1、冷变形金属加热时组织变化
回复阶段：显微组织几乎看不出变化，晶粒仍保持伸长的纤维状；
再结晶阶段：变形的晶粒内部开始出现新的小晶粒，随着时间的延长，新晶粒不断出现并长大，这个过程一直进行到塑性变形后的纤维状晶粒完全变为新的等轴晶粒；
晶粒长大阶段：新的晶粒逐步相互吞并而长大，晶粒长大到一个较为稳定的尺寸。
2、变形金属加热时储存能及内应力的变化
加热进程中，原子具备了足够活动能力，将向能量较低的平衡位置迁移，内应力得以松驰，储存能逐渐释放出来。回复阶段第一类内应力可以大部分或全部得以消除，第二类或第三类内应力只能消除一部分，经再结晶后，内应力可完全消除。
3、机械性能变化
回复阶段，硬度、强度略有下降，塑性有所提高，但变化很小。再结晶阶段硬度与强度显著下降，塑性大大提高。推知：回复阶段位错密度减小有限，再结晶阶段位错密度显著下降。
4、其它性能变化
回复、再结晶时电阻变化都较显著。加热温度升高，电阻不断下降。（原因电阻与点缺陷有关，点缺陷引起的晶格畸变使电子产生散射，比位错散射作用强烈。可知回复阶段点缺陷密度显著降低，金属密度不断增加，应力腐蚀倾向减小。
亚晶粒尺寸，回复阶段的前期，变化不大，后期，接近再结晶温度时，亚晶粒尺寸显著增大。
5、回复过程的特征
回复过程中组织不发生变化，仍保持变形状态伸长的晶粒；
回复过程中使变形引起的宏观第一应力全部消除，微观第二应力部分消除；
回复过程中一般力学性能变化不大，强度、硬度仅稍有降低，塑性稍有提高，某些物理性能有较大的变化，电阻率显著降低，密度增大；
变形储能在回复阶段部分释放。
6、回复过程的机制
回复过程分为：低温回复、中温回复、高温回复
低温回复（0.1～0.3TmK）：与与空位变化有关，变形中，形成过饱和的空位，低温回复时过饱和的空位消失，空位的消失是由于空位与位错、晶界、间隙原子以及空位本身结合、交互作用的结果。空位消失，物理性能如电阻率显著降低，密度增大，而对力学性能影响不大。
中温回复（0.3～0.5TmK）：中温回复涉及异号位错的对消和位错密度的变化。同一滑移面上的异号位错在热激活作用下，相互吸引，会聚而消失。不在同一滑移面上的异号刃型位错则通过空位凝聚消除半原子面或空位逃逸制造半原子面而消失。密排六方单晶体力学性能回复大，而对面心或体心立方回复时力学性能回复小。
高温回复（>0.5TmK）：主要机制是多边形化。因原始变形状态位错组态不同，多边形化分为稳定多边形化和再结晶前多边形化。
稳定多边形化在同号刃型位错沿滑移面上塞积而导致点阵弯曲的晶体中发生，回复过程中发生位错的运动和重排，位错由沿滑移面的水平排列转变为沿垂直滑移面的排列，形成位错壁，组成亚晶界，亚晶界将弯曲变形晶体分割成具有低界面曲率、小角位向差的小晶块，即形成亚晶。稳定多边形化驱动力是来自位错应变能的降低。
稳定多边形化的过程分三个阶段：
①单个位错的攀移和滑移，形成亚晶界。
②亚晶界合并形成Y结点，是多边形化的进一步发展。亚晶界的合并通过位错的滑移和攀移。
③Y结点移动，亚晶长大，完成多边形化。
再结晶前多边形化是在变形后具有位错胞结构的晶体中发生，变形后位错分布不是均匀的，而是塞积在位错胞壁，当加热发生多边形化过程时，通过螺位错的交叉滑移和刃位错的攀移，引起位错的重新分布和部分消失以及位错胞壁的平直化，形成具有相当高曲率较平直的亚晶界。
小变形下不形成位错胞结构，发生稳定多边形化；大变形下，形成位错胞结构，回复中发生再结晶前多边形化。稳定多边形化结构稳定，亚晶界不易迁移，不能成为再结晶的核心，并且释放储能，降低驱动力阻碍以后的再结晶。而再结晶前多边形化所形成的亚晶，具有高的迁移率，因而可成为再结晶核心而促进再结晶过程。
