当温度升高到某一温度（准确地说是某一较窄的温度范围），塑性变形金属的力学性能和理化性能急剧变化，加工硬化完全消除，性能恢复到塑性变形之前的状态；显微组织也发生显著改变，由严重畸变拉长的晶粒重新变为完全无畸变的等轴晶粒，这就是再结晶。

试验观察发现，再结晶是先形成一个无畸变的晶核，然后晶核通过吞噬形变基体逐渐长大的过程，如图4.14所示。当大量再结晶晶核长大，彼此相遇，完全吞噬掉形变基体之后，再结晶过程结束，继续保温则会过渡到再结晶晶粒长大阶段。因此，再结晶过程类似于凝固结晶过程，都分为形核和长大两个阶段。需要注意的是，结晶是温度低于凝固温度时液相转变为固相的过程，转变驱动力固相和液相的吉布斯自由能的差值；而再结晶前后，金属的晶体结构和化学成分没有发生变化，所以再结晶不是相变过程，其驱动力为形变基体的弹性畸变能。

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图4.14　再结晶过程示意图

再结晶形核过程需要克服较大的能垒，所以在位错密度比较高、晶格畸变严重的位置（如晶界、剪切带等）产生，因为这些区域储存能高，原子重排形成无畸变晶格的驱动力大，否则难以进行。晶核的长大过程是通过原子的扩散，迁移到能量较低的平衡位置，造成再结晶晶粒与形变基体的界面逐渐迁移，最终形变基体完全消失。

再结晶过后，材料重新形成了无畸变的等轴晶粒，完全消除了三类残余应力，这个过程称作“再结晶退火”。工程上常通过再结晶退火，消除材料的加工硬化，以便进一步加工成型。例如，在冷拉钢丝时，如果总形变量很大，中间要安排几次再结晶退火消除加工硬化，以便进一步拉拔。