第八章 形变热处理..ppt

形变诱导铁素体相变 控制轧制和控制冷却影响A/F相变模式 中南大学 金属材料热处理 MSE___材料科学与工程学院 第八章 形变热处理 8.1 热变形时金属的组织变化 8.2 时效型合金的形变热处理 8.3 马氏体型合金的形变热处理 概 述： 将塑性变形的形变强化与热处理时的相变强化结合，使成型工艺与最终性能统一起来。缺陷与相变相互作用！ 在塑性变型中，合金内部缺陷（以位错为主）增加，且晶体缺陷分布发生改变 若有相变，则相变与缺陷的相互影响，不是简单的形变强化与相变强化的叠加，也不是任何变形与热处理的简单组合 形变热处理与常规热处理相比，具有高密度位错和亚结构（亚晶） 实质：亚结构强化 Yield strength: 400~600MPa or higher for some aluminum alloys! An example: AA6061---Al-Mg-Si series Effect of thermomechanical treatment on alloy properties 17 429/464 393K Water quenched WQ-ECAP/6 passes+LT aging 7.4 455/489 393K Water quenched WQ-HRDSR/1 pass-LT aging 5 --/340 RT Fully annealed ECAP/8 passes ~15 280/-- RT Fully annealed ECAP/6 passes 5 --/363 RT Fully annealed ARB/8 passes --- 255/263 RT Fully annealed ARB/3 passes Elongation (%) YS/UTS (MPa) Processing Temperature H-T before SPD SPD method SPD: 强变形 ARB: 多道叠轧 HRDSR: 高比值差分轧制 Different microstructures for AA6061 after different processes: 803K for 4hr—WQ or FC—HRDSR(--aging at 373K), with the roll surfaces was maintained at 413K through the whole HRDSR process. FC: furnace cooling; HRDSR: High-ration differential speed rolling; WQ: water quenching. Ys=455MPa, UTS=489MPa Ref: W.J. Kim et al., Mater. Sci. Eng. A 520(2009),23-28. EBSD images AA6061: (a) FC-HRDSR (as received), (b) WQ-HRDSR, (c) WQ-HRDSR-aging at 373K for 48hr, (d) WQ-HRDSR-aging at 373K for 48hr (RD-ND plane), (e) precipitates, ?’ and/or ?’’ , (f) other particles! Ref: Mater. Sci. Eng. A 520(2009), 23-28. 8.1 热变形时金属的组织变化 变形速度、变形程度、温度不断变化； 合金、变形方式、设备---应力-应变图 热变形过程中与热变形完成后的结构变化 动态回复：边加工边回复 动态再结晶：加工与再结晶同时发生 静态恢复与再结晶 亚动态再结晶： 回复与再结晶过程（造成一定软化） 热变形中组织变化复杂，不是单纯再结晶：动态的！ 热变形对应于位错可以攀移的温度：0.5Tm 动态回复 热变形时，回复机制：位错交滑移、攀移。多次动态多边化，使位错密度恒定。 位错密度急剧增加阶段---加工硬化大。稳定阶段，即回复导致的消失与加工导致的增加平衡。在热作用下，位错组合成亚晶即多边化（亚晶等轴状）。 775OC测定的Zr-0.7Sn合金在不同应变速率下的应力—应变曲线（动态回复） 亚晶平均直径D与温度、变形速率的关系： 可见：变形温度高、变形速率低，达到稳定变形阶段的应力越小，位错密度越小，生成的亚晶越粗！ 775OC测定的Zr-0.7Sn合金在不同应变速率下的应力—应变曲线（动态回复） 775℃测定的Zr-0.7Sn合金在不同应变速率下的应力—应变曲线（动态回复） 高层错能金属热变形时易发生位错交滑移和攀移，