去应力退火过程中位错运动
退火的原理原则
退火的原理原则退火是固体材料热处理工艺中的一种重要方法，通过加热材料到一定温度，再以一定速度冷却，以改变材料的结构和性能。
退火的原理主要包括晶粒长大、内应力消除和晶体缺陷修复等。
下面就退火的原理原则进行详细解析。
首先，退火的原理之一是晶粒长大。
在退火过程中，材料的晶粒会逐渐长大，晶粒的形状和分布会发生变化。
在晶粒长大的过程中，原先存在的小晶粒会逐渐消失，而大晶粒则会继续增长。
这种现象可以有效降低材料的硬度和强度，提高塑性和韧性。
晶粒长大是由于在高温下晶格的不断重排和结晶发生，从而使得晶粒尺寸增大，晶体的结构更加稳定。
其次，退火的原理之二是内应力消除。
材料在制造和加工过程中，由于冷却速度不均匀或者变形过程中产生了内应力。
内应力的存在会导致材料易于开裂和变形，影响材料的使用性能。
通过退火技术，其原理是通过热处理过程中的晶粒重组和位错运动，使得内应力得以释放，最终达到消除内应力的目的。
因此，退火可以有效改善材料的稳定性和可靠性。
最后，退火的原理还包括了晶体缺陷的修复。
在材料的制备和加工过程中，晶体内部往往会存在各种缺陷，如气泡、空隙、位错等。
这些缺陷会严重影响材料的力学性能和物理性能。
而退火的原理之一就是通过加热和保温过程中，晶格的不断重排和扩散结果，使得大部分晶体缺陷得到修复。
这些缺陷的修复会使得材料的硬度和强度有所提高，同时还会增加材料的耐腐蚀性和疲劳寿命。
总的来说，退火是一种通过控制材料的温度和时间，以改变其晶体结构和性能的热处理工艺。
其原理主要包括晶粒长大、内应力消除和晶体缺陷修复等。
通过退火处理，可以有效改善材料的塑性、韧性、硬度和强度等性能，提高材料的使用寿命和稳定性。
退火工艺的应用范围非常广泛，可以用于钢铁、铝合金、铜合金、镍基合金、钛合金等各种金属材料的热处理，也可用于玻璃、陶瓷等非金属材料的热处理。
因此，深入了解退火的原理原则对于材料的工程应用和性能优化具有重要意义。
材料科学基础空位与位错习题讲解
他部位为混合位错 各段位错线所受的力：τ1 ＝τb，方向垂直位错线
在τ的作用下，位错环扩展
刃型
在τ的作用下，若使此位 错环在晶体中稳定不动，则τ ＝Gb/2R，其最小半径应为R ＝Gb/2τ
螺型
8
• 6．在面心立方晶体中，把两个平行且同号的单位螺型位错从相距 100nm推进到3nm时需要用多少功（已知晶体点阵常数a=0.3nm， G=7×1010Pa）？
4
• 3．计算银晶体接近熔点时多少个结点上会出现一个空位（已知：银的 熔点为960℃，银的空位形成能为1.10eV，1ev＝）?若已知Ag的原子 直径为0.289nm，问空位在晶体中的平均间距。 1eV＝1.602*10-19J
解答
得到Cv＝e10.35
Q Cv A exp( ) RT
Ag为fcc，点阵常数为a=0.40857nm，
当两个肖克莱不全位错之间排斥力F＝γ（层错能）时， 位错组态处于平衡，故依据位错之间相互作用力， F＝Gb1b2/2πd＝ γ可得。
15
位错2－10题，P116
• 在面心立方晶体中，（111）晶面和（11-1） 晶面上分别形成一个扩展位错： (111)晶面：a[10-1]/2→ a[11-2 ]/6 + a[2-1-1]/6 (11-1)晶面：a[011]/2→ a[112 ]/6 + a[-121]/6 试问： (1) 两个扩展位错在各自晶面上滑动时，其领先 位错相遇发生位错反应，求出新位错的柏氏 矢量； • (2) 用图解说明上述位错反应过程； • (3) 分析新位错的组态性质
习题讲解
