再结晶退火
取向硅钢再结晶退火
取向硅钢片高温退火的作用
取向硅钢片必须进行一次最终高温退火处理，以获得要求的低铁损材料，并达到高的取向度。
在高温罩式退火炉中进行高温净化退火，主要有3个
作用：
(1)进行二次再结晶。
在高温退火时，钢片加热到950℃左右即开始再结晶，从而可使钢片获得合适的晶粒度，提高取向度，达到改善磁性的目的。
(2)形成硅酸镁底层。
经最终脱碳退火，钢片表面形成二氧化硅的富硅薄膜，加热到1050℃左右它与氧化镁发生反应，在带钢表面形成一层玻璃状硅酸镁底层，以提高取向硅钢的绝缘性能和绝缘涂层附着力。
(3)排除夹杂，净化钢质。
取向硅钢中硫化锰(MnS)和氮化铝(AIN)等有利夹杂，在促进二次再结晶形成结晶核心、晶粒长大、提高取向度后进行分解，随着温度的进一步升高，在高温均热过程中有利夹杂将被去除，使钢质净化，以提高磁性。
一般取向硅钢高温退火炉操作程序为：先通入氮气赶走炉内空气，然后通电加热。
加热至600℃时保温5～21h，然后全速加热，600～1210℃间最大加热速度为26℃／h，1210℃时保温20h。
保护气体的成分和流量应符合高温退火操作规程的要
求。
一般取向硅钢高温退火曲线见图6-5。
冷变形金属的回复、再结晶与长大
根据加热温度不同，发生回复、再结晶及晶粒长大过程，经塑性变形后的金的过程称之为“退火”.回复阶段，从光学显微镜下观察的组织几乎没有变化，晶粒仍是冷变形之后的纤维状；在再结晶阶段，首先是出现新的无畸变的核心，然后逐渐消耗周围的变形基体而长大，直到变形组织完全改组为新的、无畸变的细等轴晶粒为止；晶粒长大阶段，是在界面能的驱动下，再结晶的新晶粒相互吞并而长大，以获得该温度下更为稳定的晶粒尺寸回复和再结晶的驱动力是内部储存的畸变能（内应力），在回复和再结晶过程中全部释放出来，不同的金属类型，再结晶以前释放的储能不同，从纯金属→不纯金属→合金，储能的释放增加；由于杂质和溶质原子阻碍再结晶的形核和长大，推迟再结晶过程.三个阶段金属的性能变化如图所示：①电阻率在回复阶段就已明显下降，到再结晶时下降更快，最后恢复到变形前的电阻；②强度和硬度在回复阶段下降不多，再结晶开始后硬度急剧下降，降低的规律因金属的种类不同而不同；③内应力在回复阶段明显下降,宏观内应力在回复时可以全部或大部分被消除，微观内应力部分消除；在再结温度以上，微观内应力被全部消除.④材料的密度随退火温度升高而增加.所谓回复是指冷变形金属在加热时，在新的无畸变晶粒出现之前，所产生的亚结构与性能的变化过程.回复动力学研究材料的性能向变形前回复的速率问题：①回复过程没有孕育期；②在一定的温度下，初期的回复速率很高，以后逐渐减慢，直到最后回复的速率为零.③每一个温度的回复过程都有一个极限值，退火温度越高，这个极限值越高，需要时间越短.R为回复时已恢复的加工硬化，σm σr σ0分别为变形后、回复后以及完全退火的屈服应力，R越大，（1-R）越小，表示回复阶段性能恢复程度越大.回复过程的组织变化与回复机制多边形化：金属塑性变形后，滑移面上塞积的同号刃型位错沿原滑移面水平排列，高温时通过滑移和攀移使位错变成沿垂直滑移面的排列，形成所谓的位错墙，每组角度晶界分割晶粒成亚晶，这一过程称为位错的多边形化.只在产生単滑移的晶体中，多边形化过程最典型，多滑移情况下可能存在，更易形成胞状组织.胞状组织的规整化：过剩空位消失，变形胞状组织内的位错被吸引到胞壁，并与胞壁中的异号位错互相抵消位错密度降低，位错变得平直较规整，当回复继续时，胞胞壁中的位错缠结逐渐形成能量较低的位错网，胞壁变薄，单胞有所长大，构成亚晶粒.亚晶粒的合并：可能通过位错的攀移和位错壁的消失，从而导致亚晶转动来完成.去应力退火：冷变形金属经回复后使内应力得到很大程度的消除，同时又能够保持效果，因此回复退火又称为去应力退火.工件中内应力的降低可以避免工件的变形或开裂，②异号位错在热激活作用下相互吸引而抵消③亚晶粒长大；①位错攀移和位错环缩小；②亚晶粒合并；③多边形化；中温回复（0.3-0.5T m ）高温回复（≧0.5T m ）不同温度下对应的回复机制（T 表示熔点）温度回复机制低温回复（0.1-0.3T m ）①点缺陷移至晶界或位错处消失；②点缺陷①缠结中的位错重新排列而构成亚晶；.冷加工”塑性变形后的金属再进行加热仍是冷变形之后的纤维状；在周围的变形基体而长大，直到阶段，是在界面能的驱动粒尺寸的过程.回复和再结晶过程中全部释放金属→不纯金属→合金，储能，推迟再结晶过程.这个极限值越高，需要时间越短.后以及完全越大.沿原滑移面水平排列，高温时，每组位错墙均以小可能存在，更易形成胞状组织.被吸引到胞壁，并与胞壁中的时，胞内几乎无位错，单胞有所长大，构成亚晶粒.导致亚晶转动来完成.够保持冷变形的硬化开裂，并提高其耐腐蚀性.而抵消，位错密度下降；熔点）点缺陷合并；；0σσσσ--=m r m R质原子被吸附在晶界，织；②加工温度范围在速率敏感系数.状；抛光表面没有显示滑移线；，晶粒长大越明显；。
