第3讲冷热加工组织变化资料.ppt

* 金属密度的变化 冷变形后，在晶内或晶间出现了显微裂纹、裂口和空洞等缺陷，使金属的密度降低，如图所示，青铜退火后密度为8.915克／厘米3，经80%冷变形后其密度降至8.886克／厘米3。相应的铜的密度由8.905克／厘米3降至8.89克／厘米3。 变形程度与密度的关系 （1）青铜 （2）铜 * 导电性的变化 一般来说，金属随着冷变形程度的增加位错密度增加，点阵发生畸变会使电阻增高。例如，冷变形量达到82％的铜丝，比电阻增加2％；冷变形99％的钨丝，比电阻增加50％ 但有时随着冷变形程度的增加，电阻不但不升高反而显著降低。比如冷拔钢丝。这是因为片状珠光体取向于钢丝的轴向，这是由于有向性所引起的电阻降低超过基体冷加工所引起的电阻升高所致。冷变形还会使晶间物质破坏，使晶粒彼此接触也可减少电阻增加导电性。所以冷变形对导电性的影响应综合考虑。 * 耐蚀性能的变化 冷变形后，金属的残余应力和内能增加，从而使化学不稳定性增加，耐蚀性能降低。 例如，冷变形的纯铁在酸中的溶解速度要比退火状态快；冷变形所产生的内应力是造成的金属腐蚀(“应力腐蚀”)的一个重要原因，在实际应用中是相当普遍而又严重的问题。 例如，冷加工后的黄铜，由于存在内应力，在氨气、铵盐、汞蒸气以及海水中会发生严重的腐蚀破裂(又称“季节病”)；高压锅炉、铆钉发生的腐蚀破裂等等。应力腐蚀的主要防止方法就是退火，消除内应力。 * 导热性和磁性的改变 冷变形还会使金属的导热性降低。如铜冷变形后，其导热性降低到78%。 冷变形还可以改变磁性。如锌和铜，冷变形后可减少其抗磁性。高度冷加工后，铜可以变为顺磁性的金属。对顺磁性金属冷变形会降低磁化敏感性等等。 Lesson Three 张贵杰 TelE-Mail： zhguijie@ 华北理工大学金属材料及加工工程系 金属塑性变形理论第三讲 * 第三章 塑性加工时组织性能的变化 主要内容 Main Content 冷加工时组织性能的变化 热加工时组织性能的变化 * 3.1 冷加工变形中组织性能的变化 显微组织的变化 纤维组织 亚结构 变形织构 金属性能的变化 机械性能变化 物理化学性能变化 * 3.1.1 显微组织的变化 纤维组织 多晶体金属经冷变形后，用光学显微镜观察抛光与浸蚀后的试样，会发现原来等轴的晶粒沿着主变形的方向被拉长。变形量越大，拉长的越显著。当变形且很大时，各个晶粒已不能很清楚地辨别开来，呈现纤维状，故称纤维组织。 * 纤维组织的形成过程 * 冷轧前后晶粒形状变化 (a)变形前的退火状态组织 (b)变形后的冷轧变形组织 * 3.1.1 显微组织的变化 亚结构 在变形量大而且层错能较高的金属中，位错的分布是很不均匀的。纷乱的位错纠结起来，形成位错缠结的高位错密度区(约比平均位错密度高五倍)，将位错密度低的部分分隔开来，好像在一个晶粒的内部又出现许多“小晶粒”似的，只是它们的取向差不大(几度到几分)，这种结构称为胞状亚结构。 * 多晶体Fe冷轧后的胞状亚结构，x 6850 (a)变形量16％； (b)变形量70％ * 铜中的形变亚结构 图中白色部分为低位错密度的亚晶，黑色区域为高位错密度的亚晶界 * 3.1.1 显微组织的变化 变形织构 多晶体塑性变形时，各个晶粒滑移的同时，也伴随有晶体取向相对于外力有规律的转动过程。尽管由于晶界的联系，这种转动受到一定的约束，但当变形量较大时，原来为任意取向的各个晶粒也会逐渐调整，引起多晶体中晶粒方位出现一定程度的有序化。这种多晶体由原来取向杂乱排列的晶粒，变成各晶粒取向大体趋于一致的过程叫做“择优取向”。具有择优取向的晶体组织称为“变形织构”。 2 * 丝织构 丝织构系在拉拔和挤压加工中形成。这种加工都是在轴对称情况下变形，其主变形图为两向压缩，一向拉伸。变形后晶粒有一共同晶向趋向与最大主变形方向平行。以此晶向来表示丝织构。 * 试验表明，对于面心立方金属如金、银、铜、铝、镍等，经较大变形程度的拉拔后，所获得的丝织构为111和100。对于面心立方金属，丝织构与金属的堆垛层错能有关。层错能越高的金属，[111]丝织构越强烈。对于体心立方金属，不论成分如何，其丝织构是相同的。如经过拉拔的α铁、铜、钨等金属都具有[110]丝织构。 * * * 板织构 板织构是在轧制或者宽展很小的矩形件镦粗时形成。其特征是各个晶粒的某一晶向趋向于与轧向平行，某一晶面趋向于与轧制平面平行。因此板织构用其晶面和晶向共同表示。 * 轧制过程中择优取向的形成 各晶粒中的“→”表示某晶向