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1、第二章第二章第二章第二章 金属的塑性变形与再结晶金属的塑性变形与再结晶金属的塑性变形与再结晶金属的塑性变形与再结晶第一节第一节第一节第一节 金属的塑性变形金属的塑性变形金属的塑性变形金属的塑性变形l单晶体受力后，外力在单晶体受力后，外力在任何晶面上都可分解为任何晶面上都可分解为正应力正应力和和切应力切应力。正应。正应力只能引起弹性变形及力只能引起弹性变形及解理断裂。解理断裂。只有在切应只有在切应力的作用下金属晶体才力的作用下金属晶体才能产生塑性变形。能产生塑性变形。一、单晶体金属的塑性变形一、单晶体金属的塑性变形外外力力在在晶晶面面上上的的分分解解切切应应力力作作用用下下的的变变形形锌锌单单晶
2、晶的的拉拉伸伸照照片片韧性断口韧性断口脆性解理断口脆性解理断口l 滑移滑移l滑移滑移是指晶体的一部分沿一定的晶是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。位移的现象。l塑性变形的形式：塑性变形的形式：滑移和滑移和*孪生。孪生。l金属常以滑移方式发生塑性变形。金属常以滑移方式发生塑性变形。l1、滑移变形的特点、滑移变形的特点：l 滑移只能在切应力的作滑移只能在切应力的作用下发生。用下发生。产生滑移的最产生滑移的最小切应力称小切应力称临界切应力临界切应力.l 滑滑移移常常沿沿晶晶体体中中原原子子密密度度最最大大的的晶晶面面和和晶晶向向发发生生。
3、因因原原子子密密度度最最大大的的晶晶面面和和晶晶向向之之间间原原子子间间距距最最大大，结结合合力力最最弱弱，产产生生滑滑移所需切应力最小移所需切应力最小。l沿其发生滑移的晶面和晶向分别叫做沿其发生滑移的晶面和晶向分别叫做滑移面滑移面和和滑移滑移方向方向。通常是晶体中的密排面和密排方向通常是晶体中的密排面和密排方向。l一个滑移面一个滑移面和其上的一和其上的一个滑移方向个滑移方向构成一个构成一个滑滑移系移系。体心立方晶格体心立方晶格面心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格密排六方晶格110111110111晶格晶格滑移面滑移面滑移滑移方向方向滑移系滑移系三种典型金属晶格的滑移系三种典型金属晶格的滑移系
4、l滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性也滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大。越好，其中滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大。l因而金属的塑性，面心立方晶格好于体心立方晶格因而金属的塑性，面心立方晶格好于体心立方晶格,体心立方晶格好于密排六方晶格。体心立方晶格好于密排六方晶格。l滑移时，晶体两部分的相对滑移时，晶体两部分的相对位移量是原子间距的整数倍位移量是原子间距的整数倍.l滑移的结果在晶体表面形成台滑移的结果在晶体表面形成台阶阶，称，称滑移线滑移线，若干条滑移线，若干条滑移线组成一个组成一个滑移带滑移带。铜铜拉伸试样表面滑移带拉伸试样表面
5、滑移带l 滑移的同时伴随着晶体的转动滑移的同时伴随着晶体的转动l转动有两种：转动有两种：滑移面向外力轴方向转动滑移面向外力轴方向转动和和滑移面上滑移面上滑移方向向最大切应力方向转动。滑移方向向最大切应力方向转动。切应力作用下的变形切应力作用下的变形和和滑移面向外力方向的转动滑移面向外力方向的转动l转动的原因：转动的原因：晶体滑移后使正应晶体滑移后使正应力分量和切应力分量组成了力偶力分量和切应力分量组成了力偶.l当滑移面、滑移方向与外力方向都呈当滑移面、滑移方向与外力方向都呈45角时，滑移角时，滑移 方向上切应力方向上切应力最大，因而最最大，因而最容易发生滑移容易发生滑移.l滑移后滑移后,滑移滑
