金属在冷和热塑性加工过程中组织和性能变化规律之回复和再结晶课件.ppt

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金属在冷和热塑性加工过程中组织和性能变化规律之回复和再结晶课件

观察在不同加热温度下变化的特点,可将退火过程分为回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。 (1)回复:是指新的无畸变晶粒出现前所产生的亚结构和性能变化的阶段; (2)再结晶:是指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程; (3)晶粒长大:是指再结晶结束之后晶粒的继续长大。 2/27 冷变形金属在退火过程中显微组织的变化 3/27 冷变形金属退火时某些性能和能量的变化 加热温度 0 4/27 同一变形程度的多晶体铁在不同温度退火时,屈服强度的回复动力学曲线 一、回复 1.回复动力学 时间/min 5/27 这种回复特征可用一级反应方程式来表达: c值与温度的关系具有典型的热激活过程的特点,可由Arrhenius方程来描述: 最终得到lnt~1/T的关系式为: 6/27 2.回复机制 (1)低温回复(0.1~0.3Tm):主要与点缺陷的迁移有关。 (2)中温回复(0.3~0.5Tm):主要与位错的滑移有关。 (3)高温回复(0.5Tm):高温时,刃型位错可获得足够的能量产生攀移。 7/27 (a)多变化前刃型位错散乱分布 (b)多变化后刃型位错排列成位错壁 因此,回复退火主要是用作去应力退火,使冷加工的金属在基本上保持加工硬化状态的条件下降低其内应力,以避免变形并改善工件的耐蚀性。 8/27 二、再结晶 与回复不同,再结晶是一个显微组织重新改组的过程,驱动力是变形金属经回复后未被释放的储存能。 1.再结晶过程:形核和长大 晶界弓出形核 形核 亚晶形核 亚晶合并机制 亚晶迁移机制 9/27 长大:再结晶晶核形成后,借助界面的移动向周围畸变区域长大,直到全部形成无畸变的等轴晶为止。 (1)晶界弓出形核 具有亚晶粒组织晶粒间的凸出形核示意图 晶界弓出形核模型示意图 10/27 (2)亚晶合并机制 亚晶粒合并形核示意图 11/27 (3)亚晶迁移机制 亚晶粒迁移长大示意图 12/27 2.再结晶动力学 (1)再结晶速度与温度的关系: (2)特点:再结晶过程有一孕育期,开始速度慢,然后逐渐增大,在体积分数为50%最大,然后减慢。 经98%冷轧的纯铜(质量分数为ωCu=99.999%)在不同温度下的等温再结晶曲线 时间/min 13/27 作1/T~lgt图,直线的斜率为2.3R/Q (3)动力学方程表达式 经98%冷轧的纯铜(质量分数为ωCu=99.999%)在不同温度下等温再结晶时的1/T~lgt图 t(φR为50%所需的时间)/min 14/27 3.再结晶温度及其影响因素 (1)定义:冷变形金属开始进行再结晶的最低温度。 高纯金属:T再=0.25~0.35Tm 经验公式 工业纯金属:T再=0.35~0.45Tm 合金:T再=0.4~0.9Tm 注:再结晶退火温度一般比上述温度高100~200℃ 15/27 a. 变形量 (2)再结晶温度的影响因素 变形度/% a—电解铁 b—铝 16/27 b.原始晶粒尺寸 c.微量溶质原子 d.第二相粒子 e.再结晶退火工艺参数,如加热速度、加热温度与保温时间等。 退火时间 17/27 4.再结晶后的晶粒大小及其影响因素 (1)利用约翰逊-梅厄方程,可得再结晶后晶粒尺寸d的表达式为: (2)影响因素 a.变形度的影响 18/27 低碳钢(ωC=0.06%)变形度及退火温度对再结晶后晶粒大小的影响 此外,原始晶粒大小、杂质含量,以及形变温度等均对再结晶后的晶粒大小也有影响。 b.退火温度的影响 变形度/% 19/27 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 金属在冷和热塑性加工过程中组织和性能的变化规律 报告人:吴毅 报告时间:2015年11月2日 一、回复 二、再结晶 三、晶粒长大 具体内容: 1/27 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

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