材料的變形與再結(jié)晶-資料下載頁
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【正文】 再結(jié)晶后，再繼續(xù)保溫或升溫，會使晶粒進(jìn)一步長大。 1. 晶粒的正常長大 ：表現(xiàn)為 大多數(shù)晶粒幾乎同時逐漸均勻長大 。是靠晶界遷移，相互吞食而進(jìn)行的，它使界面能減小，是一個自發(fā)過程。 2022/9/7 66 2. 晶粒的異常長大 ：表現(xiàn)為 少數(shù)晶粒突發(fā)性的不均勻長大。 見下圖 ， 是出現(xiàn)少數(shù)較大的晶粒優(yōu)先快速成長，逐步吞食掉其周圍的大量小晶粒，最后形成非常粗大的組織，使力學(xué)性能大大降低，稱為 二次再結(jié)晶 。其驅(qū)動力來自界面能的降低。 2022/9/7 67 金屬的熱加工 冷熱加工的劃分 小于再結(jié)晶溫度的加工稱為 冷加工 ；大于再結(jié)晶溫度的加工稱為 熱加工 。 例如： （ 1）鎢（ W）在 1100℃ 加工，錫（ Sn）在室溫下加工變形，各為何種加工？（鎢的熔點(diǎn)為 3410℃ ，錫的熔點(diǎn)為 232℃ ） 經(jīng)計(jì)算： T鎢再 ＝ 1200℃ ， T錫再 ＝－ 71℃ 所以，鎢為冷加工，錫為熱加工。 2022/9/7 68 熱加工過程中 ，在金屬內(nèi)部 同時進(jìn)行著 加工硬化與回復(fù)再結(jié)晶軟化 兩個相反的過程。 （ 2）在室溫下對鉛板進(jìn)行彎折，越彎越硬，而稍隔一段時間再行彎折，鉛板又向最初一樣柔軟，這是什么原因？（鉛的熔點(diǎn)為 ℃ ） 經(jīng)計(jì)算： T鉛再 ＝－ 33℃ 所以，室溫下彎折屬于熱加工，消除了加工硬化。 2022/9/7 69 熱加工中回復(fù)與再結(jié)晶分為兩類：一類在 變形終止或中斷后 ，保溫或冷卻過程中進(jìn)行，稱為 靜態(tài)回復(fù)和靜態(tài)再結(jié)晶 （前面討論的屬于此類）。另一類是 與變形同時發(fā)生 的回復(fù)與再結(jié)晶過程，稱為 動態(tài)回復(fù)與動態(tài)再結(jié)晶 。 動態(tài)回復(fù)與動態(tài)再結(jié)晶 2022/9/7 70 動態(tài)回復(fù)引起的 軟化過程 是通過 刃位錯的攀移 、 螺位錯的交滑移 、 異號位錯對消 ，使位錯密度降低的結(jié)果。動態(tài)回復(fù)過程中， 變形晶粒不發(fā)生再結(jié)晶 ，仍保持沿變形方向伸長，呈纖維狀。如高層錯能金屬： Al、 αFe、 Zr、 Mo、 W等。 1）應(yīng)力 應(yīng)變曲線：見 圖 ，應(yīng)力隨應(yīng)變增大 →加工硬化 → 穩(wěn)定態(tài) 。 2）動態(tài)回復(fù)機(jī)制 變形量 ↑→位錯增殖 →變形溫度 ↑→位錯攀移交滑移脫釘?shù)窒?→位錯密度 ↓→位錯增殖速率和消亡速率達(dá)到平衡。 3） 動態(tài)回復(fù)時的組織結(jié)構(gòu) 晶粒沿變形方向伸長呈纖維狀，但內(nèi)部為等軸亞晶無應(yīng)變結(jié)構(gòu)。 2022/9/7 72 動態(tài)再結(jié)晶也是形核和核長大過程。 動態(tài)再結(jié)晶后得到等軸晶粒組織 ，晶粒內(nèi)部由于繼續(xù)承受變形， 有較高的位錯密度和位錯纏結(jié)存在 ，這種組織比靜態(tài)再結(jié)晶組織 有較高的強(qiáng)度和硬度 。 