1
• 1．解释以下基本概念 • 肖脱基空位、弗兰克耳空位、刃型位错、螺型位 错、混合位错、柏氏矢量、位错密度、位错的滑 移、位错的攀移、弗兰克—瑞德源、派—纳力、 单位位错、不全位错、堆垛层错、位错反应、扩 展位错。
生活中的退火是什么原理
生活中的退火是什么原理生活中的退火是指物体在特定温度条件下，经过一段时间保持在一定温度下自然冷却，从而改变其结构和性质的过程。
退火过程中原子或分子的排列和运动会发生重构，从而导致晶体结构的改变，使得材料的性质得到优化。
退火的原理主要涉及晶体的结构和材料的热力学性质。
在材料中，原子或分子在结构的有序排列中形成晶格，其中包括晶界、晶格缺陷和位错。
晶界是晶体内两个晶粒的界面，晶格缺陷是晶体中原子或离子的缺陷，位错是晶体内的错排。
这些缺陷会导致材料的力学性能和电学性能的变化。
退火过程中，材料被加热到高温，高温使得材料中的原子或分子运动加剧，晶体中的位错和晶格缺陷可以重新排列和扩散。
然后，材料在保持一定温度的条件下自然冷却，使得原子或分子重新排列并形成新的晶体结构。
这个过程称为固态相变。
在固态相变中，晶格缺陷和晶界可以消失或减小，位错可以重排，从而提高材料的完整性和结晶度。
退火的原理还涉及到材料的能量状态。
材料的能量状态可以通过熵和自由能等热力学性质来描述。
在退火过程中，材料在高温下由高能态向低能态转变，从而使得熵降低。
当材料达到更稳定的能量状态时，晶体结构更加有序，熵达到最小值。
这个过程称为热力学弛豫。
退火还涉及到晶体结构中的晶粒。
晶粒是晶体中具有相同晶体结构的局域区域。
晶粒的界面称为晶粒界面。
在退火过程中，晶粒界面的迁移和再结晶的过程会改变晶体的性质。
晶粒界面的移动和重组可以减小晶粒的大小和提高晶粒的均匀性，从而提高材料的塑性和强度。
退火还可以改变材料的组织和相态。
材料的组织是指材料中相的类型、分布和形态。
相是指物质在一定温度和压力条件下具有相同物理和化学性质的区域。
退火可以改变材料中相的类型和分布，从而改变材料的性质。
例如，通过退火可以使金属中的奥氏体相转变为铁素体相，从而提高材料的韧性和可加工性。
此外，退火还可以消除材料中的残余应力和应变。
残余应力是指材料在加工或制造过程中产生的内部应力，这些应力会影响材料的性能和稳定性。
《不锈钢去应力退火》课件
《不锈钢去应力退火》
PPT课件
不锈钢去应力退火是一种重要的热处理技术，通过在高温下对不锈钢材料进
行加工处理，消除应力，增加机械性ห้องสมุดไป่ตู้，提高抗腐蚀能力。
不锈钢去应力退火的定义
1
解决应力问题 ️
激光切割、焊接、弯折等工艺会在不锈钢材料中产生应力，影响了产品的保质期，去应
力退火就是解决这一问题的方法。
2
汽车工业
电子电器行业 ⚡
机身、发动机、涡轮等技术
车辆材料可以通过去应力退
电子芯片、铝电解电容器等
领域，去应力退火技术广泛
火技术，去除生产过程中残
第二产业中的重要工业技
应用，人们对其抗腐蚀、高
留的弯曲疲劳应力，大大提
术，在去应力退火技术方面
温性、高韧性有了更好的评
高整体性能。
有着较为广泛的应用。
价。
态，不再产生任何影响和应
现稳定核的位置，形成几何位
粒发育进一步生长以及周围应
力。
错循环区域
力逐渐消除
真正的材料回归应力自由状
不锈钢去应力退火的流程
加热
冷却
通常的温度在600-800℃之间，让材料均匀加热至
炉子里将生长到恒定的极小晶粒，加速冷却，关闭
稳定状态。
炉子时，快速冷却材料。
检验
材料必须先进行化学检验和物理检验，然后进行应
增加机械性能 ️
