回復，化學概念，與再結晶有密切聯繫，即經塑性形變的金屬或合金在不同溫度加熱後，會發生結構、組織和性能的變化。在較低溫度發生回復；溫度較高時發生基體的再結晶和晶粒長大。通過回復和再結晶，金屬或合金從熱力學上不穩定的冷變形狀態轉變為熱力學上較穩定的新的組織狀態。
基本介紹
- 中文名：回復
- 回復：化學概念
- 條件：一般為金屬熔點的1/4～1/3
- 作用：位錯密度降低，晶格畸變減少等
- 驅動力：晶體中自由焓的增加
- 學科：金屬學
基本含義,驅動力,物理過程,回復作用,理論用途,工業用途,內應力消除,檢驗方法,
基本含義
金屬經過一定程度冷塑性變形後，組織和性能都發生了明顯的變化，由於各種缺陷及內應力的產生，導致金屬晶體在熱力學上處於不穩定狀態，有自發向穩定狀態轉化的趨勢。不過，對於大多數金屬而言，在一般情況下，由於原子的活動性不強，因此這個自發過程很難察覺，而一旦滿足了發生這種轉化的動力學條件，例如通過適當的加熱和保溫過程，這種趨勢就會成為現實。這種變化的表現就是系列的組織、性能的變化。根據其顯微組織及性能的變化情況，可將這種變化分為三個階段：回復、再結晶和晶粒長大。
其中，回復是指回復是冷塑性變形後的金屬在加熱溫度不高時發生組織及性能變化的過程。其加熱溫度一般為金屬熔點的1/4～1/3。在回復過程中，金屬原子短距離擴散，使位錯密度有所降低，晶格畸變減少，但變形的晶粒形狀和大小不變，纖維組織仍然存在。回復使金屬的強度和硬度略有下降，塑性略有升高，內應力顯著降低，電阻降低。工業上常利用回復把冷變形金屬進行去應力退火，如把冷拉鋼絲繞製成彈簧後，在250～300℃下退火，可使其保持高的強度，內應力顯著降低，尺寸定型。
驅動力
外力使金屬冷變形所做的功有一小部分（百分之幾到十幾）以儲存能的形式保留在金屬中。這部分能量主要是因位錯密度增大而產生的應變能。由於位錯密度增加引起的熵值變化較小，可以近似地把這部分儲存能看作晶體中自由焓的增值。它就是回復與再結晶的驅動力。
回復與再結晶過程中，儲存能以熱量的形式釋放出來，這部分熱量可用靈敏度高的掃描示差熱量計檢出。它是用兩個質量相同、分別經過冷變形與經過充分退火的試祥，分別在兩個相同的爐子中以恆速加熱，然後測量使兩個試樣加熱到同一溫度所消耗的功率P。由於冷形變試樣釋放儲存能，它所消耗的功率比退火試樣小。記錄不同溫度下的功率差，作出T-ΔP曲線，即可看出儲存能釋放的情況。在不同金屬材料中測得的曲線型式可能不同，但功率差的峰值都與再結晶溫度相對應，最初的再結晶晶粒都在功率差開始陡升時出現。幾條曲線的區別主要在於回復階段釋放儲存能的多少。一般講，高純金屬具有A型曲線，合金則具有B型或C型曲線。
三種儲存能釋放曲線物理過程
經範性形變的金屬或合金在室溫或不太高的溫度下退火時，金屬或合金的顯微組織幾乎沒有變化，然而性能卻有程度不同的改變，使之趨近於範性形變之前的數值，這一現象稱為回復，由於加熱溫度比較低，回復時原子或點缺陷（見晶體缺陷）只在微小的距離內發生遷移，回復後的光學顯微組織中，晶粒仍保持冷變形後的形狀，但電子顯微鏡顯示其精細結構已有變化；由範性形變所造成的形變亞結構中，位錯密度有所降低，同時，胞狀組織逐漸消失，出現清晰的亞晶界和較完整的亞晶。回復時形成亞結構主要藉助於點缺陷間彼此複合或抵消，點缺陷在位錯或晶界處的湮沒，位錯偶極子湮沒和位錯攀移運動，使位錯排列成穩定組態，如排列成位錯牆而構成小角度亞晶界此即所謂“多邊形化”回復過程的驅動力來自變形時留於