6、移面两侧晶体的面两侧晶体的位向关系未发位向关系未发生变化。生变化。A0A1FFA0韧性断口韧性断口多多 脚脚 虫虫 的的 爬爬 行行l2、滑移的机理、滑移的机理l把滑移设想为刚性整体滑动所需的把滑移设想为刚性整体滑动所需的理论临界切应力值比实际测量临界理论临界切应力值比实际测量临界切应力值大切应力值大3-4个数量级个数量级。滑移是通滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的。过滑移面上位错的运动来实现的。滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的 晶体通过晶体通过位错运动位错运动产生滑移时，只产生滑移时，只在位错中心的少数原子发生移动，在位错中心的少数原子发生移动，它们
7、移动的距离远小于一个原子间它们移动的距离远小于一个原子间距，因而所需临界切应力小，这种距，因而所需临界切应力小，这种现象称作现象称作位错的易动性位错的易动性。刃位错的运动刃位错的运动l*孪生孪生l孪生孪生是指晶体的一是指晶体的一部分沿一定晶面和部分沿一定晶面和晶向相对于另一部晶向相对于另一部分所发生的切变。分所发生的切变。l发生切变的部分称发生切变的部分称孪生带孪生带或或孪晶孪晶，沿其发生孪生的，沿其发生孪生的晶面称晶面称孪生面孪生面。l孪生的结果使孪生面两侧的晶体呈镜面对称。孪生的结果使孪生面两侧的晶体呈镜面对称。孪晶组织孪晶组织孪孪生生示意图示意图l与滑移相比：与滑移相比：l孪生使晶格位向
8、发生改变孪生使晶格位向发生改变；l所需切应力比滑移大得多所需切应力比滑移大得多,变形速度极快变形速度极快,接近声速接近声速;l孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距.l密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。体体心立方晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪心立方晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。生变形。面心立方晶格金属，一般不发生孪生变形，面心立方晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现有孪晶存在，这是由于相变过程中原子重但常发现有孪晶存在，这是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生
9、的，称新排列时发生错排而产生的，称退火孪晶退火孪晶。奥氏体不锈钢中退火孪晶奥氏体不锈钢中退火孪晶钛合金六方相中的形变孪晶钛合金六方相中的形变孪晶二、二、多晶体金属的塑性变形多晶体金属的塑性变形l单个晶粒变形与单晶体相似单个晶粒变形与单晶体相似,多晶体变形比单晶体复杂。多晶体变形比单晶体复杂。l晶界及晶粒位向差的影响晶界及晶粒位向差的影响l1、晶界的影响、晶界的影响l当位错运动到晶界附近时，当位错运动到晶界附近时，受到晶界的阻碍而堆积起来受到晶界的阻碍而堆积起来,称称位错的塞积位错的塞积。要使变形继。要使变形继续进行续进行,则必须增加外力则必须增加外力,从从而使金属的变形抗力提高。而使金属的变形
10、抗力提高。晶界对塑性变形的影响晶界对塑性变形的影响Cu-4.5Al合金晶合金晶界的位错塞积界的位错塞积l2、晶粒位向的影响、晶粒位向的影响l由于各相邻晶粒位向不同，当一个晶粒发生塑性变形由于各相邻晶粒位向不同，当一个晶粒发生塑性变形时，为了保持金属的连续性，周围的晶粒若不发生塑时，为了保持金属的连续性，周围的晶粒若不发生塑性变形，则必以弹性变形来与之协调。性变形，则必以弹性变形来与之协调。这种弹性变形这种弹性变形便成为塑性变形晶便成为塑性变形晶粒的变形阻力。由粒的变形阻力。由于晶粒间的这种相于晶粒间的这种相互约束，使得多晶互约束，使得多晶体金属的塑性变形体金属的塑性变形抗力提高。抗力提高。l
11、多晶体金属的塑性变形过程多晶体金属的塑性变形过程l多晶体中首先发生滑移的是滑移系与外力夹角等于或接多晶体中首先发生滑移的是滑移系与外力夹角等于或接近于近于45的晶粒的晶粒(软位向晶粒软位向晶粒)。当塞积位错前端的应力达当塞积位错前端的应力达到一定程度，加上相邻晶粒的转动，使相邻晶粒中原来到一定程度，加上相邻晶粒的转动，使相邻晶粒中原来处于不利位向滑移系上的位错开动，从而使滑移由处于不利位向滑移系上的位错开动，从而使滑移由一批晶粒传递到另一批一批晶粒传递到另一批晶粒，晶粒，当有大量晶粒发当有大量晶粒发生滑移后，金属便显示生滑移后，金属便显示出明显的塑性变形。出明显的塑性变形。铜多晶试样拉伸后形成
