1. 再結(jié)晶過程

變形后的金屬在較高溫度加熱時，由于原子擴(kuò)散能力增大，被拉長（或壓扁）、破碎的晶粒通過重新生核、長大變成新的均勻、細(xì)小的等軸晶。這個過程稱為再結(jié)晶。變形金屬進(jìn)行再結(jié)晶后，金屬的強度和硬度明顯降低，而塑性和韌性大大提高，加工硬化現(xiàn)象被消除，此時內(nèi)應(yīng)力全部消失，物理、化學(xué)性能基本上恢復(fù)到變形以前的水平。再結(jié)晶生成的新的晶粒的晶格類型與變形前、變形后的晶格類型均一樣。

2. 再結(jié)晶溫度

變形后的金屬發(fā)生再結(jié)晶的溫度是一個溫度范圍，并非某一恒定溫度。一般所說的再結(jié)晶溫度指的是最低再結(jié)晶溫度(T_再), 通常用經(jīng)大變形量(70%以上)的冷塑性變形的金屬,經(jīng)一小時加熱后能完全再結(jié)晶的最低溫度來表示。最低再結(jié)晶溫度與該金屬的熔點有如下關(guān)系：

T_再=(0.35～0.4)T_熔點

式中的溫度單位為絕對溫度(K)。 最低再結(jié)晶溫度與下列因素有關(guān)：

• （1）預(yù)先變形度 金屬再結(jié)晶前塑性變形的相對變形量稱為預(yù)先變形度。預(yù)先變形度越大, 金屬的晶體缺陷就越多, 組織越不穩(wěn)定,最低再結(jié)晶溫度也就越低。當(dāng)預(yù)先變形度達(dá)到一定大小后, 金屬的最低再結(jié)晶溫度趨于某一穩(wěn)定值。

• （2）金屬的熔點 熔點越高, 最低再結(jié)晶溫度也就越高。

• （3）雜質(zhì)和合金元素  由于雜質(zhì)和合金元素特別是高熔點元素, 阻礙原子擴(kuò)散和晶界遷移, 可顯著提高最低再結(jié)晶溫度。如高純度鋁(99.999%)的最低再結(jié)晶溫度為80 ℃, 而工業(yè)純鋁(99.0%)的最低再結(jié)晶溫度提高到了290 ℃。

• （4）加熱速度和保溫時間  再結(jié)晶是一個擴(kuò)散過程, 需要一定時間才能完成。提高加熱速度會使再結(jié)晶在較高溫度下發(fā)生, 而保溫時間越長, 再結(jié)晶溫度越低。

3. 再結(jié)晶后晶粒的晶粒度  

晶粒大小影響金屬的強度、塑性和韌性, 因此生產(chǎn)上非常重視控制再結(jié)晶后的晶粒度, 特別是對那些無相變的鋼和合金。影響再結(jié)晶退火后晶粒度的主要因素是加熱溫度和預(yù)先變形度。

（1）加熱溫度  加熱溫度越高, 原子擴(kuò)散能力越強, 則晶界越易遷移,晶粒長大也越快。

（2）預(yù)先變形度  變形度的影響主要與金屬變形的均勻度有關(guān)。變形越不均勻, 再結(jié)晶退火后的晶粒越大。變形度很小時，因不足以引起再結(jié)晶，晶粒不變。當(dāng)變形度達(dá)到2～10%時，金屬中少數(shù)晶粒變形，變形分布很不均勻，所以再結(jié)晶時生成的晶核少，晶粒大小相差極大，非常有利于晶粒發(fā)生吞并過程而很快長大，結(jié)果得到極粗大的晶粒。使晶粒發(fā)生異常長大的變形度稱作臨界變形度。生產(chǎn)上應(yīng)盡量避免在臨界變形度范圍內(nèi)的塑性變形加工。超過臨界變形度之后，隨變形度的增大，晶粒的變形更加強烈和均勻，再結(jié)晶核心越來越多，因此再結(jié)晶后的晶粒越來越細(xì)小。但是當(dāng)變形度過大（約≥90%)時, 晶?？赡茉俅纬霈F(xiàn)異常長大,一般認(rèn)為它是由形變織構(gòu)造成的。

由于塑性變形后的金屬加熱發(fā)生再結(jié)晶后，可消除加工硬化現(xiàn)象，恢復(fù)金屬的塑性和韌性， 因此生產(chǎn)中常用再結(jié)晶退火工藝來恢復(fù)金屬塑性變形的能力，以便繼續(xù)進(jìn)行形變加工。例如生產(chǎn)鐵鉻鋁電阻絲時，在冷拔到一定的變形度后，要進(jìn)行氫氣保護(hù)再結(jié)晶退火，以繼續(xù)冷拔獲得更細(xì)的絲材。 為了縮短處理時間，實際采用的再結(jié)晶退火溫度比該金屬的最低再結(jié)晶溫度要高100 ℃～200 ℃。

文章轉(zhuǎn)載自微信公眾號：熱噴涂與再制造