Transcript 第八章回复与再结晶
7.5 金属的热变形 7.5 金属的热变形 动 态 再 结 晶 若在再结晶温度以上塑性变形时，虽然也产生了强化， 但这种强化又被高温的再结晶过程所抵消。温度越高， 再结晶的速度越快。当温度大大超过再结晶温度时， 再结晶仅在几秒种，甚至几分之一秒内完成，此时的 再结晶过程称为动态再结晶----是在热变形的同时进 行的再结晶。 热 在高于再结晶温度塑性变形时，即使发生金属的强化 加 和加工硬化，但它将很快被动态再结晶消除，这样的 工 工艺过程称为热加工。 冷加工 低于再结晶温度时的压力加工（塑性变形）称 为冷加工。 7.5 金属的热变形 热加工 热加工时在金属内部同时进行着加工硬化 与回复、再结晶的软化两个相反的过程， 动态回复 按性质分 动态再结晶 7.5.1 动态回复与动态再结晶 7.5.5.1 动态回复 与冷变形时的应力—应变曲 线不同，其特点： Ⅰ、曲线迅速上升，应变量 很小。 Ⅱ、曲线上升缓慢，开始均 匀塑性变形，并发生加工硬 化； Ⅲ、稳定变形阶段。变形温 度越高，应变速率越低，流 变应力越低。 动态回复阶段的应力－应变 曲线（工业纯铁，700℃） 7.5.5.1 动态回复 7.5.1 动态回复与动态再结晶 动态回复机制 7.5.1 动态回复与动态再结晶 动态回复常出现在层错能高的金属材料中，如Al及其合金、 工业纯铁等。因为层错能高，位错的交滑移及攀移易于进 行。在一定变形温度下，位错增殖引起的硬化与位错运动 后发生的异号位错抵消而引起的软化过程同时存在。可见， 在纤维状晶粒内有等轴状的亚晶粒（胞状亚结构），这种 组织比再结晶组织强度高。 铝在400℃ 挤压 形成的动态回复 压晶 7.5.2 动态再结晶的应力—应变曲线 (1)曲线起始部分的加工硬化率(曲线斜率)随应变 25 号钢 速率 的降低而减小。 在 (2)在低应变速率下 ,应变达到一定值后开始动 110 0℃ 热变 形时 的应 力应 变曲 线 (a), 其特 点 态再结晶，出现硬化 并逐渐衰减至应力稳定。 (3)高应变速率下 后，变形应力下降且 变为恒定。变形温度 越高，应变速率越低， 其稳恒态的变形应力 值越低(图b所示)。 软化交替进行的波浪形曲线， ，再结晶开始 7.5.2 动态再结晶的应力—应变曲线 动态再结晶机制 (1)动态再结晶常出现在层错能较低的材料中，如γ-Fe，Cu及 其合金，Ni及其合金等。位错交滑移和攀移比较困难，会在 局部区域积累足够高的储存能，而诱发再结晶形核。通过新 晶粒的长大，位错大量解体或消失，使金属软化。 (2)动态再结晶后的晶粒中，存在着 位错变形胞，图。最终的再结晶晶粒 比静态再结晶晶粒要细的多。 (3)热变形终止后，材料仍处于高温， 已发生动态再结晶的材料，很容易发 生静态再结晶，而静态再结晶的晶粒 尺寸比动态再结晶晶粒尺寸大(约一 个数量级)，这是热加工造成混晶的 重要原因。 镍在934℃变形时动态再结晶形成的再结晶 晶粒中缠结位错亚结构（透射电子显微组织) 7.5.2 热变形引起组织性能的变化 形成流线，出 在热变形中，由于枝晶偏析、夹杂物、第二相等 现各向异性 随组织变形而伸长，沿变形方向分布，此种组织 称为流线。 不正确 正确 低碳钢热加工后的流线 吊钩中的流线分布（左） 正确（右）不正确 流线使金属力学性能出现各向异性，沿变形 方向与横着变形方向性能不同，沿变形方向 具有较高的力学性能，特别是塑性和韧性。 7.5.2 热变形引起组织性能的变化 形成带状组织 热变形后亚共析钢中的铁素体和珠光 体成条带状分布，称为带状组织。 铁素体 珠光体 热轧低碳钢板的带状组织 带状组织也会使材料产生各向异性。 7.5.3 超塑性 超 某些材料在特定条件下进行拉伸时，能获得特别大的均 塑 匀塑性变形，其伸长率可达200～1000%，而不致过早产 性 生缩颈和断裂，这种现象称之为超塑性。 组织超塑性（即微晶超塑性） 超塑性 相变超塑性 从工业应用现状看，研究最多的是微晶超塑性。 微晶超塑性的变形特征 金属具有超塑性时，其流变应力(σ)与应变速率 ( )之间有下面 经验关系： k - 常数； m - 材料的应变速 率敏感性系数。 m 反映了材料拉伸时抗颈缩的能力，是评定材料潜在超塑性的重 要参数。超塑性时，m≈0.5，而一般金属材料m=0.01～0.04之间。 7.5.3 超塑性 显微组 织特征 实现超 塑性的 条件 超塑性 没有明显的晶内滑移及位错密度的提 高。 变形后的晶粒仍为等轴状。 在抛光了的试样表面不会出现滑移线。 无明显织构。 在超塑性拉伸时会产生空穴。 具有细小等轴晶粒的两相组织 (d<10μm)。 变形在一定的温度范围0.5～0.65Tm。 较小的应变速率(约为1～0.01%·S-1)。 7.5.3 超塑性 超塑 由于超塑变形时，表面不出现滑移线，也无变形亚晶， 变形 说明变形不靠滑移完成。多数人认为，超塑性变形与晶 机制 粒间界的相对滑动和回转有关，较高温度下的晶界粘性 流动可产生很大的变形。（示意图-see教材） 超塑 由于延展性非常好，形状复杂的零件可一次成型。 性变 由于变形时没有弹性应变，尺寸精度非常高。 形的 优点 变形抗力小，温度低，对模具材料要求不高。 7.5.3 超塑性 7.5.3 超塑性 7.5.3 超塑性 复习题 作业 98. 动态再结晶 99. 热加工和冷加工的区别 100. 何谓超塑性? 101. 实现超塑性的条件 102. 超塑性显微组织特征 103. P279页例7.5.1. 104. P279页例7.5.2 105. P279页 习题2、习题3 106. P280页习题4、6、11、 107. P280页复习思考题1-14；