部分再结晶的晶粒形态：热处理高合金微观结构的奥秘部分再结晶的晶粒形态

在热处理型高合金里，部分再结晶的晶粒组织形态很常见。有时候热加工完，材料看起来完全没有再结晶，但经过固溶热处理后，就会变成部分再结晶，里面既有再结晶晶粒，也有未再结晶晶粒。这些晶粒都顺着加工的方向排列，形成有方向性的组织，这种特性很受材料使用者欢迎。

就像上图里的7075 - T6部分再结晶组织，经过腐蚀后，能清楚看到再结晶晶粒（看起来干干净净）和未再结晶晶粒（颜色暗暗的）。未再结晶晶粒颜色暗，是因为里面有好多亚晶粒和亚晶粒的边界。在部分再结晶组织里，未再结晶部分占比多少，会影响材料的机械性能和疲劳寿命。比如自行车、摩托车的避震管，粗晶层厚一点薄一点，对它的疲劳性能都有影响。

热加工产生的晶粒组织比冷加工的复杂。热加工后的材料，里面的未再结晶组织会因为固溶热处理方式或者温度变化，又发生改变，甚至重新再结晶。未完全再结晶组织可能是部分再结晶（再结晶和未再结晶混一起）、完全没再结晶，或者是快再结晶的亚晶粒组织。热加工时，塑性变形一下子就完成了，就几秒钟的事儿。在这么短时间里，晶粒会积累应变量（差排），像上面图（a）那样，差排还会移动，形成亚晶粒的边界，如上方图（b），甚至会从亚晶粒变成再结晶。

下面通过三张图看看未再结晶的晶粒组织啥样。拿7075合金来说，用低挤压比（挤锭和挤棒截面积比大概4）挤成圆棒，接着做T6热处理。7075 - T6棒材车削加工后，进行阳极染色处理，处理完如下图。肉眼看，中心位置阳极表面还留着铸造时树状晶粒的样子，挤型材周围加工量大的地方，阳极处理后颜色特别暗，其他地方颜色正常。对图里A、B、C、D四个位置做金相分析，能看到各位置的晶粒组织，就是下面第二张图（a）到（d）。这四个位置都是未再结晶组织，而且工件表面和挤型方向垂直。

下图（d）是靠近工件中心的晶粒组织，白色部分是树状晶，暗褐色的是未再结晶晶粒。下图（c）是中心往外一点的晶粒组织，白色的树状晶晶粒变小了，暗褐色未再结晶晶粒变多，所以阳极表面中心附近能看到树状晶。下图（b）是工件外围暗色区域往里一点的晶粒组织，白色是再结晶晶粒，暗褐色是未再结晶晶粒，这两种晶粒比图（c）和（d）的小很多，大概50μm，属于部分再结晶区域。下图（a）是工件外围暗色区域的晶粒组织，白色小点是再结晶晶粒，暗褐色小点是未再结晶晶粒，它们都特别小，所以工件表面阳极颜色最暗。

把上面图（a）放大，从400倍放到1600倍，就有了下图。能看到好多未再结晶的小晶粒，大概2 - 3μm，有一小部分正在长大的小晶粒（再结晶）颜色白一点。下图就是再结晶前的亚晶粒组织，已经快完全再结晶了。因为有好多特别小的亚晶粒和它们的边界，阳极表面就变黑了，就算染红也盖不住。

同样的方法用在6061低挤压比圆棒上，挤压后做固溶淬火和时效热处理到T6状态。6061 - T6合金车削加工后，用硫酸普通阳极处理，垂直挤压方向的阳极工件表面如下图。可以看到，6061样品经过一系列处理后，阳极表面出现奇怪花纹。这花纹分两层，是两次不同时候产生的再结晶组织造成的。外层粗晶是挤压热加工产生的，第二层是固溶热处理产生的，晶粒更大，形状像放射线，和外层不一样。下图中心部位是未完全再结晶组织，这个样品也是部分再结晶的工件。