金属在冷和热塑性加工过程中组织与性能变化规律的异同.ppt

热变形主要机理发生条件 2011-11-5 金属塑性变形物理基础 热变形软化机制与相关概念 热塑性变形过程中加工硬化和软化过程并存 1. 外力和温度的共同作用下发生 动态回复 ----高层错能（Al/Mo/W/a-Fe）易交滑移/攀移 动态再结晶 ----底层错能（Cu/Ni/SS/γFe）扩展位错宽 2. 去除外力后 亚动态再结晶 静态回复 静态再结晶 与冷变形相似 2011-11-5 金属塑性变形物理基础 回复 热态变形及随后过程中金属内所发生的大角度晶界移动之前的一切位错运动过程。 静态回复与动态回复的区别 动态回复发生在变形之时 静态回复发生在变形之后 回复过程 2011-11-5 金属塑性变形物理基础 点缺陷运动和结合 位错重新组合与抵消 位错攀移与交滑移 亚晶形成与合并 多边形化 回复过程中的位错运动 回复机制： 主要通过位错攀移和交滑移 位错运动： 2011-11-5 金属塑性变形物理基础 组织变化不大 位错密度减小 内应力减小 强度、硬度略有减小，塑性略有上升 电阻率明显下降 回复过程对金属组织性能的影响： 大角度晶界扫过变形组织，以新生无畸变晶粒取代变形晶粒的过程。 再结晶过程 2011-11-5 金属塑性变形物理基础 静态再结晶 动态再结晶 亚动态再结晶 再结晶过程 2011-11-5 金属塑性变形物理基础 指冷变形后的金属在足够高的温度下，通过新晶核的形成及长大，以无畸变的新晶粒逐步取代变形晶粒的过程． 条件：变形+温度 特点：发生在变形结束后 静态再结晶 2011-11-5 金属塑性变形物理基础 在塑性变形过程的同时发生的再结晶过程． 条件：变形+温度 特点：与变形同时发生 动态再结晶 2011-11-5 金属塑性变形物理基础 在塑性变形过程中形成但来不及长大的再结晶晶核，在随后的高温滞留阶段长大成再结晶晶粒的过程． 特点：变形后发生、迅速、无孕育期 与动态再结晶的区别：变形后发生 与静态再结晶的区别：无孕育期 亚动态再结晶 2011-11-5 金属塑性变形物理基础 层错能低 集束成特征位错困难 不易于攀移和交滑移 回复作用不显著，并形成高位错密度差 晶界迁移能力强 大角度晶界向高位错密度区域迁移容易 再结晶 再结晶条件 层错能+晶界迁移难易程度 2011-11-5 金属塑性变形物理基础 回复 再结晶 晶粒长大 性质 密度 电阻率 空位密度 加热温度 位错密度 硬度和强度 伸长率 结晶晶粒大小 回复和再结晶对组织性能的影响： 2011-11-5 金属塑性变形物理基础 轧制 静态回复 动态回复 动态回复 静态再结晶 静态再结晶 热挤 动态再结晶 亚动态再结晶 a) b) c) d) 变形率50% 变形率99% 热塑性变形中的软化过程 冷加工 热加工 2011-11-5 金属塑性变形物理基础 热变形对金属组织的影响 加工流线---热加工能使金属中残存的枝晶偏析、可变形夹杂物和第二相沿金属流动方向被拉长，形成纤维组织(或称“流线”)，使金属的力学性能特别是塑性和韧性具有方向性，纵向上的性能显著大于横向上的。因此热加工时应力求工件流线分布合理。? 锻造曲轴的合理流线分布，可保证曲轴工作时所受的最大拉应力与流线一致，而外加剪切应力或冲击力与流线垂直，使曲轴不易断裂。 2011-11-5 金属塑性变形物理基础 热变形对金属组织的影响 带状组织---复相合金中的各个相，在热加工时沿着变形方向交替呈带状分布的组织。往往是由于枝晶偏析或夹杂物在压力加工过程中被拉长所造成的。 钢中的铁素体或渗碳体以伸长的杂质为核心形核，形成带状组织。 缺点：导致材料的各向异性 避免在两相区变形； 减少夹杂元素含量； 采用高温扩散退火或正火可以消除带状组织。 2011-11-5 金属塑性变形物理基础 热变形对金属组织的影响 网状组织---钢材内部缺陷之一，表现为热加工的钢材冷却后沿奥氏体晶界析出的过剩碳化物(指过共析钢等)或铁素体(指亚共析钢)形成的网状结构。 组织晶粒粗大，塑性和冲击韧性严重下降。 控制加热温度，提高塑性加工时的压缩比，控制冷却速度，或正火热处理，均可改善或减轻网状碳化物组织。 2011-11-5 金属塑性变形物理基础 热变形对金属组织的影响 改善组织，提高性能 改造铸态组织---压缩（焊合）铸态金属的组织的缩孔、疏松、空隙、气泡等缺陷 细化晶粒---轧制破坏粗大柱状晶、树枝晶，通过热变形与再结晶形成细小等轴晶粒，甚至亚晶组织 破碎夹杂物---破碎夹杂物和第二