钢的常用退火及正火工艺方法和应用范围
钢的常用退火及正火工艺方法和应用范围钢的常用退火工艺包括：
1．完全退火：主要用于亚共析钢，目的是细化晶粒、均匀钢的化学成分和组织、改善钢的切削加工性能，消除中碳结构钢中的魏氏组织、带状组织等缺陷。
2．不完全退火：用于亚共析钢，将钢加热至AC1-AC3（亚共析钢）或AC1-ACcm（过共析钢）之间，保温一定时间后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。
3．球化退火：用于共析钢、过共析钢和合金工具钢，使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的热处理工艺。
4．均匀化退火：也称扩散退火，将钢锭、铸件或锻轧坯加热至略低于固相线的温度下长时间保温，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。
5．再结晶退火：将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当时间，然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。
6．去应力退火：在冷变形金属加热到再结晶温度以下某一温度，保温一段时间然后缓慢冷却至室温的热处理工艺。
而正火工艺的应用范围主要包括：
1．低碳钢：正火后硬度略高于退火，韧性也较好，可作为切削加工的预处理。
2．中碳钢：可代替调质处理作为最后热处理，也可作为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理。
3．工具钢、轴承钢、渗碳钢等：可以消降或抑制网状碳化物的形成，从而得到球化退火所需的良好组织。
4．铸钢件：可以细化铸态组织，改善切削加工性能。
5．大型锻件：可作为最后热处理，从而避免淬火时较大的开裂倾向。
6．球墨铸铁：使硬度、强度、耐磨性得到提高，如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要零件。
第四章基于回复与再结晶的退火(2)介绍
更多场合起决定作用的还是晶粒长大（Gg） 。
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金属材料热处理
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①预变形量（变形程度）
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如图所示规律 ，存在临界变形程度（εc~1-15%，与退火温
度、变形温度、纯度或合金成分等有关）
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（3）再结晶晶粒不均匀性与产生的原因
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正常再结晶后应是大致均匀的，但实际晶粒尺寸会因为不同的原因而造成晶 粒不均匀。
①均匀分布的晶粒尺寸不均匀性：整个体积中粗晶粒及细晶粒群大致均匀交
替分布，产生于二次再结晶未完成阶段； ②局部的晶粒尺寸不均匀性：粗晶粒分布于特定的区域，这是局部变形不均 匀所致，不变形区—临界变形区（粗晶粒）—强烈变形区，可采用回复退火 防止； ③带状晶粒尺寸分布不均匀性：粗细晶粒分别沿主变形方向呈带状分布，产 生原因在于变形过程中弥散质点沿主变形方向呈纤维或带状分布；
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2)再结晶温度及其影响因素 （1）定义（测定T再时，建立一个统一的标准）
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T再不是一个物理量（合金成分一定时，T再还与工艺过程参数有关） ①退火时间60分钟，再结晶体积温度达95％的温度； ②退火时间60分钟 ，再结晶晶粒开始出现的温度（习惯）； ③再结晶门槛温度，变形程度在60－70％以上，退火1－2小时（工业生 产常用）的最低开始再结晶温度（有时需70－80％，总之，是要大变形，通常 用③来表征金属再结晶温度（实际上为②的最小值））。 再结晶过程与原子的扩散能力有关，而原子的扩散能力与所在温度和熔 点之差有关。因此，再结晶温度与熔点之间有一定关系（它没有严格数学物 理推导），苏联人博奇瓦尔总结了一个经验公式： 对于工业纯金属 T再 ＝（0.3-0.4）Tm (熔点，k) 特别纯金属 T再 ＝（0.25-0.3）Tm 单相固溶体合金 T再 ＝0.6 Tm