有利于多边形化过程的因素：较高的温度（易于原子扩散和位的攀移）、高的金属的纯度和高的层错能。
7、再结晶过程的特征
1）组织发生变化，由冷变形的伸长晶粒变为新的等轴晶粒；
2）力学性能发生急剧变化，强度、硬度急剧降低，塑性提高，恢复至变形前状态；
3）变形储能在再结晶过程中全部释放。三类应力消除，位错密度降低。
8、再结晶过程机制
再结晶过程新晶粒的形成是通过生核和核心长大两个基本过程。
1)晶界凸出形核
当预先变形量较小时,再结晶是在原晶界处生核。多晶体的变形具有不均匀性，不同晶粒的变形不同，变形大的晶粒具有高的位错密度，变形小的晶粒位错密度低。不同变形程度和位错密度的两个晶粒被晶界所分开，在一定能量条件下，局部毗邻低位错密度区的晶界AB段，可以扩张至高位错密度的晶粒，晶界扫过区域，位错密度头小，能量降低，成为低畸变或无畸变区，经一定时间，晶界扫过形成的低畸变区达到一定尺寸，即成为稳定的再结晶核心。
形成再结晶核心的条件是：当晶界扩展时能量可以降低。晶界弓出生核的实质是晶界的迁移。扩展的能量条件是：R＞2γ/△ES。稳定再结晶核心的临界尺寸为：弓出晶界最小的曲率半径R*＞2γ/△ES。相应再结晶核心为半球形。在晶界弓出至半球形以前的扩张阶段即为形核孕育期。
2）亚晶转动、聚合形核
当预先形变量较大或材料层错能较高时，再结晶形核采取亚晶转动、聚合的方式，通过再结晶前多边形化，形成较小的亚晶，亚晶界曲率不大，不易迁移但某些亚晶界中位错可通过攀移和交滑移而迁出，使亚晶界消失，相邻亚晶转动，位向接近而聚合成为更大的亚晶，消失的位错进入邻近的亚晶界中，使与周围亚界位向差增大，当小角亚晶界转变有大角晶界，并达到形核的临界尺寸时，即成为再结晶核心，亚晶转动聚合形核机制。
3）亚晶界迁移、亚晶长大形核
当形变量大或材料层错能较低时，再结晶核心也是在再结晶前多边形化所产生的无应变较大亚晶的基础上形成的。由于变形大，位错密度高，亚晶界曲率大，易于迁移。亚晶界迁移中清除并吸收其扫过相邻亚晶的位错，使亚晶界获得更多位错，与相邻亚晶取向差增大 变为大角晶界，当大角晶面达到临界曲率半径。便成为稳定再结晶核心。
9、影响形核率因素
变形程度：预先变形量越大，N越大。变形程度大，储能增大，临界尺寸减小，形核数多。
材料纯度：材料纯度低，杂质原子多，对形核率有两方面影响：一方面阻碍变形，使变形储能增大，增加形核率；另一方面因杂质原子在界面处偏聚，阻碍形核时的界面迁移以及杂质原子钉扎位错阻碍位错攀移和亚晶的长大，使再结晶核心不容易形成，而降低形核率。
晶粒大小：晶粒细小，增大变形阻力，相同变形量下，位错塞积、畸变区增多，变形储能增高；另外细晶晶界面积大，生核区域多，这两个因素均使形核率增大。
温度：温度升高，位错攀移容易，亚晶界容易迁移长大，亚晶也容易转动、聚合发展成为再结晶核心，从而使形核率增大。
10、影响再结晶温度的因素
①预先变形程度：金属的变形程度增大，冷变形储能增加，使形核率和长大速度都老大，再结晶容易发生，故再结晶温度降低。变形量增大到一定程度，再结晶温度基本稳定，变化不大。
②杂质和微量元素：微量溶质原子，可提高再结晶温度材料越纯，再结晶温度越低。
③原始晶粒大小：原始晶粒细小，晶界增多，提供更多的有利生核的区域，此外，细晶粒金属有更大的形变抗力，相同变形度下，变形储能高，再结晶驱动力大。因此，细晶粒容易发生再结晶，使再结晶温度降低。
④退火时间：随退火时间增加，再结晶温度下降。