进行去应力退火会让不锈钢获得更好的强度和塑性，提高了材料的机械性能。
3
提高耐腐蚀能力
去应力退火会在不锈钢表层形成致密的铬氧化物层，增强了耐腐蚀性，延长了使用寿命。
不锈钢去应力退火的原理
材料晶界移动成核提
金属学与热处理课后习题答案第七章
第七章金属及合金的回复和再结晶7-1 用冷拔铜丝线制作导线，冷拔之后应如何如理，为什么？答：应采取回复退火（去应力退火）处理：即将冷变形金属加热到再结晶温度以下某一温度，并保温足够时间，然后缓慢冷却到室温的热处理工艺。
原因：铜丝冷拔属于再结晶温度以下的冷变形加工，冷塑性变形会使铜丝产生加工硬化和残留内应力，该残留内应力的存在容易导致铜丝在使用过程中断裂。
因此，应当采用去应力退火使冷拔铜丝在基本上保持加工硬化的条件下降低其内应力（主要是第一类内应力），改善其塑性和韧性，提高其在使用过程的安全性。
7-2 一块厚纯金属板经冷弯并再结晶退火后，试画出截面上的显微组织示意图。
答：解答此题就是画出金属冷变形后晶粒回复、再结晶和晶粒长大过程示意图（可参考教材P195，图7-1）7-3 已知W、Fe、Cu的熔点分别为3399℃、1538℃和1083℃，试估算其再结晶温度。
答：再结晶温度：通常把经过严重冷变形（变形度在70%以上）的金属，在约1h的保温时间内能够完成超过95%再结晶转变量的温度作为再结晶温度。
1、金属的最低再结晶温度与其熔点之间存在一经验关系式：T再≈δTm，对于工业纯金属来说：δ值为0.35-0.4，取0.4计算。
2、应当指出，为了消除冷塑性变形加工硬化现象，再结晶退火温度通常要比其最低再结晶温度高出100-200℃。
如上所述取T再=0.4Tm，可得：W再=3399×0.4=1359.6℃Fe再=1538×0.4=615.2℃Cu再=1083×0.4=433.2℃7-4 说明以下概念的本质区别：1、一次再结晶和二次在结晶。
2、再结晶时晶核长大和再结晶后的晶粒长大。
答：1、一次再结晶和二次在结晶。
定义一次再结晶：冷变形后的金属加热到一定温度，保温足够时间后，在原来的变形组织中产生了无畸变的新的等轴晶粒，位错密度显著下降，性能发生显著变化恢复到冷变形前的水平，称为（一次）再结晶。
七章-回复与再结晶习题答案（西北工业大学-刘智恩）
七章-回复与再结晶习题答案（西北⼯业⼤学-刘智恩）1．设计⼀种实验⽅法，确定在⼀定温度( T )下再结晶形核率N和长⼤线速度G （若N和G都随时间⽽变）。
2．⾦属铸件能否通过再结晶退⽕来细化晶粒?3．固态下⽆相变的⾦属及合⾦，如不重熔，能否改变其晶粒⼤⼩?⽤什么⽅法可以改变?4．说明⾦属在冷变形、回复、再结晶及晶粒长⼤各阶段晶体缺陷的⾏为与表现，并说明各阶段促使这些晶体缺陷运动的驱动⼒是什么。
5．将⼀锲型铜⽚置于间距恒定的两轧辊间轧制，如图7—4所⽰。
(1) 画出此铜⽚经完全再结晶后晶粒⼤⼩沿⽚长⽅向变化的⽰意图；(2) 如果在较低温度退⽕，何处先发⽣再结晶?为什么?6．图7—5⽰出。
—黄铜在再结晶终了的晶粒尺⼨和再结晶前的冷加⼯量之间的关系。
图中曲线表明，三种不同的退⽕温度对晶粒⼤⼩影响不⼤。
这⼀现象与通常所说的“退⽕温度越⾼，退⽕后晶粒越⼤”是否有⽭盾?该如何解释?7．假定再结晶温度被定义为在1 h 内完成95％再结晶的温度，按阿累尼乌斯(Arrhenius)⽅程，N ＝N 0exp(RT Q n -)，G ＝G 0exp(RT Q g -)可以知道，再结晶温度将是G 和向的函数。
(1) 确定再结晶温度与G 0，N 0，Q g ，Q n 的函数关系；(2) 说明N 0，G 0，Q g ，Q 0的意义及其影响因素。