再结晶退火名词解释
再结晶退火名词解释再结晶退火是在固溶处理后继续加热至高于共析成分的再结晶温度并保温适当时间以使过饱和固溶体中大部分溶质再结晶出来，从而改善或细化晶粒的退火工艺。
通常称为“固溶处理”。
它用于钢、铁等黑色金属以及铝合金等，其目的在于减少铸件中碳化物或氧化物的数量和尺寸。
还可降低合金的冷裂倾向性。
这种工艺，对于铸造等缺陷易产生粗大晶粒的材料，尤为重要。
再结晶退火也是锻造、焊接等热加工之后必不可少的工序。
实际生产中广泛采用半自动和全自动流水线，有效地防止了铸造缺陷的产生。
钢中的碳以碳化物形态存在于奥氏体晶界上，不能自由地移动，如果含碳量超过0.25%，奥氏体晶界就会被严重的碳化物所阻塞。
因此，需要通过退火方法，消除钢的网状渗碳体，细化奥氏体晶粒。
一般钢材加热到600～700 ℃保温2～3h，或直接加热至Ac1以上100～150 ℃，然后随炉冷却至300～400 ℃保持1～2h。
这样处理后，钢中的碳化物或网状渗碳体便被完全溶解，奥氏体晶粒显著长大，使硬度降低，塑性和韧性也得到提高。
热处理工艺设计合理，工装夹具简单，可以取得较好的效果。
不仅适用于碳钢，也适用于合金钢、铸铁、铜和铜合金等材料的再结晶退火。
再结晶退火也适用于铸铁、钛和钛合金、玻璃、陶瓷、耐火材料、石墨和镍基复合材料等。
正确应用这些原理和方法，制定各种零件或毛坯的锻造工艺规程、工艺方法，对改善产品质量，降低成本，缩短锻造周期，节约材料，提高经济效益，都有重要作用。
再结晶退火适用于某些小型零件，例如套筒、轴和弹簧等。
这类零件一般加热到Ac1以上100 ℃，保温2～3h后随炉缓冷至500～600 ℃保温5～10min，然后取出空冷即可。
再结晶退火时，零件加热速度不宜太快，以免使已完全溶解的碳化物及网状渗碳体分解析出，影响零件的力学性能。
再结晶退火的变形量与最终退火温度密切相关，一般应达到残留奥氏体量为30%左右。
为避免产生珠光体带，加热速度不宜太快。
退火种类及正火特点
退火种类及正火特点1）退火：退火和正火是生产中应用很广泛的预备热处理工艺，主要用于改善材料的切削加工性能。
对于一些受力不大、性能要求不高的机器零件，也可以做为最终热处理。
等温退火将奥氏体化后的钢快冷至珠光体形成温度等温保温，使过冷奥氏体转变为珠光体，空冷至室温。
球化退火将过共析碳钢加热到Ac1以上20～30℃，保温2～4h，使片状渗碳体发生不完全溶解断开成细小的链状或点状，弥散分布在奥氏体基体上，在随后的缓冷过程中，或以原有的细小的渗碳体质点为核心，或在奥氏体中富碳区域产生新的核心，形成均匀的颗粒状渗碳体。
球化退火主要用于过共析的碳钢及合金工具钢（如制造刃具，量具，模具所用的钢种）。
其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火作好准备。
均匀化退火（扩散退火）将工件加热到1100℃左右，保温10～15h，随炉缓冷到350℃，再出炉空冷。
工件经均匀化退火后，奥氏体晶粒十分粗大，必须进行一次完全退火或正火来细化晶粒，消除过热缺陷。
均匀化退火用于高质量要求的优质高合金钢的铸锭和成分偏析严重的合金钢铸件。
去应力退火去应力退火又称低温退火（或高温回火），将工件随炉缓慢加热到500～650℃，保温，随炉缓慢冷却至200℃出炉空冷。
主要用于消除加工应力。
这种退火主要用来消除铸件，锻件，焊接件，热轧件，冷拉件等的残余应力。
如果这些应力不予消除，将会引起钢件在一定时间以后，或在随后的切削加工过程中产生变形或裂纹。
再结晶退火完全退火又称重结晶退火，一般简称为退火，将材料加热至再结晶温度（约0.4T）以上，保温后缓慢冷却的工艺方法。
这种退火主要用于亚共析成分的各种碳钢和合金钢的铸，锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构。
一般常作为一些不重工件的最终热处理，或作为某些工件的预先热处理。
再结晶退火主要用于去除加工硬化。
2）正火：将亚共析碳钢加热到Ac3以上30～50℃，过共析碳钢加热到Accm以上30～50℃，保温，空气中冷却的方法称为正火。
再结晶退火
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2、预备退火
