金属塑性变形理论第4讲_回复再结晶

《金属塑性变形理论第4讲_回复再结晶》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、金属塑性变形理论Theoryofmetalplasticdeformation第四讲LessonFour张贵杰ZhangGuijieTel：0315-2592155E-Mail：zhguijie@vip.sina.com河北理工大学金属材料与加工工程系DepartmentofMetalMaterialandProcessEngineeringHebeiPolytechnicUniversity,Tangshan063009第三章塑性加工时组织性能的变化主要内容MainContent冷加工退火时的回复与再结晶热加工时的回复与再结晶10/3/2021

2、23.3冷加工退火时的回复与再结晶经塑性变形的材料具有自发恢复到变形前低自由能状态的趋势。当冷变形金属加热时会发生回复、再结晶和晶粒长大等过程。了解这些过程的发生和发展规律，对于改善和控制金属材料的组织和性能具有重要的意义。10/3/20213回复、再结晶和晶粒长大回复——是指新的无畸变晶粒出现之前所产生的亚结构和性能变化的阶段；再结晶——是指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程；晶粒长大——是指再结晶结束之后晶粒的继续长大。10/3/2021410/3/202153.3.1回复冷变形金属在低于再结晶温度下加热时，显微组织与强度、硬度均不

3、发生明显变化，只有某些物理性能和微细结构发生变化。这是由于原子在微晶内只能进行短距离扩散，使点缺陷和位错在退火过程中发生运动，从而改变了它们的数量和分布。在回复阶段，由于不发生大角度晶界的迁移，所以晶粒的形状和大小与变形态的相同，仍保持着纤维状或扁平状，从光学显微组织上几乎看不出变化。10/3/20216低温回复（0.1~0.2Tm）机理：点缺陷运动移至晶界、位错处空位＋间隙原子空位聚集（空位群、对）消失缺陷密度降低10/3/20217中温回复（0.2~0.3Tm）：位错滑移异号位错相遇而抵销位错缠结重新排列亚晶粒长大位错密度降低高温回复（0.3

4、~0.5Tm）：多边化（亚晶粒）位错攀移（＋滑移）位错垂直排列（亚晶界）弹性畸变能降低10/3/20218多边形化前、后刃型位错的排列情况10/3/202193.3.2再结晶在再结晶阶段，首先是在畸变度大的区域产生新的无畸变晶粒的核心，然后逐渐消耗周围的变形基体而长大，直到形变组织完全改组为新的、无畸变的细等轴晶粒为止。10/3/20211010/3/20211110/3/202112再结晶的形核与长大形核亚晶长大形核机制（变形量较大时）亚晶合并形核亚晶界移动形核（吞并其它亚晶或变形部分）晶界凸出形核（变形量较小时）（晶界弓出形核，凸向亚晶粒小的

5、方向）长大驱动力：畸变能差方式：晶核向畸变晶粒扩展，直至新晶粒相互接触注：再结晶不是相变过程10/3/202113具有亚晶组织的晶间凸出形核示意图10/3/202114再结晶动力学再结晶速度与温度的关系开始时再结晶速度很小，在体积分数为0.5时最大，然后减慢。10/3/202115铝在350℃的等温再结晶动力学曲线10/3/202116再结晶温度经严重冷变形（变形量>70%）的金属或合金，在1h内能够完成再结晶的（再结晶体积分数>95%）最低温度。高纯金属：T再＝(0.25~0.35)Tm工业纯金属：T再＝(0.35~0.45)Tm合金：T再＝(

6、0.4~0.9)Tm10/3/202117影响再结晶温度的因素变形量越大，驱动力越大，再结晶温度越低；纯度越高，再结晶温度越低；加热速度太低或太高，再结晶温度提高10/3/202118影响再结晶的因素退火温度。温度越高，再结晶速度越大变形量。变形量越大，再结晶温度越低；随变形量增大，再结晶温度趋于稳定；变形量低于一定值，再结晶不能进行。原始晶粒尺寸。晶粒越小，驱动力越大；晶界越多，有利于形核。10/3/202119微量溶质元素。阻碍位错和晶界的运动，不利于再结晶。第二分散相。间距和直径都较大时，提高畸变能，并可作为形核核心，促进再结晶；直径和间距

7、很小时，提高畸变能，但阻碍晶界迁移，阻碍再结晶。10/3/202120再结晶晶粒大小的控制变形量。存在临界变形量，生产中应避免临界变形量。原始晶粒尺寸。晶粒越小，驱动力越大，形核位置越多，使晶粒细化。合金元素和杂质。增加储存能，阻碍晶界移动，有利于晶粒细化。温度。变形温度越高，回复程度越大，储存能减小，晶粒粗化；退火温度越高，临界变形度越小，晶粒粗大。10/3/202121由图中的曲线可以看出，当温度一定时，变形程度越大，再结晶后晶粒越小；当变形程度一定时，温度越高，再结晶退火以后的晶粒越大。在低变形程度时出现一个晶粒尺寸非常大的区，即是由于临界

8、变形量所造成的；当强烈冷变形且在高温下退火时也会产生特别粗大的晶粒。这是由于发生了二次再结晶的缘故。为获得强度高的细晶组织，在制定塑性加