工程材料学6变形与再结晶幻灯片.ppt

第四节 回复与再结晶 一、冷变形金属在加热时的组织和性能变化 金属经冷变形后, 组织处于不稳定状态, 有自发恢复到稳定状态的倾向。但在常温下，原子扩散能力小,不稳定状态可长时间维持。加热可使原子扩散能力增加，金属将依次发生回复、再结晶和晶粒长大。 加热温度 ℃ 黄铜 ㈠ 回复 回复是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。 在回复阶段，金属组织变化不明显，其强度、硬度略有下降，塑性略有提高，但内应力、电阻率等显著下降。 工业上，常利用回复现象将冷变形金属低温加热，既稳定组织又保留加工硬化，这种热处理方法称去应力退火。 ㈡ 再结晶 当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开始发生变化，由破碎拉长的晶粒变为完整的等轴晶粒。 这种冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程称再结晶。 再结晶也是一个晶核形成和长大的过程，但不是相变过程，再结晶前后新旧晶粒的晶格类型和成分完全相同。 铁素体变形80% 670℃加热 650℃加热 由于再结晶后组织的复原，因而金属的强度、硬度下降，塑性、韧性提高，加工硬化消失。 冷变形黄铜组织性能随温度的变化 冷变形(变形量为38%)黄铜580oC保温15分后的的再结晶组织 ㈢ 再结晶后的晶粒长大 再结晶完成后，若继续升高加热温度或延长保温时间，将发生晶粒长大，这是一个自发的过程。 黄铜再结晶后晶粒的长大 580oC保温8秒后的组织 580oC保温15分后的组织 700oC保温10分后的组织 晶粒的长大是通过晶界迁移进行的，是大晶粒吞并小晶粒的过程。晶粒粗大会使金属的强度，尤其是塑性和韧性降低 。 原子穿过 晶界扩散 晶界迁 移方向 二、再结晶温度 再结晶不是一个恒温过程，它是自某一温度开始，在一个温度范围内连续进行的过程，发生再结晶的最低温度称再结晶温度。 580oC保温3秒后的组织 580oC保温4秒后的组织 580oC保温8秒后的组织 冷变形(变形量为38%)黄铜的再结晶 T再与ε的关系 影响再结晶温度的因素为： 1、金属的预先变形度： 金属预先变形程度ε↑, 再结晶温度T再↓。当变形度达到一定值后，再结晶温度趋于某一最低值，称最低再结晶温度。 纯金属最低再结晶温度与其熔点间近似关系: T再≈0.4T熔 其中：T再、T熔----绝对温度. 金属熔点T熔越↑, T再也越↑ . 例：如Fe的T再：T再℃ = (T熔℃+273)×0.4–273=(1538+273)×0.4–273=451℃ 铝的T再℃ = (T熔℃+273)×0.4–273=(660.4℃+273)×0.4–273=100.36 ℃ 2、金属的纯度 金属中的微量杂质或合金元素，尤其高熔点元素起阻碍扩散和晶界迁移作用，使再结晶温度显著提高. 图a为铝的纯度对再结晶温度的影响，纯度↓再结晶温度↑。 3、再结晶加热速度和加热时间 加热速度↑ ---再结晶温度↑, 加热时间↑ ---- 使原子扩散充分, 再结晶温度↓。 生产中，把消除加工硬化的热处理称为再结晶退火。再结晶退火温度比再结晶温度高100~200℃。 黄铜580oC保温8秒后的组织 黄铜580oC保温15分后的组织 再结晶图（晶粒尺寸与温度。变形量间的关系） 第五节 金属的热加工 一、冷加工与热加工的区别 在金属学中，冷热加工的界限是以再结晶温度来划分的。低于再结晶温度的加工称为冷加工，而高于再结晶温度的加工称为热加工。 轧制 模锻 拉拔 如 Fe 的再结晶温度为451℃，其在400℃ 以下的加工仍为冷加工。而 Sn(锡)的再结晶温度为-71℃，则其在室温下的加工为热加工。 热加工时产生的加工硬化很快被再结晶产生的软化所抵消，因而热加工不会带来加工硬化效果。 巨型自由锻件 钨（W）在1100℃加工，锡（Sn）在室温下加工变形，各为何种加工？（钨的熔点为3410℃，锡的熔点为232℃） 经计算：T钨再＝1200℃，T锡再＝－71℃