如上所述，橢圓形封頭材料在經過加工變形后，會出現晶格畸變、晶格破碎、加工殘余應力等不良現象。如果金屬的加工變形是在再結晶溫度以上完成的，上述現象對材料性能的影響會在隨后的冷卻過程中得以消失和緩解。對不同的材料，不同的變形量，其消失或緩解的程度是不同的。金屬材料的淬硬性越強，制造缺陷消失或緩解的程度越低，因為此時它可能來不及恢復和改善，材料的正常相變 已經完成。故對有些材料在加工變形之后需要熱處理，有些則不需要熱處理，其原因 在于此。金屬的加工變量越大，制造缺陷恢復和改善所需要的時間越長，自然冷卻時有時可能會達不到所需要的足夠時間和溫度要求，此時也應考慮進行熱處理。對冷加工成型的產品來說，其制造缺陷沒有得到恢復和改善的溫度條件，故一般在加工后均要進行適當的熱處理。

　　橢圓形封頭金屬在加工變形后，無論是其晶格畸變、晶格破碎，還是殘余應力的存在，都使得金屬原子的勢能升高，從而使金屬材料處于不穩定狀態。一旦對材料進行加熱，提高了金屬原子的活動能力，并給予充分的“調整”時間，便會使材料的組織和性能得到恢復和改善。加工變形后進行熱處理 是經常采用的方法。

　　不同的熱處理，或者說不同的加熱溫度，對橢圓形封頭材料性能的恢復和改善是不同的，下面 來看一下不同的加熱溫度對加工變形后金屬材料性能和組織的影響。

　　當加熱溫度較低時，原子具有一定的活動能力，但活動能力不夠大，此時可造成位錯的遷移，使晶格畸變產生的晶格彈性彎曲現象得以消失，從而消除或緩解了因晶格畸變而產生的加工殘余應力。但由于此時原子的活動能力較低，使得破碎的晶粒沒有形成新的穩定的晶粒，晶格的拉長狀態也沒有改變，故金屬的組織仍處于不穩定狀態。此時金屬材料的強度和硬度略有下降，但塑性和韌性沒有太大的提高。橢圓形封頭材料的組織和性能在該溫度下的變化過程稱為回復。

　　升高加熱溫度，原子有了足夠的活動能力，使原來不規則的位錯重新排列，形成新的晶粒，或者使被拉長的晶粒重新組合而形成新的晶粒。經過一定時間后，這些新晶粒會與相鄰的晶格取向相近的其它新晶粒合并，橢圓形封頭形成穩定的正常晶粒。這一過程實際上是一個結晶過程，但由于該結晶過程只是原破碎晶粒的重新組合，并沒有發生晶格形式的變化，新晶粒的晶格形式與舊晶粒相同，故稱這種結晶形式叫再結晶。通過再結晶，加工變形后的金屬組織發生了 改變，加工變形的不良影響得到消除，材料的機械性能得到完全恢復。

　　繼續升高加熱溫度或延長加熱時間，金屬的晶粒會繼續長大，因為通過晶粒長大，晶界的面積可以減少，表面能便會降低，所以晶粒長大也是一個降低能量的自發過程。可見，管子及其元件無論是在熱處理的加熱過程，還是在熱加工的加熱過程，如果加熱溫度過高，或加熱時間過長，都產生成晶粒粗大的金屬組織，而這種組織是我們所不希望得到的組織。故控制加熱溫度和加熱時間是保證獲得內在質量較好產品的一個很重要因素。

　　回復、再結晶和晶粒長大對材料機械性能的影響如圖9-1所示。由圖中可知，橢圓形封頭變形金屬被加熱到再結晶溫度區間時，可獲得較好的綜合性能。那么再結晶溫度如何確定呢?

　　首先需要指出的是，橢圓形封頭沒有經過冷加工變形的金屬材料是不會發生再結晶的。只有經過冷加工變形，才有晶粒破碎和晶粒再生過程，也 是說才有再結晶過程。而對于熱加工變形過程，雖然它也伴隨有晶粒破碎和再生過程，但它發生在加工變形過程中和之后的冷卻過程中，若重新對它加熱已不再有再結晶發生。此時對它進行的熱處理主要是消除淬硬組織而不是使其再結晶。這部分的論述將在隨后的熱處理中介紹。

　　前文已經講到，金屬的加工變量越大，其缺陷的恢復和改善所需要的時間越長，也 是說，再結晶過程與冷加工變形的塑性變形程度有關。塑性變形程度越大，意味著晶粒破碎的程度越大，產生的位錯等晶格缺陷也越多，因而會使再結晶較早開始進行，即再結晶溫度較低。但再結晶溫度并不是隨著變形度的增加而一直減小，它存在一個極限值，在低于這個極限溫度后，既使金屬的變形度再大，再結晶也不會發生，這是因為此時的金屬沒有獲得再結晶所需要的足夠能量。再結晶溫度的極限值稱為 再結晶溫度。實驗告訴我們，各種金屬的 再結晶溫度(Tr)與其熔點(Tm)大致存在如下關系：

　　除金屬的塑性變形度對再結晶溫度有影響外，加熱的速度和時間對再結晶溫度也有影響，因為再結晶過程需要有一定的時間才能完成。增加加熱速度，會使再結晶推遲到在較高的溫度下發生。加熱保溫時間越長，原子的擴散移動進行的越充分，可使再結晶在較低的溫度下進行。對碳鋼來說，其消除橢圓形封頭加工殘余應力的高溫回火溫度一般為500℃~650℃，其再結晶退火溫度一般為680℃~720℃。

　　值得一提的是，金屬的塑性變形程度(即變形度)對金屬的晶粒度是有影響的。一般情況下，橢圓形封頭金屬的變形度越大，變形越均勻，再結晶后的晶粒便越細。當變形度較小時，由于金屬晶粒破碎較少，發生再結晶的晶粒量較少，此時金屬的晶粒度基本上仍保持原來的大小不變。如果塑性變形不均勻，再結晶發生的位置和形核數量也是不均勻的，此時晶粒容易相互合并而長大，從而形成粗大晶粒和不均勻晶粒組織而影響材料的機械性能。一般情況下，金屬的變形度為2%~10%時，容易造成金屬中的變形不均勻。在鍛制管件中經常提到的鍛造比問題，實際上 是這里所說的變形度。如果鍛造比不夠，則容易產生不良組織(粗大晶粒和不均勻晶粒組織)，故工程上對鍛件的鍛造比都有一個 小要求，例如JB4726《壓力容器用碳素鋼和低合金鍛件》標準規定：采用鋼綻鍛造時，鍛件的主截面部分的鍛造比不得小于3，采用坯料或軋制材料鍛造時，橢圓形封頭鍛件的主截面部分的鍛造比不得小于1.6。