金属及热处理05形变热处理篇范例.ppt

* 五、形变热处理 1、 概述 2、 低温形变热处理 3、 高温形变热处理 4、 预形变热处理 5、 综合形变热处理 6、 基体有多型性转变合金的形变热处理（略） 五、形变热处理 1、 概述 （1）概 念 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。 （2）处理对象——热处理可强化合金（时效强化型合金，如Al等有色合金， 和基于其它固态相变（马氏体相变）型的合金，如钢铁） 形变热处理的分类：按温度分低温形变热处理和高温形变热处理（预形变形变热处理、综合形变热处理）； 按相变分时效性和马氏体型。 （3）变形? 缺陷?相变的关系（相互影响） 塑性变形→合金内部晶体缺陷变化（如位错、层错、亚晶界、空位等亚结构）。 即，缺陷增加，且分布改变。（如位错，密度增加，形成位错网，位错网胞等） 缺陷引入的影响—— i、产生亚结构强化（位错增加——加工硬化；亚晶产生——细晶强化）； ii、脱溶物分布均匀，位错均匀性显然优于晶界，脱溶物形核均匀； iii、亚结构（尤其是亚晶界）分散应力集中，减小晶界断裂的可能性。 脱溶相对缺陷的影响—— i、亚结构分布均匀； ii、亚结构稳定（阻碍运动、钉扎） 因此，形变热处理不是简单的形变强化与相变强化的叠加。另外，如果在变形过程中或后续热处理过程中缺陷（亚结构）消失，在脱溶相变中没有起作用，就失去了形变热处理的意义。 （4）实质 产生缺陷，形成亚结构，改善脱溶产物的分布状态（或相变后组织状态），从而使材料性能 优于形变强化和时效强化。 （5）获取亚结构的方法 i、冷变形——位错增殖，形成位错网、位错网胞； ii、回复退火——冷变形金属发生回复，产生亚晶界、多边化或胞状亚结构等； iii、热变形——变形温度、速度、程度变化，可能发生动态回复、 动态再结晶、亚动态再结晶，有时后续加热时发生静态回复与再结晶。如果防止再结晶（静态（形变后再加热）、动态（形变过程中）、亚动态（形变后余热）），也可以获得亚晶界等亚结构。 脱溶相 缺陷 稳定 提供形核处 冷、温、热变形给金属带来的组织影响 冷变形 (1)纤维组织 (2)变形织构 (3) 晶体畸变与缺陷 （储能蓄积） ——点缺陷、位错、亚晶界、堆垛层错等以及位错缠结、位错网胞等亚结构 回 复——储能降低，能量再分配， 主要是空位、位错等运动、重布的过程； 再 结 晶——储能差消失，无结构、成分的改变，仅伴随着缺陷运动与消失，是一种组织变化。 晶粒长大——晶粒以小吃大，即，界面能下降的过程。 有利于形变热处理的： (1)空位 ——自然时效，GP区； (2)位错（缠结、网胞等） ——低温人工时效，GP区、亚稳相（较不稳定的）等； (3) 亚晶界（层错、孪晶界等） ——较高温人工时效，亚稳相（较稳定的）等； (4) 晶界（再结晶和晶粒长大） ——高温人工时效，稳定相； 温、热变形 (1)纤维（带状）组织 (2)变形织构 (3) 晶体畸变与缺陷 （储能蓄积） (4)动态回复与再结晶 （储能释放） (5)不同变形温度软化机制不同，所得组织不同 动态回复——储能增加与降低、位错增殖与消失、位错交滑移、攀移而重组，未发生再结晶的晶粒延长，发生动态多边化的过程； 动态再结晶——储能差消失，位错密度强烈下降，晶内亚结构不均匀，形成锯齿状晶界，原始晶粒周围出现新晶粒，晶粒为等轴的。 亚动态再结晶——在热变形终了后已开始的动态再结晶的继续发展（终了后余热可驱动亚动态再结晶、静态回复与再结晶） 有利于形变热处理的： (1)空位（在较低的温度下温变形） ——自然时效，GP区； (2)位错（温变形） ——低温人工时效，GP区、亚稳相（较不稳定的）等； (3) 亚晶界（不驱动动态再结晶的热变形） ——较高温人工时效，亚稳相（较稳定的）等； (4) 晶界（再结晶和晶粒长大） ——高温人工时效，稳定相； 金属在一定温度下热变形过程三种软化过程与变形程度的关系图 金属热变形过程动态和静态过程综合图（挤压） 金属热变形过程动态和静态过程综合图（轧制） 时效强化型合金的低温形变热处理由如下基本形式 2、时效强化型合金的低温形变热处理 在时效前进行冷变形。 （1）典型工艺 如图所示。 （2）冷变形的作用 i、 空位产生、位错增殖 ii、 破碎晶粒，形成纤维组织 iii、平衡内应力 组织分析： 冷变形引入大量的空位（团）和位错（形成位错