⑤第二相粒子：第二相粒子存在即可促进又可阻碍再结晶。促进时再结晶温度低，阻碍时再结晶温度高。促进作用是因为第二相粒子阻碍位错运动，引起位错塞积，增加位错密度和变形储能，使再结晶驱动力增大。阻碍作用是因为加热再结晶退火时，第二相粒子的存大会阻碍位错重排构成亚晶界并发展成大角晶界的再结晶生核过程，和阻碍大角晶界迁移的再结晶核心长大过程。当第二相粒子直径和间距较大时促进作用主导作用；当第二相粒子直径和间距较小时，阻碍作用主导。
11、影响再结晶后晶粒大小的因素
预先变形程度：临界变形度是刚刚开始得以发生再结晶并形成粗大晶粒的变形度。变形量增大，晶粒变细。
退火温度：对晶粒大小只有较弱的影响。
原始晶粒大小：原始晶粒细小，得到较小细小的新晶粒。
微量溶质原子（杂质原子）：微量溶质原子存大提高变形抗力，并阻碍界面迁移，因而再结晶后得到较小的晶粒。
12、影响晶粒长大因素（影响界面迁移率的速度）
温度：温度影响界面迁移速度，温度越高，界面迁移速度越大，因而晶粒长大速度也越快。
时间：正常晶粒长大时，一定温度下，平均晶粒直径随保温时间的平方根而增大。
第二相粒子：第二相粒子对界面迁移有约束力，阻碍界面迁移、晶粒长大。粒子尺寸越小，粒子的体积分数越大，极限的平均晶粒尺寸也越小。
表面热蚀沟：金属在高温下长时间加热时，晶界与表面相交处为达到表面张力间的相互平衡，以趋向于热力稳定状态，将会通过表面原子的扩散过程形成热蚀沟。
相邻晶粒的位向差：晶界的界面能与相邻晶粒间的位向差有关，小角度晶界的界面能小于大角度晶界，固小角度的移动速度小于后者。
13、金属的热变形
金属在再结晶温度以上进行的加工、变形。热变形的实质是变形中形变硬化和动态软化同时进行的过程，形变硬化为动态软化所抵消，因而不显示加工硬化作用。
14、热变形引起组织、性能的变化
1）改善铸造状态的组织缺陷
铸造材料的某些缺陷（如气、疏松）在热变形时左部分可被焊合，使组织致密性增加，铸态粗大的柱状晶通过变形和再结晶被破坏，形成细小的等轴晶；铸态组织中的偏析通过热变形中的高温加热和变形使原子扩散加速而减少或消除。其结果使材料的致密性和机械性有所提高，因此材料经热变形后较铸态有较佳的机械性能。
2）热变形形成流线，出现各向异性
铸态组织中夹杂物一般沿晶界分布，热加工时晶粒变形，晶界夹杂物也承受变形，塑性夹杂被拉长，脆性夹杂被打碎成链状，都沿变形方向分布，晶粒发生再结晶，形成不同于铸态的新的等轴晶粒，而夹杂仍沿变形方向呈现纤维状分布，这种夹杂的分布叫流线。由一条条流线勾划出来的组织，叫纤维组织。流线形成使金属的机械性能出现各向异性，沿纵向取样，钢材料机械性能高，而横向机械性能差。
3）带状组织的形成
复相合金中的各个相，在热加工时沿着变形方向交替地呈带状分布，称为带状组织。如热变形后亚共析钢中的铁素体和珠光体成条带状分布。
亚共析钢中条带组织形成的原因有两种，一是在两相区温度范围内变形，铁素体沿奥氏晶界析出后变形伸长，再结晶后奥氏与铁素体变形成等轴晶粒，但其分布成条带状；另一情况是铸锭中存在着偏析元素和夹杂，变形后夹杂物形成流线，可作为冷却时铁素体析出的核心，使铁素体与珠光体成条带状分布，微观分析可看到铁素体中夹杂的存在。
防止带状组织：一是不在两相区变形，二是减少夹杂元素含量，三是采用高温扩散退火，消除元素偏析。
4）热变形冷却后的晶粒变化
采用低的变形终止温度、大的最终变形量和快的冷却速度，可得到细小晶粒，加入微量合金元素，阻碍热变形发生的静态再结晶和晶粒长大。
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