这是指热轧板坯退火，热轧温度降低到一定温度后，合金即产生加工硬化和部分淬火效应，不进行退火则塑 性变形能力低，不易于进行冷变形j这种退火可属于相变再结晶退火，主要是消除加工硬化和部分时效硬化效应， 给冷轧提供必要的塑性。
3、中间退火
这是指两次冷变形之间的退火，目的是消除冷作硬化或时变后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当时间，使形变晶粒重新结晶成均匀的等轴 晶粒，以消除形变强化和残余应力的热处理工艺。
再结晶退火退火是以恢复和再结晶现象为基础，对冷变形纯金属和没有相变的合金，为了恢复它们的塑性而 进行的退火。再结晶退火过程中由于恢复和再结晶的结果，内应力消除，显微组织由冷变形的纤维组织转变成细 的晶粒状组织，因而金属的强度降低，塑性提高，恢复了塑性变形能力。
再结晶退火
消除形变强化和残余应力的热处理工艺
01 工艺简介
03 相关扩展
目录
02 工艺特点 04 生产实践问题
再结晶退火（recrystallization annealing）是将经过冷变形加工的工件加热至再结晶温度以上，保温一 定时间后冷却，使工件发生再结晶，从而消除加工硬化的工艺。这种退火一般只需制定最高加热温度和保温时间， 加热和冷却速度可以不考虑。这种退火的特点为组织和性能是单向不可逆变化。
为此，设备制造人员改进炉型结构，合理布局加热气流；增大风压，提高气流速度；调整装料方式，均匀炉 内温度场，借以缩小炉料温差，减小再结晶晶粒尺寸。这能收到一定效果，但不能从根本上解决问题。如航空导 管用3A21合金Φ10mm×1 mm管材、汽车散热器用3A21、3003合金小型薄壁管材等采用固定式箱式炉退火，其再 结晶晶粒大小和均性差异甚大，有的晶粒达5级以上，有的晶粒却只有1级左右，远远满足不了使用要求。
TP2铜管再结晶退火试验
2. Institute of M etal Research, Chinese Academ y of Science, Shenyang L iaoning 110016, China; 3. School of
M echanical Engineering, Shenyang University, Shenyang L iaoning 110044, China)
the mean grain size increases continuously w ith the increase of annealing temperature. The recrystallization volume frac2 tion increases continuously w ith the increase of holding tim e at 500 ℃, and the mean grain size tends to be stable after increasing to 2012μm.
1 试验材料与方法
试验材料采用某铜管厂生产的 TP2铜管 ,化学成 分 (质 量 分 数 , % ) 为 99190Cu、01015 ～ 0104P、 01004A s、 01005N i、 01001B i、 01005Fe、 01003Pb、 01005Sn、杂质总量 < 011,符合 GB / T5231—2001《加工 铜及铜合金化学成分和产品形状 》。该铜管是由水平
图 1 样品原始组织照片 Fig11 O riginal m icrostructure of the samp les
图 2 400 ℃时样品退火组织随不同保温时间的变化 Fig12 M icrostructures of the samp les annealed at 400 ℃ for different holding time
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英文名称：
recrystallization annealing
定义：
经冷形变后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当时间，使形变晶粒重新结晶为均匀的等轴晶粒，以消除形变强化和残余应力的退火工艺
再结晶退火（recrystallization annealing）
将经过冷变形加工的工件加热至再结晶温度以上，保温一定时间后冷却，使工件发生再结晶，从而消除加工硬化的工艺。
再结晶退火是经冷形变后的金属加热到再结晶温度以上，保持适当时间，使形变晶粒重新结晶成均匀的等轴晶粒，以消除形变强化和残lization annealing）