金属学与热处理7.金属及合金的回复与结晶(下)解析.ppt

本章知识结构 回复阶段：显微组织仍为纤维状，无可见变化； 再结晶阶段：变形晶粒通过形核长大，逐渐转变为新的无畸变的等轴晶粒。 晶粒长大阶段：晶界移动、晶粒粗化，达到相对稳定的形状和尺寸。 回复 回复是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。如空位与其他缺陷合并、同一滑移面上的异号位错相遇合并而使缺陷数量减少等。 回复的组织性能变化 低温回复（～0.1Tm） 变形金属在较低温度下加热时所发生的回复过程称为低温回复。此时因温度较低，原子活动能力有限，一般局限于点缺陷的运动，通过空位迁移至晶界、位错或与间隙原子结合而消失，使冷变形过程中形成的过饱和空位浓度下降。对点缺陷敏感的电阻率此时会发生明显下降。 中温回复（0.1 ～ 0.3Tm） 变形金属在中等温度下加热时所发生的回复过程称为中温回复。此时因温度升高，原子活动能力也增强，除点缺陷运动外，位错也被激活，在内应力作用下开始滑移，部分异号位错发生抵消，因此位错密度略有降低。 高温回复（～0.3 Tm） 变形金属在较高温下，变形金属的回复机制主要与位错的攀移运动有关。这时同一滑移面上的同号刃型位错在本身弹性应力场作用下，还可能发生攀移运动，最终通过滑移和攀移使得这些位错从同一滑移面变为在不同滑移面上竖直排列的位错墙，以降低总畸变能。 回复机制与性能的关系 内应力降低：弹性应变基本消除； 硬度、强度下降不多：位错密度降低不明显，亚晶较细； 电阻率明显下降：空位减少，位错应变能降低。 去应力退火 降低应力（保持加工硬化效果），防止工件变形、开裂，提高耐蚀性。 当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开始发生变化，由破碎拉长的晶粒变为完整的等轴晶粒。 这种冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程称再结晶。 晶核的形成 长大 再结晶温度及其影响因素 再结晶温度的影响因素 预先变形度 预先变形度的影响，实质上是变形均匀程度的影响。 当变形度很小时，晶格畸变小，不足以引起再结晶。 当变形达到2~10%时，只有部分晶粒变形，变形极 当超过临界变形度后，随变形程度增加，变形越来越均匀，再结晶时形核量大而均匀，使再结晶后晶粒细而均匀，达到一定变形量之后，晶粒度基本不变。 再结晶退火温度 再结晶退火温度对刚完成再结晶时的晶粒尺寸影响较小，但是提高再结晶退火温度可使再结晶速度加快，临界变形量减小。形变量、退火温度以及再结晶后晶粒尺寸的关系构成了再结晶图。 原始晶粒大小：晶界附近区域的形变情况比较复杂，因而这些区域的局部储存能较高，使晶核易于形成。细晶粒金属的晶界面积大，所以储存能高的区域多，形成的再结晶核心也多，故使再结晶后的晶粒尺寸减小。 杂质：金属中杂质的存在可提高强度，因此在同样的形变量下，杂质将增大冷形变金属中的储存能，从而使再结晶时的G/N值增大。另一方面，杂质对降低界面的迁移能力是极为有效的，它会降低再结晶完成后晶粒的长大速率。金属中的杂质将会使再结晶后的晶粒变小。 再结晶完成后，若继续升高加热温度或延长保温时间，将发生晶粒长大，这是一个自发的过程。 恢复变形能力 改善显微组织 消除各向异性 提高组织稳定性 再结晶温度：T再＋100～200℃。 7.5 金属的热加工 冷加工：在再结晶温度以下的加工过程。 热加工：在再结晶温度以上的加工过程。 热加工温度：T再T热加工T固－100～200℃。 如 Fe 的再结晶温度为451℃，其在400℃ 以下的加工仍为冷加工。而 Sn 的再结晶温度为-3℃，则其在室温下的加工为热加工。 热加工时产生的加工硬化很快被再结晶产生的软化所抵消，因而热加工不会带来加工硬化效果。 金属的冷热加工 热加工时，硬化过程与软化过程是同时进行的，按其特征不同，可分为下述五种形式： (1) 动态回复 (2) 动态再结晶 （1）、（2）是在温度和负荷联合作用下发生的。 (3) 亚动态再结晶 (4) 静态回复 (5) 静态再结晶 （3）、（4）、（5）是在变形停止之后，即在无负荷作用下发生的。 真应力——真应变曲线 微应变阶段：热加工初期，高温回复尚未进行，晶体以加工硬化为主，位错密度增加。因此，应力增加很快，但应变量却很小(1%)。 均匀阶段：晶体开始均匀的塑性变形，加工硬化逐步加强。同时动态回复逐步增加，其造成的软化 热加工后的晶粒沿变形方向伸长，同时，晶粒内部出现动态回复所形成的等轴亚晶粒。 亚晶尺寸与稳态流变应力成反比，并随变形温度升高和变形速度降低而增大。 是位错的攀移和交滑移，攀移在动态回复中起主要的作用。 层错能的高低是决定动态回复进行充分与