【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 多，故強(qiáng)度也低的多。在滑移面上的某些位錯(cuò)線，在滑移面上受到足夠的切應(yīng)力時(shí)，這些位錯(cuò)線產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，并增殖出新的位錯(cuò)，從而構(gòu)成位錯(cuò)源。所謂的滑移的臨界分切應(yīng)力 ，就是使位錯(cuò)源動(dòng)作起來(lái)，并使位錯(cuò)克服各種阻力而移至晶體表面所需的切應(yīng)力。所以，純金屬晶體通過(guò)滑移產(chǎn)生塑變的阻力很大程度上決定于位錯(cuò)密度及分布特征。（2） 孿生滑移是金屬變形的最主要方式，但有些晶體除了滑移外還通過(guò)孿生變形。孿生是晶體的一部分對(duì)應(yīng)于一定晶面（孿晶面） ，沿一定晶面（孿生位向）進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)。孿生后，變形部分與未變形部分以孿晶面為分界面，構(gòu)成晶面對(duì)稱(chēng)的位向關(guān)系。對(duì)稱(chēng)的兩部分晶體稱(chēng)為“孿晶”或“雙晶” 。孿晶面兩邊的晶體位向不同，故在侵蝕后的顯微組織中能見(jiàn)到孿晶帶。金屬晶體發(fā)生孿生變形的臨界分切應(yīng)力遠(yuǎn)較滑移臨界分切應(yīng)力為大，因此孿生只在滑移難以進(jìn)行時(shí)發(fā)生。密排六方金屬滑移系少，特別當(dāng)滑移面（0001）于外力第 11 頁(yè) 共 24 頁(yè)接近垂直時(shí)，滑移面上的分切應(yīng)力很小，孿晶面{10TZ}上的分切應(yīng)力則較大，因此這類(lèi)金屬常以孿生方式變形。體心立方金屬的滑移系較多，只在低溫或受到?jīng)_擊時(shí)才發(fā)生孿生變形。面心立方金屬一般不發(fā)生孿生變形，但銅、黃銅 等在冷變形后退火時(shí)，能通過(guò)堆垛層錯(cuò)的生長(zhǎng)形成退火孿晶。圖 34 多晶體金屬的塑性變形金屬材料通常為多晶體，各晶粒的塑性變形方式主要為位滑移及孿生。由于各晶粒位向不同，對(duì)一定方向的外力來(lái)說(shuō)，各晶粒抵抗塑變的能力也不同。那些位向有利或塑變抗力最小的晶粒首先發(fā)生滑移，但當(dāng)錯(cuò)位移到晶界附近就受到阻礙而塞積起來(lái)，不能穿過(guò)晶界。只有外力增大，使位錯(cuò)塞積產(chǎn)生的應(yīng)力集中足以使相鄰晶粒內(nèi)的位錯(cuò)源動(dòng)作起來(lái)時(shí)，才能使形變傳遞到相鄰晶粒。因此，由于晶界阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，多晶體的晶粒越細(xì)，單位體積內(nèi)的晶界越多，其塑變抗力即強(qiáng)度越高。細(xì)晶粒不但強(qiáng)度高，塑性和韌性也較好，例如冷沖壓用的鋼板，為保證沖壓時(shí)不開(kāi)裂，應(yīng)有較好的塑性，一般要求晶粒細(xì)。細(xì)晶粒鋼板沖壓時(shí)變形較均勻，不會(huì)產(chǎn)生桔皮狀的粗糙表面。但在高溫下，大量晶界的存在會(huì)降低材料塑變抗力，高溫下受力時(shí)，相鄰晶粒沿晶界產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)。所以對(duì)于耐熱合金的抗 變能力，希望材料有粗大的晶粒。 塑變對(duì)材料組織和性能的影響⑴ 對(duì)組織的影響多晶體金屬塑變后，晶粒內(nèi)出現(xiàn)滑移帶和孿晶，各晶粒還沿變形方向伸長(zhǎng)和扭曲。當(dāng)變形量很大時(shí)，各晶粒都被顯著拉長(zhǎng)而形成纖維組織（如圖 35） 。