如低層錯能金屬： Cu、 Ni、 γ Fe、不銹鋼等。 1）應(yīng)力 應(yīng)變曲線：見 圖 ，加工硬化 →再結(jié)晶軟化 →硬化 =軟化 →動態(tài)平衡 。 2）動態(tài)再結(jié)晶機(jī)制 動態(tài)再結(jié)晶也是通過形核和核長大過程來完成的。 3）動態(tài)再結(jié)晶的組織結(jié)構(gòu) 穩(wěn)態(tài)期間，等軸晶粒，晶界呈鋸齒狀，晶內(nèi)包含亞晶。 2022/9/7 74 熱加工對組織及性能的影響 ① 熱加工可使氣孔 、 疏松焊合 ， 提高致密度 ； ② 熱加工可 消除或減輕 鑄錠組織、成分 不均勻性 ； ③ 熱加工可使粗大組織破碎并均勻分布， 細(xì)化晶粒 。 所以， 熱加工可提高力學(xué)性能 。 2022/9/7 75 2. 熱加工材料的組織特征 (1) 形成“流線”，出現(xiàn)各向異性 夾雜物一般沿晶界分布，熱加工時，晶粒變形，夾雜物也變形，晶粒發(fā)生再結(jié)晶形成等軸晶粒，而夾雜仍沿變形方向呈纖維狀分布，這種夾雜的分布叫 “ 流線 ” 。 出現(xiàn)流線使性能出現(xiàn)明顯的各向異性 ，因此熱加工時應(yīng)力求使工件具有合理的流線分布。 2022/9/7 76 2022/9/7 77 (2) 形成“帶狀組織” 熱加工不當(dāng)，亞共析鋼中的 F與 P會呈層狀分布，在層與層之間還有一些被拉長的夾雜物，這種層狀分布的組織稱為“ 帶狀組織 ”。 帶狀組織 具有嚴(yán)重的各向異性，使性能變壞。嚴(yán)重時報(bào)廢，輕微時用擴(kuò)散退火或正火消除。 防止方法： ①不在兩相區(qū)變形； ②減少夾雜元素含量。 2022/9/7 78 2022/9/7 79 小 結(jié) 1. 概念 軟位向，硬位向，滑移，滑移系，臨界分切應(yīng)力，孿生，固溶強(qiáng)化，彌散強(qiáng)化，加工硬化，變形織構(gòu)， 再結(jié)晶，冷加工，熱加工。 2. 彈性變形 ：特點(diǎn) 3. 塑性變形 ? 單晶體塑性變形 ： 變形方式，產(chǎn)生條件；滑移系判定；滑移與孿生區(qū)別。 ? 多晶體塑性變形 ：晶界作用； 晶粒越細(xì)，不僅強(qiáng)度高，且塑韌性好 ？多晶體塑性變形特點(diǎn)？ ? 合金塑性變形 ：單相固溶體合金：溶質(zhì)原子 →強(qiáng)度 ↑→固溶強(qiáng)化 ；多相合金：第二相 →彌散強(qiáng)化 。 ? 塑性變形對金屬的組織和性能的影響 ： 5點(diǎn)。 2022/9/7 80 ? 冷變形金屬在加熱時組織和性能的變化 ； 再結(jié)晶溫度 ： T再 ≈ （ K） 再結(jié)晶退火溫度 ： T再 ＋ (100－ 200)℃ 影響再結(jié)晶后晶粒大小的因素： 5點(diǎn)。 判斷冷熱加工 ；熱加工對金屬組織和性能的影響；動態(tài)回復(fù)和動態(tài)再結(jié)晶。 2022/9/7 81 思考題 ？舉例說明其應(yīng)用。 ，不僅強(qiáng)度高，而且塑韌性也好 ? 。 。 ，并說明其產(chǎn)生條件。 ？判斷下列晶面及晶向是否構(gòu)成滑移系？并說明原因。 BCC中 (110)[111]、 (110) 。 FCC中 (111)[110]、 (111) 。 2022/9/7 82 化？ ，指出純鐵在 400℃ 加工時，屬于何種加工？并估計(jì)其再結(jié)晶退火溫度。
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