12、的滑移带铜多晶试样拉伸后形成的滑移带铜多晶试样拉伸后形成的滑移带铜多晶试样拉伸后形成的滑移带l 晶粒大小对金属力学性能的影响晶粒大小对金属力学性能的影响l金属的晶粒越细，其强度和硬度越高。金属的晶粒越细，其强度和硬度越高。l因为因为金属金属晶粒越晶粒越细，晶界总面积细，晶界总面积越大，位错障碍越大，位错障碍越多；需要协调越多；需要协调的具有不同位向的具有不同位向的晶粒越多的晶粒越多，使，使金属塑性变形的金属塑性变形的抗力越高。抗力越高。晶晶粒粒大大小小与与金金属属强强度度关关系系l金属的晶粒越细，其塑性和韧性也越高。金属的晶粒越细，其塑性和韧性也越高。l因为因为晶粒越细晶粒越细，单位体积内晶粒
13、数目越多，单位体积内晶粒数目越多，参与变参与变形的晶粒数目也越形的晶粒数目也越多，变形越均匀，多，变形越均匀，使在断裂前发生较使在断裂前发生较大的塑性变形。强大的塑性变形。强度和塑性同时增加度和塑性同时增加,金属在断裂前消耗金属在断裂前消耗的功也大，的功也大，因而其因而其韧性也比较好。韧性也比较好。应变应变应力应力塑性材料塑性材料脆性脆性材料材料通过细化晶粒来同时通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬提高金属的强度、硬度、塑性和韧性的方度、塑性和韧性的方法称法称细晶强化。细晶强化。第二节第二节 合金的塑性变形与强化合金的塑性变形与强化 l合金可根据组织分为合金可根据组织分为单相固溶体单相固溶体和
14、和多相混合物多相混合物两种两种.合金元素的存在，使合金的变形与纯金属显著不同合金元素的存在，使合金的变形与纯金属显著不同.珠光体珠光体奥氏体奥氏体l一、单相固溶体合金的塑性变形与固溶强化一、单相固溶体合金的塑性变形与固溶强化l单相固溶体合金组织与纯金属相同，其塑性变形过程单相固溶体合金组织与纯金属相同，其塑性变形过程也与多晶体纯金属相似。但也与多晶体纯金属相似。但随溶质含量增加，固溶体随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，称的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，称固溶强化固溶强化。l产生固溶强化的原因，是由于溶质原子与位错相互作产生固溶强化的原因，是由于溶质原子与位错相互作用的结
15、果，用的结果，溶质原子不仅使晶格发生畸变溶质原子不仅使晶格发生畸变，而且易被而且易被吸附在位错附近形成柯氏气团，使位错被钉扎住吸附在位错附近形成柯氏气团，使位错被钉扎住，位，位错要脱钉，则必须增加外力，从而使变形抗力提高错要脱钉，则必须增加外力，从而使变形抗力提高.Cu-Ni合金成分与性能关系合金成分与性能关系l二、多相合金的塑性变形与弥散强化二、多相合金的塑性变形与弥散强化l当合金的组织由多相混合物组成时，当合金的组织由多相混合物组成时，合金的塑性变合金的塑性变 形除与合金基体的性质形除与合金基体的性质有关外，还与第二相的有关外，还与第二相的性质、形态、大小、数性质、形态、大小、数量和分布有
16、关。量和分布有关。第二相第二相可以是纯金属、固溶体可以是纯金属、固溶体或化合物，工业合金中或化合物，工业合金中第二相多数是化合物。第二相多数是化合物。+钛合金钛合金(固溶体第二相固溶体第二相)l当在晶界呈网状分布时当在晶界呈网状分布时，对合金的强度和塑性不利；，对合金的强度和塑性不利；l当在晶内呈片状分布时当在晶内呈片状分布时，可提高强度、硬度，但会，可提高强度、硬度，但会降低塑性和韧性；降低塑性和韧性；珠光体珠光体l当在晶内呈颗粒状弥散分布时，当在晶内呈颗粒状弥散分布时，第二相颗粒越细，第二相颗粒越细，分布越均匀，合金的强度、硬度越高，塑性、韧性分布越均匀，合金的强度、硬度越高，塑性、韧性略
17、有下降，这种强化方法称略有下降，这种强化方法称弥散强化弥散强化或或沉淀强化沉淀强化。l弥散强化的原因弥散强化的原因是由于硬的颗粒不易被切变，因而是由于硬的颗粒不易被切变，因而阻碍了位错的运动，提高了变形抗力。阻碍了位错的运动，提高了变形抗力。颗粒钉扎作用的电镜照片颗粒钉扎作用的电镜照片位错切割位错切割第二相粒第二相粒子示意图子示意图电电镜镜观观察察第二节第二节 塑性变形对组织和性能的影响塑性变形对组织和性能的影响一、产生纤维组织一、产生纤维组织l金属发生塑性变形时，不仅外形发生变化，而且其金属发生塑性变形时，不仅外形发生变化，而且其内部的晶粒也内部的晶粒也相应地被拉长或压扁。相应地被拉长或压扁