同時(shí)，塑變使位錯(cuò)增多（退火時(shí) 1068 個(gè)/cm 2，塑變后 101112 個(gè)/cm 2） 。⑵ 對(duì)性能的影響由于塑變引起位錯(cuò)密度增加，使金屬材料產(chǎn)生加工硬化，即：隨著變形程度增加，強(qiáng)度和硬度升高，塑性和韌性下降。利用加工硬化可以提高材料強(qiáng)度。反過(guò)來(lái)，加工硬化也給隨后的冷加工帶來(lái)困難，這時(shí)需用退火消除加工硬化。第 12 頁(yè) 共 24 頁(yè)塑變使材料電阻增大，磁矯頑力升高，導(dǎo)磁率下降，抗蝕性下降。⑶ 內(nèi)應(yīng)力：材料在外力作用下產(chǎn)生塑變時(shí)，各宏觀區(qū)和微觀區(qū)所受的應(yīng)力狀態(tài)和變形情況不可能完全相同；外力去除后各相鄰宏觀區(qū)域和微觀區(qū)域的彈性恢復(fù)也不完全一樣，使材料內(nèi)產(chǎn)生了殘余應(yīng)力（內(nèi)應(yīng)力） ，它降低零件的尺寸穩(wěn)定性并增大腐蝕傾向。因此，必要時(shí)須進(jìn)行去應(yīng)力退火。 回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大 經(jīng)過(guò)塑變的金屬加熱時(shí)，隨加熱溫度升高，會(huì)發(fā)生回復(fù)，再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大等過(guò)程（如圖 36）（1） 回復(fù)：回復(fù)是指經(jīng)冷塑變的金屬材料加熱時(shí)，在再結(jié)晶之前發(fā)生的組織和性能的變化過(guò)程。在此過(guò)程中，材料的光學(xué)顯微組織無(wú)明顯變化，但電阻率和內(nèi)應(yīng)力顯著降低，強(qiáng)度、低度稍有下降，塑性稍有上升（如圖 36 中“回復(fù)”段）。電子顯微分析表明，回復(fù)已導(dǎo)致形成清晰的亞晶界和較完整的亞晶。回復(fù)過(guò)程中，加熱使原子活動(dòng)性提高，原子擴(kuò)散，晶體中的位錯(cuò)會(huì)組列成位錯(cuò)壁，構(gòu)成小角度亞晶界，使冷變形時(shí)造成的晶體點(diǎn)陣畸變，能量降低，內(nèi)應(yīng)力減小。 熱處理工藝中，有一種退火叫“去應(yīng)力退火” ，就是利用回復(fù)過(guò)程降低內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定工件尺寸，并減少應(yīng)力腐蝕傾向，但仍保持加工硬化效果，即基本保持原來(lái)的強(qiáng)度和硬度。（2） 再結(jié)晶 再結(jié)晶通常指經(jīng)冷變形的金屬材料在足夠高的溫度加熱時(shí)，通過(guò)新晶核的形成及長(zhǎng)大，最終形成無(wú)應(yīng)變的新晶粒。在這種情況下，成分和晶體結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化。通常，以經(jīng)一小時(shí)保溫能完成再結(jié)晶的最低退火溫度定為材料的再結(jié)晶溫度。 再結(jié)晶溫度的定義 再結(jié)晶溫度的定義有幾種：第 13 頁(yè) 共 24 頁(yè)① 定義為：在指定的時(shí)間內(nèi)，冷加工的金屬完全再結(jié)晶所需的最低溫度；② 定義為：再結(jié)晶剛剛開(kāi)始的溫度；③ 定義為：再結(jié)晶完成一半的溫度；④ 定義為：“硬度—退火溫度”曲線上拐點(diǎn)的溫度。按第④種定義純銅的大致再結(jié)晶溫度為 220℃（493176。K，相當(dāng)于 ）如圖 37。