度比较大

退火的温度也比较高

这主要是由于强烈冷变形

导致退火中形成强烈的再结晶织构

阻碍了晶粒的正常长大

仅有少数具有大角度晶界的晶粒优先生长

从而产生了二次再结晶

我们对于一般的结构材料而言

制定变形以及退火工艺时

应该避免这样两个粗晶区

那么对于再结晶退火以后形成的组织

我们说有退火孪晶和再结晶织构

对于一些不容易产生

形变孪晶的面心立方金属

比如说铜 镍 阿尔法黄铜

奥斯体不锈钢

经过再结晶退火以后会出现孪晶

我们把它称为退火孪晶

那么退火孪晶是在再结晶过程中

由于晶界的迁移出现层错而形成的

那么一般来讲

面心立方金属的孪晶界面能

低于一般的大角度晶界能的程度越大

越容易形成退火孪晶

那么我们把冷变形金属在再结晶过程中

形成的具有择优取向的晶粒

我们称之为再结晶织构

那么再结晶织构和原来变形织构可能一致

也可能不一致

但是与变形织构有一定的取向关系

关于再结晶织构的形成

主要有择优形核和择优生长

这样两种理论

再结晶织构

它会使得材料出现各向异性

退火以后继续变形时候

各个方向的变形不均匀

比如说会出现我们前面说的制耳

那么通过调整冷变形量

合金成分和组织退火后的变形工艺等等

可以避免或者消除这样一种强烈的织构

但是有些情况下

我们也可以利用这样一种织构

比如说磁性材料

对于再结晶织构的择优形核

可以认为当变形量较大的金属组织

存在变形织构时

由于各个亚晶的位向相近

从而使得再结晶形核具有择优取向

并且长大以后

形成了和原来织构相一致的再结晶织构

那么再结晶形核的取向大多数是无规则的

那么只有某一些具有特殊位向的晶核

才有可能迅速的向变形基体中长大

从而形成再结晶织构

那么主要是由于晶界的迁移速度

和晶界两侧的晶粒的位向差有关

当基体存在变形织构的时候

大多数晶粒取向相近

不容易长大

只有与变形织构呈特殊位向关系的

部分晶核的晶界有很高的迁移速度

所以就有了择优长大这样一个过程

好

这就是我们这节课的全部内容

谢谢大家