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金屬經過冷加工塑性變形后，因其內部晶界破碎是晶核產生的地點，以靠破碎晶界產生晶核，晶格畸變產生滑移面碎片，在常溫時變到原來形狀是產生晶核的地點，所以存在內應力，因而是不穩定的，它有恢復到原來穩定狀態的自發趨向。

但在室溫下，原子的活動能力很弱，性能恢復過程很難進行。將冷變形的金屬進行加熱，使原子的活動力增強，促使晶核長大形成晶粒，使其發生組織與性能的變化，這種變化過程有如下三個階段：

1、回復階段

當加熱溫度不高時（低于最低再結晶溫度）原子活動能力尚低，雖然有微小運動，但不能引起組織的明顯變化。 

由于原子已能做短距離的運動，使晶格畸變程度大為減輕，從而使內應力大大下降。但金屬組織無明顯變化，所以機械性能變化不大，這個階段稱為回復階段，也稱去內應力退火。

2、再結晶

冷變形金屬加熱至較高溫度時，由于原子活動能力增強，形成一些晶格方位與變形晶粒不同，內部缺陷較少的等軸（各方向直徑大致相同）小晶粒。

這些小晶粒不斷向周圍的變形組織中擴展長大，直到金屬的冷變形組織全部消失為止，重新變形為等軸結晶，同時消減其應力，這個過程稱為金屬的再結晶。

冷變形金屬經過再結晶，將由于冷變形而產生的晶格畸變等缺陷及內應力完全消除，因而強度、硬度下降，導電率增加，塑性和韌性大大提高，冷加工硬化狀態完全得以消除。

3、聚集再結晶

冷變形金屬在剛完成再結晶過程時，一般都能獲得細小而均勻的新的等軸晶粒。隨著加熱度過分提高，或者保溫時間過分延長，再結晶后的晶粒還要互相吞并而長大，使晶粒變粗，機械性能也相應惡化，這個過程稱為聚集再結晶。

這種粗晶粒金屬的機械性能也相應變壞。所以過高的加熱溫度或過長的保溫時間均能引起金屬“過燒”或“過熱”。導致強度，特別是塑性和沖擊韌性降低，引起脆斷。