雜質(zhì)對(duì)銅的再結(jié)晶溫度影響很大，軋制壓下量為 60％的銅在各種溫度退火顯示的再結(jié)晶溫度如圖 38，O、Pb、S 、Sb 、As 對(duì)再結(jié)晶溫度的提高依次增大，As 的提高作用最大，而在這些雜質(zhì)基礎(chǔ)上再加 N I，提高作用要大。影響再結(jié)晶溫度的主要因素有：1）材料的冷變形程度越大，再結(jié)晶溫度越低（如圖 39） ；2）材料純度越高，再結(jié)晶溫度越低，雜質(zhì)和合金元素不同程度提高再結(jié)晶溫度；3）退火溫度下的保持時(shí)間，4）硬而不能塑變的第二相粒子，對(duì)基體的再結(jié)晶影響很大，相互間距、尺寸大的第二相粒子，降低基體的再結(jié)晶溫度，促進(jìn)基體的再結(jié)晶， 間距小（≤1um） ，尺寸?。ā埽┑牡诙嗔Ｗ?，阻礙基體的再結(jié)晶溫度，比如 基體中的細(xì)小彌散的 AL2O3 粒子，可使燒結(jié)鋁的再結(jié)晶溫度超過(guò)500℃。一些金屬材料的最低再結(jié)晶溫度見(jiàn)下表：材料鋁 70/30黃銅金 鐵 20鋼鉛 鎂 鎳 鉑 銀 銅 錫 鎢 鋅最低150 375 200 450 460 0 150 620 450 200 220 0 1210 15材料最低再結(jié)晶溫度 T 再 （176。k）≈（~）Tm(176。k) 第 14 頁(yè) 共 24 頁(yè)熱加工（熱變形）：在材料再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的壓力加工不發(fā)生應(yīng)變硬化（加工硬化）的程度稱(chēng)為熱加工冷加工（冷變形）：在材料再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的壓力加工發(fā)生應(yīng)變硬化（加工硬化）的塑變稱(chēng)為冷加工。鋼鐵在 400℃進(jìn)行的壓力加工仍屬于冷加工。鎢、鉛在室溫進(jìn)行的壓力加工已屬于熱加工。熱加工不引起加工硬化，在塑變時(shí)（位錯(cuò)生殖運(yùn)動(dòng)，晶粒變長(zhǎng)） ，再結(jié)晶也開(kāi)始（圖 40） 。但能消除材料中的某些缺陷，如：將氣孔和疏松焊合，改善夾雜物的分布，將粗大的柱狀晶和樹(shù)枝晶變?yōu)榧?xì)小均勻的晶粒等，結(jié)果提高材料的致密性和機(jī)械性能。我公司的行星軋制介于冷熱加工之間，再結(jié)晶和塑變交叉發(fā)生，再結(jié)晶是屬于再動(dòng)態(tài)結(jié)晶。（3） 晶粒長(zhǎng)大冷變形過(guò)的金屬完成再結(jié)晶后，繼續(xù)升高溫度或延長(zhǎng)保溫時(shí)間，會(huì)發(fā)生晶粒長(zhǎng)大。晶粒長(zhǎng)大會(huì)使機(jī)械性能降低。因此要避免加熱溫度過(guò)高和加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。即使這是正常的晶粒長(zhǎng)大—即同時(shí)長(zhǎng)大的晶粒很多，長(zhǎng)大過(guò)程中晶粒尺寸較均勻。相反，還有一種異常的晶粒長(zhǎng)大，即基體中少數(shù)晶粒急劇長(zhǎng)大，將周?chē)男【ЯＨ客滩?，這種異常晶粒長(zhǎng)大稱(chēng)為“二次結(jié)晶” 。一般二次結(jié)晶使材料機(jī)械性能下降使冷變形后工件桔皮，應(yīng)防止。但對(duì)軟磁料如硅鋼片卻可利用二次再結(jié)晶獲得晶粒的擇優(yōu)取向，提高磁性。再結(jié)晶圖：表示再結(jié)晶退火后的晶粒尺寸與冷變形程度的關(guān)系和退火溫度的空間圖形?？晒┲朴喞渥冃谓饘僭俳Y(jié)晶退火工藝時(shí)參考。臨界變形度：冷變形度很小時(shí)，進(jìn)行再結(jié)晶時(shí)形成的晶核數(shù)很少，再結(jié)晶退火后的晶粒特別粗大，這樣的變形度稱(chēng)臨界