冷变形金属的回复再结晶与热加工ppt课件.ppt

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1、第十一章冷变形金属的回复、再结晶与热加工主讲教师董艳春同学们好！§11-1冷变形金属在加热时的组织与性能变化§11-2冷变形金属的回复§11-3冷变形金属的再结晶§11-4晶粒长大§11-5金属的热加工第十一章冷变形金属的回复、再结晶与热加工外力使金属变形时，外力对金属作功。这些能量大部分转化为热量散失到环境中；有一部分能量（2~10%）保存到变形金属中-形变储存能，金属处于不稳定状态。金属塑性变形后，其组织性能发生了很大变化，为了恢复性能，需要加热-退火。加热时，不稳定状态的金属将发生一系列转变，逐步向平衡状态转变。(2)变形储存能量的释放能量存在形式：位错（80～90％）、弹性应变能（3

2、～12％）和点缺陷储存能的释放：原子迁移至平衡位置，储存能得以释放。一、显微组织变化§11-1冷变形金属在加热时的组织与性能变化1.回复阶段：显微组织仍为纤维状，晶粒外形无变化；2.再结晶阶段：变形晶粒通过形核与长大，拉长的晶粒逐渐转变为新的无畸变的等轴晶粒。3.晶粒长大阶段：晶界移动、晶粒粗化，达到相对稳定的形状和尺寸。二.性能变化回复阶段：强度、硬度略有下降塑性略有提高,电阻率明显下降弹性应变能基本消除。2.再结晶阶段：强度、硬度明显下降，塑性明显提高，内应力全部消除。3.晶粒长大阶段：强度、硬度继续下降，塑性、韧性继续提高，晶粒粗化严重时强度、硬度大大下降，塑性、韧性大大升高。§11－

3、2冷变形金属的回复一．回复阶段组织及性能的变化（一）低温回复阶段1.回复温度－0.1~0.3Tm2.回复组织－晶粒外形无变化。3.性能变化－电阻率明显下降，强度、硬度无变化。4.低温回复机制－①由于温度较低只有点缺陷的运动,空位运动到晶体表面、晶界处而消失；空位与间隙原子相互作用而消失等，使空位浓度降低，电阻率明显下降。②无位错的运动（强度、硬度无变化）。（二）中温回复阶段1.回复温度－0.3~0.5Tm2.回复组织－晶粒外形无变化。3.回复性能变化－因回复温度度升高除点缺陷运动外位错开始运动，位错滑移导致异号位错相互抵销使位错密度稍有下降，从而性能变化不大。（三）高温回复阶段1.回复温度－

4、T≥0.5Tm2.回复组织－晶粒外形无变化，亚结构发生变化。3.回复性能变化－弹性应变能基本消除，内应力明显下降，强度、硬度稍有下降。4.回复机制－“多边化过程”②亚晶粒长大、聚集形成了多边形的亚晶粒。即发生了“多边化过程”,使弹性应变能基本消除,内应力明显下降（1）单晶体：①同一滑移面排列的位错群，借助位错攀移和滑移而呈垂直排列的小角度晶界,形成许多不明显的亚晶.形变产生的弹性弯曲滑移面上的位错组态滑移面上刃位错的攀移滑移示意图多边化后滑移面上的位错组态位错垂直排列①胞内位错移向胞壁，胞壁位错由弯曲变为平直，由无序变为有序。②亚晶聚集长大。（2）多晶体：回复阶段小结1.回复阶段组织变化：晶

5、粒外形无变化,亚结构发生了变化即形成了多边形的亚晶粒（畸变能最小）。2.回复阶段性能变化：①电阻率明显下降-点缺陷的运动（低温回复）；②弹性应变能基本消除,内应力明显下降-“多边化过程”。（高温回复）3.回复阶段的驱动力－弹性应变能的降低。二．回复动力学（一）等温回复曲线变形纯铁在不同温度退火时屈服强度的回复动力学曲线加工硬化回复率σm加工硬化状态晶体的屈服强度σ0完全退火后（无加工硬化）的屈服强度σ回复退火后（较小加工硬化）的屈服应力（1－R）×100％-残余加工硬化率由图可知：1.回复初始阶段去除硬化的程度较快，时间增长，回复程度减慢。2.随着回复温度的升高，σ↓,则回复率R↑,残余加工

6、硬化率（1－R）×100％↓（二）回复动力学在回复过程中空位浓度明显下降,晶体缺陷减小速率为：Cd－缺陷密度△E－扩散激活能T－绝对温度K－波尔茲蔓常数C－积分常数t－时间Cd＝exp(-Bt＋C)令代入上式积分后整理得到：2.回复阶段晶体缺陷的减少主要是通过空位迁移实现。回复动力学小结随着回复时间的延长缺陷密度Cd↓,且随着回复T↑晶体缺陷下降速率↑。3.回复阶段不能使晶体回复到冷变形前的水平，仍保留一部分加工硬化。4.由回复动力学曲线可知：回复没有孕育期，开始变化快，随后变慢，长时间处理后，性能趋于一平衡值。Cd＝exp(-Bt＋C)三．回复退火的应用如：冷卷弹簧在250℃～300℃去应

7、力退火。铸铁件在500℃～550℃去应力退火。焊接件在500℃～600℃去应力退火。冷变形强化不锈钢18－8型300℃～350℃去应力退火以提高耐蚀性。（二）回复退火的应用－消除应力退火。（一）回复退火－对冷变形金属进行加热保留部分加工硬化的退火。§11－3冷变形金属的再结晶1.组织－拉长的晶粒变成等轴晶粒。2.性能－内应力全部消除，基本恢复到冷变形前的水平1.再结晶－“形核”与“长大”的过程,无相变发生。2