第10章的变形与回复再结晶概述.ppt

第二类：铜、铜合金，镍及镍合金，金、银及其合金，奥氏体钢，以及高纯度铁等。 这类材料中，大部分具有面心立方结构，低的层错能。共同特点是位错的交滑移和位错攀移困难得多。由于难以通过位错交滑移和位错攀移进行动态回复，在一定的应力和温度条件下，变形过程中就会积累到足够高的局部位错密度的差别，导致发生动态再结晶。 因此，这类金属与合金在热变形过程中发生的软化主要来自动态再结晶。 和冷变形金属的再结晶一样，动态再结晶也是通过形成新的大角度晶界及其随后移动的方式来进行的。但是，持续的变形却使动态再结晶所形成的晶粒中出现缠结位错的亚结构。静态再结晶晶粒中则没有缠结位错。 动态再结晶出现条件： 具有低、中层错能的金属，回复过程较慢，热加工时，动态回复未能同步抵消加工时位错的增殖积累，超过某一临界形变量后发生动态再结晶。动态再结晶时，大量位错被再结晶核心的大角度界面推移而消除，当这样的软化过程占主导地位时，流变应力下降，应力-应变曲线出现峰值。 2、第二类合金在热变形中的应力应变曲线 热变形过程中发生再结晶的应力-应变曲线形状取决于应变速率。 ?在高应变速率下，曲线上有一个峰值，可分为三个阶段： I为应变硬化加工阶段，此时变形低于临界变形度，所以不发生再结晶。 II为开始发生动态再结晶阶段，当应力大到σmax之前，硬化效应大于软化效应，应力大到σmax之后，再结晶加快，软化效应为主，曲线开始下降。 III为稳定流变阶段，应变硬化和再结晶软化达到平衡，出现稳态流变，应力-应变曲线呈水平状。 ?在低应变速率时，应力-应变曲线上出现较多的峰值。 I为应变硬化加工阶段，曲线斜率（即应变硬化率）随应变速率降低而减小。 II为开始发生动态再结晶阶段，但由于应变速率低，应变硬化与动态再结晶软化达不到平衡，因而不出现稳定流变阶段。在第一个峰值之后，重新出现以硬化为主的和以软化为主的第二个峰值。以至重复到热变形结束。 亚动态再结晶 在动态再结晶进行过程中，若中断热变形，材料仍处于高温，动态再结晶过程仍可以继续。称为亚动态再结晶。 中断热变形后，静态回复、静态再结晶和亚动态再结晶都会使材料软化。哪一项的贡献大，则取决于变形程度。 ?变形量小时，只有静态回复起作用； ?变形量大时，静态回复和静态再结晶都起作用； ?变形量非常大时，仅静态回复和亚动态再结晶起作用。 二、热加工后金属的组织和性能 1、改善铸造组织缺陷 ?铸造组织往往含有缩松、气孔等缺陷，热变形时被压合消除。 ?铸态组织(晶粒)粗大，通过变形和再结晶变成细小的等轴晶。 ?改善铸态组织中的成分偏析，提高成分均匀性。 以上这些都对提高力学性能有利。因此，材料经热变形后，虽然没有应变硬化，但力学性能明显提高。 2、形成纤维组织，出现各向异性 由于铸态组织中的夹杂物多分布在晶界处，热变形时被拉长或打碎成为链状，都是沿变形方向呈纤维状分布。这些夹杂物很稳定，再结晶时仍能保留下来。 纤维组织使材料呈现各向异性。 纤维组织稳定性很高，一旦形成就不易消除。纤维组织使金属具有各向异性，结构设计或机械加工时要注意合理应用。 拉应力平行于纤维组织、剪应力垂直于纤维组织——合理 3、带状组织的形成 热变形后亚共析钢中的铁素体和珠光体成带状分布，称为带状组织。 带状组织也使材料具有各向异性，并且破坏材料的切削性能，应避免和消除。 产生的原因： 在两相区温度变形。加热时铁素体沿奥氏体晶界析出，变形时伸长，动态再结晶后奥氏体与铁素体都变成等轴晶，但它们分布成条带状。 2) 铸锭中存在的夹杂，变形后夹杂物成流线(纤维状)，可以作 为冷却时铁素体析出的结晶核心，使铁素体和珠光体成带状 分布。 铸锭中存在大量的偏析元素，常富集于晶界处，变形时沿变 形方向伸展，也成带状分布。这些元素可提高γ? α相变温度，因而冷却时铁素体首先沿这些地方析出，形成带状分布。 4、热变形后的晶粒变化 终止热变形时的温度、总变形量和热变形后的冷却速度，决定了热变形后晶粒的大小。合理控制这些因素，就可以得到细小的晶粒，从而获得高的力学性能。 采用低的终止变形温度，大的变形量，快的冷却速度，可以得到细小的晶粒。 三、超塑性 有些合金(如Ti-6Al-4V和Zn-23Al等)经过特殊的热处理和加工后，在外力作用下可能产生异乎寻常的均匀变形(某些材料在特定变形条件下呈现的特别大的延伸率，其延伸率高达1000%)，这种行为称为超塑性。对具有超塑性的材料，只用一个模具或少数几个模具就可将合金成形为非常复杂的形状。 按产生超塑性的冶金因素不同，可将其分为两类：（1）微晶超塑性（组织超塑性）， （2）相