工程材料-第五章_金属的塑性变形与再结晶解析.ppt

主要内容： 金属的塑性变形 塑性变形对金属组织和性能的影响 回复与再结晶 金属的热加工 冷变形金属在不同加热温度时 组织和性能的变化 第五章 金属的塑性变形与再结晶－§5.3 回复与再结晶 第三节　回复与再结晶 一、冷变形金属在加热时 　 的组织和性能变化 　金属经冷变形后，组织处于亚稳定状态，有自发恢复到变形前状态的倾向。但在常温下，原子扩散能力小，亚稳定状态可以维持相当长时间。加热可以增加原子扩散能力，金属将依次发生回复、再结晶和晶粒长大。与此同时，变形金属的组织与性能也发生相应的变化。 一、回复（Recovery） 　冷变形金属在较低温度加热时，在光学显微组织发生改变前所产生的某些亚结构和性能的变化过程称为回复。 　1.组织、结构方面 　　①显微组织没有明显变化。 　　②亚结构发生一定的变化，表现为晶体缺陷数量减少。 　　　空位与间隙原子的合并、同一滑移面上的异号位错相互抵消。 第五章 金属的塑性变形与再结晶－§5.3 回复与再结晶 空位与间隙原子的合并 同一滑移面上的异号位错相互抵消 　2.性能方面 　　①力学性能没有明显变化。 　　　强度和硬度略有下降，塑性和韧性略有升高。 　　②内应力和电阻率明显降低。 　3.工业应用 　 去应力退火（Stress-relief Annealing）： 　 将已经加工硬化的金属在较低的温度下加热，使其内应力基本消 除，同时保持加工硬化的工艺方法。 举例： 冷卷弹簧制品，在成型后进行一次250～300?C的低温加热，充分消 除残余内应力，稳定尺寸，改善性能。 第五章 金属的塑性变形与再结晶－§5.3 回复与再结晶 二、再结晶（Recrystallization） 　冷变形金属在加热到一定温度后，在已变形组织中重新产生无畸变的新晶粒，性能发生明显的变化，并恢复到完全软化状态的过程称为再结晶。 　1.组织、结构方面 　　①变形的晶粒完全恢复为等轴状晶粒。 　　②晶体缺陷数量明显减少。 　 第五章 金属的塑性变形与再结晶－§5.3 回复与再结晶 加热前 625℃加热 （不完全再结晶） 670℃加热 （完全再结晶） 　2.性能方面 　　①强度和硬度显著下降，塑性和韧性显著升高。 　　②冷变形时的加工硬化完全消失，金属恢复到变形前的性能。 　　③内应力基本被消除。 3.工业应用 　 再结晶退火（Recrystallization Annealing）： 　将已经加工硬化的金属加热到再结晶温度以上，使其发生再结晶，以消除加工硬化的工艺方法。 举例： 冷拉钢丝时，每拉拔一次，中间均进行再结晶退火，消除加工硬化，以便于下一次拉拔。 第五章 金属的塑性变形与再结晶－§5.3 回复与再结晶 　4.再结晶的驱动力 再结晶的驱动力来自冷变形所产生的储存能，即点阵畸变能。 　再结晶过程也是一个形核和长大的过程。在温度作用下，再结晶的核心（晶核）在变形造成的最大畸变处形成，随后进一步长大，最终全面替换畸变的晶粒，金属组织重新恢复成无畸变的等轴晶。 　5.再结晶温度 　冷变形金属发生再结晶的最低温度。 　再结晶不是一个恒温过程，没有恒定的转变温度。因此，再结晶温度的意义是开始发生再结晶的温度，即在畸变的晶粒中产生无畸变等轴晶粒的最低温度。 　纯金属的再结晶温度：T再≈0.4Tm（K） 　6.再结晶与重结晶（相变）的区别　　　　 　　 本质区别在于是否发生晶体结构和化学成分的变化。 再结晶过程没有，重结晶（相变）过程有。 　 第五章 金属的塑性变形与再结晶－§5.3 回复与再结晶 三、晶粒长大（Grain Growth） 　冷变形金属在再结晶结束后，继续升高温度或延长保温时间，晶粒就会不断长大，这一过程即称为晶粒长大。 　晶粒的长大是通过晶界迁移进行的，是大晶粒吞并小晶粒的过程。 　晶粒粗大会使金属的强度，尤其是塑性和韧性降低。 　 晶粒长大的类型： 　　①正常长大 　　　随温度升高或保温时间延长，晶粒 　　均匀连续地长大。 　　②反常长大（二次再结晶） 　　　晶粒不均匀不连续地迅速长大。 　 第五章 金属的塑性变形与再结晶－§5.3 回复与再结晶 硅铁二次再结晶的反常晶粒 四、影响再结晶后晶粒度的因素 　1.加热温度和保温时间　　　　 加热温度越高、保温时间越长，晶粒越粗大。 其中温度的影响尤其显著。 　2.变形程度 　　①变形量较小 不发生再结晶，晶粒保持原状、大小。 　　②变形量达到2～10% 再结晶后的晶粒异常粗大。 　　　2～10%的变形量称为临界变形度。 　　③变形量超过临界变形度 随变形程度的增加，晶粒细小而均匀。 　 第五章 金属的塑