第2章 定向凝固高温合金再结晶
及其基本特点
再结晶对于变形金属和定向凝固高温合金,有着本质的区别,如再结晶温度的定义、再结晶对性能的影响以及再结晶前后的形态等。本章简要回顾变形金属再结晶的基本概念,介绍定向凝固高温合金再结晶的基本特点,给出了定向凝固高温合金再结晶温度的定义及其检测方法,并给出了常见定向凝固和单晶高温合金的再结晶温度。
2.1 变形金属再结晶的基本概念
一般的变形金属或合金,冷塑变后处于亚稳的高能量状态,在热激活的作用下,要经历一系列的显微组织变化过程,从亚稳的高能量状态转变为稳定的低能量状态。与显微组织变化相对应,金属或合金的性能会发生变化。
冷变形金属在热激活作用下,一般要经历回复、再结晶和晶粒长大三个主要阶段,这三个阶段既有一些重叠,又各自具有明显的特点。因此,金属的再结晶是指金属冷变形后经包括回复等一系列变化而形成相当完整的新晶粒的过程。
2.1.1 回复
金属发生冷塑变时,变形所消耗的机械功,大部分转变为热而自金属中逸出,只有一小部分能量以点缺陷、位错、层错等形式储存在晶体中。储存在晶体中的这部分能量,就是金属发生回复和再结晶的驱动能。如果将冷变形的金属缓慢加热,这部分储存能将释放出来,如图2—1所示。
在回复过程中,金属的性能和微观结构发生变化。一般而言,电阻率、残余应力和硬度下降,而金属的延伸率等塑性指标得以提高,强度值变化不大。图2—2给出了冷加工的钨在完全再结晶的温度以下退火1h后热电势、电阻率、残余应力和硬度性能的变化趋势。工程上常采用回复热处理达到消除冷加工形成的残余应力,以防止零件在加工过程中的翘曲变形以及使用过程中在特定的敏感腐蚀介质中发牛应力腐蚀开裂。
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