回復作用
理論用途
先舉一例來說明回復的作用。冷加工變形所導致的內應力通常是有害的，例如經深沖工藝製成的黃銅（含30%Zn）彈殼，放置一段時間後會自動發生晶間開裂（稱為“季裂”），經研究這是由於冷加工殘留內應力的作用，加上外界氣氛對晶界的腐蝕，導致晶界處應力集中而開裂，即發生了“應力腐蝕開裂”。要解決這個問題，只需在加工後於260℃進行“去應力退火”，就不再會發生應力腐蝕開裂。從下圖可以看到，經這樣處理後，內應力能夠大部分消除，而硬度、強度基本不變。這樣處理所發生的的過程即為回復。
冷加工黃銅經加熱後的硬度及內應力變化研究冷變形金屬的回覆，可以採用兩種不同的熱處理制度來實現。一種是從較低的溫度連續地加熱到一較高溫度，即連續加熱退火；另一種在恆定的溫度下加熱保溫，即等溫退火。用等溫退火法來研究回復過程的優點是所測得的性能回復曲線能顯示出過程的動力學特點而便於進行理論研究。
工業用途
工業上常藉助回復完成消除應力的退火，提高合金的抗腐蝕性；藉助再結晶消除形變組織，使合金具有某種特定的性能，如一些經受大變形的軟磁合金即可藉此獲得有利的再結晶織構而有最佳的磁導率（見矽鋼片）。金屬的再結晶和晶粒長大是制訂合理的熱加工工藝規範的重要依據。工業上還稱金屬或合金在指定時間內（一般0.5～1小時）完成或達到規定程度的再結晶所需要的最低溫度為再結晶溫度。由於在一小時內完成再結晶過程所需的溫度範圍很窄（在典型情況下，提高退火溫度10℃，再結晶過程所需時間便可縮一半），所以往往將其看作某一固定的溫度：高於它可完成再結晶；低於它則無再結晶。但實際上它受時間、材料斷面尺寸等因素影響，不應視為金屬的一種特性。對特定材料於一小時的保溫條件下，描述再結晶退火後晶粒尺寸、變形量和退火溫度三者關係的再結晶圖，是制定生產工藝的重要參考依據。經過對純鐵退火1小時的再結晶過程進行分析可知：溫度一定時，當範性形變量達到某一臨界值（稱臨界形變度，一般在2～10%左右）時會出現晶粒的急驟長大，在金屬塑性加工的生產中通常要力求避免這種臨界形變度；有時也可利用這種特性生產大晶粒（甚至單晶）材料。一般來說，形變數越大，晶粒越小；形變數一定時，溫度越高，晶粒越大。
內應力消除
冷形變金屬發生回復以後，性能只有不大的變化。具有實際意義的是內應力的去除。金屬材料在冷形變時會形成三類內應力。在回復階段，由於溫度升高，金屬的屈服強度下降，於是在內應力的作用下，金屬發生局部塑性變形，使第一類內應力得到消除。加熱溫度越高，屈服強度下降越多，內應力消除得越多。
當第一類內應力在回復過程中得到消除後，硬度下降很少。這表明造成加工硬化的第三類內應力變化很少。第二類內應力在回復過程中的消除程度介與第一類和第三類內應力之間。
在多數情況下，第一類內應力是有害的，有時它會使零件自發地開裂。第一次世界大戰中許多黃銅彈殼發生了這種現象，就是由於在使彈殼成型的深衝過程中形成了較大的第一類內應力，然後在戰場上腐蝕性氣體的作用下發生了應力腐蝕開裂。後來將彈殼在250~800℃進行回復處理（去應力退火），解決了這個問題。
檢驗方法
回復過程的常用的檢驗方法有硬度法、密度法、電阻法等。
此外，有幾種手段可以用來跟蹤回復過程：
1．量熱法，用以直接測量貯能的釋放；
2．電阻率的降低；
3．X射線線展寬的減小；
4．流變應力或硬度的降低；
5．測量位錯密度的降低和位錯排列的改變。
