再結晶

金屬或者合金由於冷加工變形，使晶格發生歪扭，晶粒破碎，產生較大內應力，產生較大加工硬化。將其加熱到適當的溫度並保溫，金屬與合金內部將進行重新形核和晶核長大，獲得沒有內應力和加工硬化的組織。這種在固態金屬與合金內沒有相變的結晶過程，也就是使加工硬化的金屬與合金不經過相變進行軟化的過程，叫做再結晶

基本介紹

• 中文名：再結晶
• 外文名：Recrystallization
• 評價參數：再結晶溫度
• 作用：使物質純化
• 學科：材料科學

再結晶原理

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生顯著變化,這一過程稱為再結晶。過程的驅動力也是來自殘存的形變貯能。與金屬中的固態相變類似，再結晶也有轉變孕育期，但再結晶前後，金屬的點陣類型無變化。

再結晶核心一般通過兩種形式產生。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併，生成一無應變的小區──再結晶核心。四周則由大角度邊界將它與形變且已回復了的基體分開。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，故再結晶過程具有方向性特徵。再結晶後的顯微組織呈等軸狀晶粒，以保持較低的界面能。

動態再結晶

隨著變形量的增加，位錯密度繼續增加，內部儲存能也繼續增加。當變形量達到一定程度時，將使奧氏體發生另一種轉變—動態再結晶。 ·動態再結晶的發生與發展，使更多的位錯消失，奧氏體的變形抗力下降，直到奧氏體全部發生了動態再結晶，應力達到了穩定值。

靜態再結晶

金屬在熱加工後，由於形變使晶粒內部存在形變儲存能，使系統處於不穩定的高能狀態，因此在變形隨後的等溫保持過程中，以變形儲存能為驅動力，通過熱活化過程再結晶成核和長大而再生成新的晶粒組織，使系統由高能狀態轉變為較穩定的低能狀態，這個自發的過程就是靜態再結晶。

經冷變形後的金屬在溫度作用下，基體中具有大角度晶界的新晶核形成和長大的過程，即靜態再結晶。將冷變形金屬加熱到一定的溫度(0.35～0.5T熔)並停留一段時間，能使變形組織的晶粒重新變成無畸變的新晶粒，同時金屬的力學性能也恢復到未受加工前的狀態。再結晶過程分為晶核形成、晶核長大和再結晶完成3個階段。

再結晶規律

再結晶有如下幾條規律：

(1)如果金屬預先承受的變形程度小於某個臨界值時，在退火過程中不發生再結晶。

(2) 再結晶後晶粒的尺寸同變形程度和原始晶粒大小有很大關係。原始晶粒越小，越能促進晶核的生成，使再結晶晶粒變細。變形程度越大，則經再結晶後新晶粒尺寸越小，分布也越均勻。

(3)再結晶溫度隨變形程度和退火時間的增加而降低。

(4)對較大的變形量而言，該金屬在高溫下停留時間長，則會產生粗大的再結晶晶粒，發生晶粒長大過程，甚至可能形成少量的大晶組織，發生二次再結晶。

(5)新晶粒是通過“吞併”其周圍變形晶粒而長大的，被吞併的晶粒與形成新晶粒時的晶核之間的點陣取向必須有一定的位相差，否則會因二者間不能發生晶界的遷移以實現相互的結合。

(6)初次再結晶完成後，繼續加熱會使晶粒進一步長大。

再結晶溫度

開始生成新晶粒的溫度稱為開始再結晶溫度，顯微組織全部被新晶粒所占據的溫度稱為終了再結晶溫度或完全再結晶溫度。再結晶過程所占溫度範圍受合金成分、形變程度、原始晶粒度、退火溫度等因素的影響。

實際套用中，常用開始再結晶溫度和終了再結晶溫度的算術平均值作為衡量金屬或合金性能熱穩定水平的參量，稱為再結晶溫度。

發生再結晶過程的溫度受許多工藝因素的影響，如表所列。進一步分析表明，再結晶溫度可分為開始溫度和終了溫度，通常將再結晶達到50%時的溫度稱為再結晶溫度。

影響再結晶溫度的參數

參 數	對再結晶溫度的影響
退火溫度下的時間	時間增加則溫度降低
冷變時的總變形量	變形量增加使溫度降低
固溶體中溶質濃度	一般使溫度升高(取決於對熔; 化溫度的影響)
有第二相存在	第二相粒子影響複雜
冷變形前原始晶粒度	晶粒度小時溫度降低
變形速度	速度增大時溫度降低
冷變形時的溫度	冷變形溫度降低則再結晶溫; 度也降低

測溫方法

測定再結晶溫度的方法有直接法和間接法兩種。直接法是用金相顯微鏡直接測定退火過程中試樣所生成的再結晶晶粒的百分數，以確定其再結晶溫度。此法直觀，簡便易行，是一種廣泛採用的方法。間接法是用X射線衍射法測定再結晶過程中衍射環的變化，也可用硬度、電阻、熱電動勢、內耗以及釋放的變形等物理量的變化來確定再結晶溫度。