8．为细化某纯铝件晶粒，将其冷变形5％后于650℃退⽕1 h ，组织反⽽粗化；增⼤冷变形量⾄80％，再于650℃退⽕1 h ，仍然得到粗⼤晶粒。
试分析其原因，指出上述⼯艺不合理处，并制定⼀种合理的晶粒细化⼯艺。
9．冷拉铜导线在⽤作架空导线时(要求⼀定的强度)和电灯花导线(要求韧性好)时，应分别采⽤什么样的最终热处理⼯艺才合适?10．试⽐较去应⼒退⽕过程与动态回复过程位错运动有何不同。
从显微组织上如何区分动、静态回复和动、静态再结晶? 11．某低碳钢零件要求各向同性，但在热加⼯后形成⽐较明显的带状组织。
退火消除内应力的机理
退火消除内应力的机理引言：退火是一种常见的金属加工工艺，通过加热和冷却过程中的晶格再排列，来消除材料内部的应力。
本文将详细介绍退火消除内应力的机理，以及其在金属加工中的重要性。
一、退火的定义和作用退火是指将材料加热到一定温度，保持一定时间后再缓慢冷却的过程。
通过这种方法，可以使材料内部的应力得到释放和消除，从而提高材料的机械性能和稳定性。
二、退火的机理1. 晶体结构的再排列退火过程中，材料的晶体结构会发生再排列。
晶体内部的位错和缺陷会通过原子的扩散运动，重新分布和排列，从而减少晶界和位错的密度，进而降低材料的内部应力。
2. 晶粒长大和细化退火过程中，晶粒的尺寸会发生变化。
在加热过程中，原子的扩散速度增加，晶粒会长大；而在冷却过程中，原子的扩散速度减慢，晶粒会细化。
晶粒的长大和细化可以改变材料的内部应力分布，进而减小应力集中区域，提高材料的抗应力集中能力。
3. 残余应力的释放退火过程中，材料中的残余应力会逐渐释放。
在加热过程中，材料内部的应力会逐渐减小，达到平衡状态；在冷却过程中，由于晶体结构的再排列，材料的内部应力会进一步减小，直至消除。
三、退火对材料性能的影响1. 提高材料的塑性和韧性退火可以使材料的晶体结构更加均匀和稳定，减少内部应力和缺陷，从而提高材料的塑性和韧性。
在退火后的材料中，原子的扩散能力增强，晶体结构更加完善，有利于材料的变形和形变。
2. 改善材料的硬度和强度虽然退火可以提高材料的塑性和韧性，但同时也会降低材料的硬度和强度。
在退火过程中，晶界和位错的密度减小，晶粒尺寸增大，导致材料的强度降低。
因此，在金属加工过程中，需要根据实际需求来选择合适的退火工艺，以平衡材料的硬度和韧性。
3. 优化材料的微观组织和性能退火可以优化材料的微观组织和性能。
通过合理的退火工艺，可以调控材料的晶粒尺寸、晶界特征和位错密度，从而改善材料的力学性能、耐腐蚀性能和热稳定性。
四、退火在金属加工中的应用退火是金属加工工艺中不可或缺的环节。
材料科学基础 简答题 1
第二部分简答题原子间的结合键共有几种？各自的特点如何？【11年真题】答：（1）金属键：基本特点是电子的共有化，无饱和性、无方向性，因而每个原子有可能同更多的原子结合，并趋于形成低能量的密堆结构。
当金属受力变形而改变原子之间的相互位置时不至于破坏金属键，这就使得金属具有良好的延展性，又由于自由电子的存在，金属一般都具有良好的导电性和导热性能。
（2）离子键：正负离子相互吸引，结合牢固，无方向性、无饱和性。
因此，七熔点和硬度均较高。
离子晶体中很难产生自由运动的电子，因此他们都是良好的电绝缘体。
（3）共价键：有方向性和饱和性。
共价键的结合极为牢固，故共价键晶体具有结构稳定、熔点高、质硬脆等特点。
共价结合的材料一般是绝缘体，其导电能力较差。
（4）范德瓦尔斯力：范德瓦尔斯力是借助微弱的、瞬时的电偶极矩的感应作用，将原来稳定的原子结构的原子或分子结合为一体的键合。
