什麼是再結晶
加熱累積加工應變的金屬時,生成並成長無應變新晶粒的現象。強度下降,延性恢復。
日文名稱: 再結晶
「再結晶」出現在4領域的7道練習題中(熱處理與金屬材料, 金屬材料與合金, 材料的加工與接合等)。
這個名詞所屬的領域: 金屬材料與合金
加熱累積加工應變的金屬時,生成並成長無應變新晶粒的現象。強度下降,延性恢復。
日文名稱: 再結晶
「再結晶」出現在4領域的7道練習題中(熱處理與金屬材料, 金屬材料與合金, 材料的加工與接合等)。
這個名詞所屬的領域: 金屬材料與合金
再結晶的驅動力,是加工時累積的差排能量。加熱時,在應變大的區域,回復所形成的次晶粒中有一部分成長得比周圍快,成為具有大角度晶界的新晶粒(再結晶核)。這些晶粒一邊吞食周圍差排多的組織、一邊使晶界移動而擴展,最後整體被應變少的晶粒取代。再結晶的進行,對時間呈S形曲線,常以Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov(JMAK)方程式 X = 1 − exp(−ktⁿ) 表示。
再結晶溫度通常定義為1小時內完成再結晶的溫度,標準為熔點(絕對溫度)的0.3〜0.5倍。純度越高溫度越低,例如高純度的銅約在120℃、也就是熔點的約0.3倍再結晶。少量的溶質會阻礙晶界的移動,使再結晶溫度大幅上升。此外,加工度越大,累積能量與核的數目越多,因此再結晶溫度下降,再結晶後的晶粒也變細。完成再結晶所需的時間強烈依存於溫度,溫度只要稍微提高就會大幅縮短。
再結晶完成後繼續加熱時,為了減少晶界能,大晶粒會吞食小晶粒而成長。它的驅動力是晶界能,是與以累積能量為驅動力的再結晶不同的階段。只有一部分晶粒異常變大的現象稱為二次再結晶(異常晶粒成長),在方向性電磁鋼板中,以析出物抑制一般的晶粒成長,只讓Goss方位的晶粒二次再結晶,使方位一致。剛再結晶的晶粒也多半偏向特定方位(再結晶織構),會影響板材的成形性。
熱加工與冷加工,以是否在再結晶溫度以上加工來區分。在熱軋或鍛造中,變形途中或剛變形後會發生再結晶(動態再結晶、靜態再結晶),使粗大的鑄造組織變成細小的晶粒。在冷加工的工程中,對加工硬化而伸長率變少的材料進行中間退火使其再結晶,恢復延性後再進入下一道加工。改變最終退火的溫度與時間就能調整晶粒的大小,藉由霍爾-佩奇關係分別做出不同的強度與成形性。
標準是熔點(絕對溫度)的0.3〜0.5倍。不過它會隨純度、加工度、加熱時間而大幅改變,因此各材料的值需要以實驗確認。
不會。再結晶是在相同的相中,應變多的晶粒被應變少的晶粒取代的現象。與鋼變態為沃斯田鐵這類晶體結構改變的變化是不同的。
是發生再結晶所需的最小加工度,多半約為數%。以這附近的加工度退火時,生成的核少,晶粒會變得非常粗大,成為表面橘皮或強度下降的原因。
加熱冷加工的金屬時,首先發生以差排重新排列降低內部應力的回復;在更高溫下,則以累積的應變能為驅動力,產生並成長應變少的新晶粒,即發生再結晶。
關於將冷加工金屬加熱時的再結晶,下列敘述何者正確?生成無應變的新晶粒、差排密度大幅下降而使硬度降低的,是在更高溫發生的再結晶。
將冷加工的金屬以不發生再結晶程度的溫度加熱時所發生的回復,下列敘述何者正確?熱加工與冷加工不是以溫度的高低,而是以是否在再結晶溫度以上加工來區分。
設再結晶溫度的標準為熔點(絕對溫度)的0.4倍時,下列何者屬於熱加工?熔點為鉛327℃、鎢3422℃、鐵1538℃。加工度也會影響再結晶溫度與再結晶後的晶粒大小。
將直徑10.0 mm的銅線抽拉成直徑8.0 mm。冷加工度(斷面縮減率)為下列何者?方向性電磁鋼片利用抑制劑(MnS或AlN的微細析出物)進行二次再結晶,使晶粒成為{110}面平行於板面、<001>方向朝向軋延方向之Goss方位的粗大晶粒。
用於變壓器鐵芯的方向性電磁鋼片(Fe-約3%Si),沿軋延方向磁化時損失特別小且磁導率高,其原因何者正確?