工程材料及应用第六章塑性变形.ppt

* 三、再结晶 第五节 变形后金属的加热变化 1.基本过程 经过塑性变形后的金属材料在加热到较高温度时(一般大于0.4Tm)，可以发生晶粒的重新改组。同结晶过程类似，首先在材料中变形严重，即位错或其他缺陷集中处，形成新的无畸变的小晶粒，这些小晶粒消耗周围发生过变形的晶体而不断长大，同时也有新的小晶粒形成，直到新的晶粒全部代替变形过的晶体。这个过程也是一形核和核心长大，称为再结晶。 2.结果 材料发生了再结晶后，由于全部用新生成的晶粒替换了原发生过塑性变形的晶粒，所以材料经过再结晶后，由冷塑性变形带来的所有性能变化就全部消失，材料的组织发生了变化，性能完全彻底回到变形前的状态。 * 三、再结晶 第五节 变形后金属的加热变化 3.特点 再结晶过程不是相变，尽管冷塑性变形后的发生再结晶，晶粒以形核和晶核长大来进行，但变化前后的晶粒成分相同，晶体结构并未发生变化，因此它们是属于同一个相。 再结晶没有确定的转变温度，再结晶是在温度达到一定程度后，原子活动能力增强发生迁移进行晶格位置的重排，温度愈高，完成愈快，没有固定温度，但有一温度下限，这个温度称为再结晶开始温度。 决定再结晶温度的因素有： 材料冷变形程度愈大，再结晶开始温度愈低； 熔点高、杂质原子多(纯度低），再结晶开始温度愈高； 延长加热的保温时间可以在较低温度下达到同样效果。 工程用金属材料，一般再结晶温度可用0.4TM来估计。 * 四、晶粒长大 第五节 变形后金属的加热变化 1.长大动力 再结晶完成后，金属获得均匀细小的晶粒，但潜伏着长大的趋势，因为晶粒长大后，晶粒变大，则晶界的总面积减小，总界面能也就减小。所以只要条件满足，晶粒就会自行长大。 2.晶粒的正常长大 在长大过程中，所有能长大晶粒都处在大致相同的环境，长大后的晶粒大小分布统计结果相同。长大方式以大吃小的兼并方式进行。晶粒长大的最终结果是材料的晶粒平均尺寸变大。 3.晶粒的非正常长大 在长大过程中，一般晶粒在正常缓慢长大时，如果有少数晶粒处在特别优越的环境，这些大量吞食周围晶粒，迅速长大。 * 晶粒非正常长大图片 第五节 变形后金属的加热变化 * 五、再结晶后的晶粒尺寸 1、预先变形量 1)在临界变形量(不同材料不相同,一般金属在2—10%之间)以下,材料不发生再结晶，维持原来的晶粒尺寸；2)临界变形量附近,因核心数量很少而再结晶后的尺寸很大,有时甚至可得到单晶; 3)通常随着变形量增加，再结晶的晶粒尺寸不断减小,当变形量过大(70%)后，可能产生明显织构，在退火温度高时发生晶粒的异常长大。 * 五、再结晶后的晶粒尺寸 2、退火温度和时间 其它条件相同时，退火温度高、保温时间长，所得到的晶粒尺寸愈大。 再结晶刚结束时，晶粒尺寸一般相差不明显，但退火温度高，完成再结晶用的时间少，长大的时间就长，长大速度快。随退火温度的提高而晶粒尺寸增大。 再结晶退火一般均采用保温 2小时，保证再结晶充分完成而晶粒不过分长大，延长保温时间显然会造成晶粒尺寸的长大。 第五节 变形后金属的加热变化 * 六、再结晶应用 第五节 变形后金属的加热变化 回复 去应力退火，消除应力，稳定组织； 再结晶 再结晶退火，消除加工硬化效果，消除组织各 向异性； 晶粒长大 在工艺过程中避免产生。 * 第六节 金属的热塑性变形 引言 冷态对材料进行塑性变形会产生加工硬化，当材料成形需要较大的变形量时，可以经过一段变形后，进行一次再结晶退火，再来继续进行塑性变形，再退火，直到达到需要的变形程度。 金属材料的强度和硬度会随温度的上升而下降，塑性会随温度的升高而升高。在较高的温度下进行塑性变形，材料的抗力小，变形所用的动力(外加变形力)也小，高的塑性减少开裂破坏的可能性。如果温度超过材料的再结晶温度，在变形的同时会发生再结晶，可不产生加工硬化，直接进行大变形量的变形。 * 一、热加工 第六节 金属的热塑性变形 把金属的塑性变形称为加工，凡是在其再结晶温度以上进行加工变形称为热加工，反之在其再结晶温度以下进行的加工变形称为冷加工。 冷热加工的分界线不是以变形过程是否进行过加热 铅的再结晶温度在 0℃以下，在室温下进行变形是 属于热加工 铁的再结晶温度为450℃左右，在400℃进行变形仍属于冷加工, 钨在1000℃进行变形也属于冷加工。 * 二、热加工时的软化 在高温下，塑性变形的同时，发生组织结构的软化，热加工时软化有以下类型： 动态回复 变形在增加缺陷的同时以回复方式减少部分缺陷，甚至可达到动态平衡。 动态再结晶 变形量超过临界变形量后，以再结晶方式形核并不断长大。边长大的同时继续变形，再达到一定程度再次形核长大，如此往而复始。 亚动态再结晶