它没有方向性和饱和性，其结合不如化学键牢固。
（5）氢键：氢键是一种极性分子键，氢键具有方向性和饱和性，其键能介于化学键和范德瓦耳斯力之间。
说明间隙固溶体与间隙化合物有什么异同。
答：相同点：二者一般都是由过渡族金属与原子半径较小的C、N、H、O、B等非金属元素所组成。
不同点：（1）晶体结构不同。
间隙固溶体属于固溶体相，保持溶剂的晶格类型；间隙化合物属于金属化合物相，形成不同于其组元的新点阵。
（2）间隙固溶体用α、β、γ表示；间隙化合物用化学分子式MX、M2X 等表示。
间隙固溶体的强度、硬度较低，塑性、韧性好；间隙化合物的强度、熔点较高，塑性、韧性差。
为什么只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，而间隙固溶体则不能？答：因为形成固溶体时，溶质原子的溶入会使溶剂结构产生点阵畸变，从而使体系能量升高。
溶质与溶剂原子尺寸相差较大，点阵畸变的程度也越大，则畸变能越高，结构的稳定性越低，溶解度越小。
一般来说，间隙固溶体中溶质原子引起的点阵畸变较大，故不能无限互溶，只能有限熔解。
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去应力退火过程中位错运动
去应力退火是一种常用的金属材料处理方法，它通过加热和冷却过程中的位错运动来改善材料的力学性能和内部结构。
位错是金属材料中存在的一种晶体缺陷，它是由于晶体中原子排列不完美造成的。
位错的运动对材料的机械性能有着重要影响，而应力退火可以通过控制位错运动来改善材料的性能。
位错运动是指位错在晶格中的移动和变形过程。
在晶体中，位错可以沿着晶体的滑移面移动，从而改变晶体的形状和结构。
在去应力退火过程中，位错运动起到了重要的作用。
首先，位错运动可以消除材料中的残余应力。
当材料受到外力作用时，会产生应力，这些应力会导致位错的运动。
在应力退火过程中，通过加热和冷却的循环，位错会发生滑移和重组，从而消除材料中的应力。
其次，位错运动还可以改善材料的塑性变形能力。
位错的运动可以使晶体中的原子重新排列，从而改变晶体的结构和形状，使材料具有更好的塑性变形能力。
在去应力退火过程中，位错运动的速度和路径是受到多种因素的影响的。
首先，温度是影响位错运动的重要因素。
在高温下，位错运动速度加快，位错易于滑移和重组，从而加快应力的释放和材料的恢复。
其次，应力的大小和方向也会影响位错运动。
当应力方向与位错的滑移方向垂直时，位错的运动速度较慢，容易产生较大的滞后效应。
而当应力方向与位错的滑移方向平行时，位错的运动速度
较快，容易产生位错重组和材料的恢复。
此外，材料的晶体结构和成分也会影响位错运动。
不同的晶体结构和成分会导致位错的运动路径和速度的差异，从而影响材料的力学性能和应力退火的效果。
在实际应用中，去应力退火是一种常用的金属材料处理方法。
通过去应力退火，可以改善材料的力学性能，提高材料的塑性变形能力和抗拉强度。
去应力退火还可以改善材料的内部结构，减少晶体缺陷和杂质的影响，提高材料的耐腐蚀性和疲劳性能。
因此，去应力退火在金属加工和制造领域具有广泛的应用前景。
位错运动是去应力退火过程中的重要现象，它通过滑移和重组来改善材料的力学性能和内部结构。
位错运动的速度和路径受到温度、应力、晶体结构和成分等因素的影响。
去应力退火是一种常用的金属材料处理方法，它可以消除材料中的残余应力，改善材料的塑性变形能力和抗拉强度，提高材料的耐腐蚀性和疲劳性能。
通过对位错运动的研究和控制，可以进一步提高去应力退火的效果，推动金属材料的发展和应用。