18、。当变形量很大时，晶粒将被拉长为纤维状，当变形量很大时，晶粒将被拉长为纤维状，晶界变晶界变得模糊不清。得模糊不清。二、产生加工硬化二、产生加工硬化随着形变量的增大，由于晶粒破碎和位错密度的增加，金属的塑随着形变量的增大，由于晶粒破碎和位错密度的增加，金属的塑性变形抗力迅速增大，使硬度和强度升高，塑性和韧性下降。性变形抗力迅速增大，使硬度和强度升高，塑性和韧性下降。工业纯铁在塑性变形前后的组织变化工业纯铁在塑性变形前后的组织变化5%冷变形纯铝中的位错网冷变形纯铝中的位错网(a)正火态正火态(c)变形变形80%(b)变形变形40%l加工硬化：加工硬化：随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，随冷
19、塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称塑性、韧性下降的现象称加工硬化加工硬化。冷塑性变形量，%屈服强度，MPa1040钢(0.4%C)黄铜铜冷塑性变形量，%伸长率，%1040钢(0.4%C)黄铜铜l产生加工硬化的原因产生加工硬化的原因：金属发生塑性变形时,位错密度增加,位错间的交互作用增强,相互缠结,造成位错运动阻力的增大,引起塑性变形抗力提高。另一方面由于晶粒破碎细化,使强度得以提高。在生产中可通过冷轧、冷拔提高钢板或钢丝的强度。没有加工硬化没有加工硬化,金属就不会发生均匀塑性变形。金属就不会发生均匀塑性变形。加工硬化是强化金属的重要手段之一，对于不加工硬化是强化金属的
20、重要手段之一，对于不能热处理强化的金属和合金尤为重要。能热处理强化的金属和合金尤为重要。三、织构现象的产生三、织构现象的产生由于晶粒的转动，由于晶粒的转动，当当塑性塑性变形达变形达到一定程度到一定程度(7090%)时，会使时，会使绝大部分晶粒的某一位向与变形绝大部分晶粒的某一位向与变形方向趋于一致，这种现象称方向趋于一致，这种现象称织构织构或或择优取向择优取向。形变织构形变织构使金属呈现使金属呈现明显的各向异性明显的各向异性，在，在深冲零件时，易产生深冲零件时，易产生“制耳制耳”现象，现象，使零件边缘不齐，厚薄不匀。但织构可提使零件边缘不齐，厚薄不匀。但织构可提高硅钢片的导磁率。高硅钢片的导磁
21、率。板织构板织构丝织构丝织构形变织构示意图形变织构示意图各向异性导致的铜板各向异性导致的铜板“制耳制耳”有有无无轧制铝板的轧制铝板的“制耳制耳”现象现象四、四、残余内应力残余内应力 内应力：内应力：是指金属内部相互作用并达到平衡的力。是指金属内部相互作用并达到平衡的力。是由于金属受力是由于金属受力时时,内部变形不均匀而引起的。金属发生塑性变形时内部变形不均匀而引起的。金属发生塑性变形时,外力所做的外力所做的功只有功只有10%转化为内应力残留于金属中转化为内应力残留于金属中.内应力分为三类：内应力分为三类：第一类内应力第一类内应力平衡于表面与心部之间平衡于表面与心部之间(宏观内应力宏观内应力)。
22、第二类内应力第二类内应力平衡于晶粒之间或晶粒内不同区域之间平衡于晶粒之间或晶粒内不同区域之间,(微观内应力微观内应力)。第三类内应力第三类内应力是由晶格缺陷引起的畸变应力。是由晶格缺陷引起的畸变应力。第三类内应力是形变第三类内应力是形变金属中的主要内应力金属中的主要内应力(90%以上)，也是金属强化的主要原因。而，也是金属强化的主要原因。而第一、二类内应力都使金属强度降低。第一、二类内应力都使金属强度降低。内应力内应力的存在，使金属耐蚀性下降，引起零件加工、淬火过程中的存在，使金属耐蚀性下降，引起零件加工、淬火过程中的变形和开裂。因此，金属在塑性变形后，通常要进行退火的变形和开裂。因此，金属在
23、塑性变形后，通常要进行退火处理，处理，以消除或降低内应力。以消除或降低内应力。第三节第三节 回复与再结晶回复与再结晶l一、变形金属在加热时的组织和性能的变化一、变形金属在加热时的组织和性能的变化 l金属经冷变形后金属经冷变形后,组织处于不稳定状态组织处于不稳定状态,有自发恢复有自发恢复到稳定状态的倾向到稳定状态的倾向。但但在常温下在常温下，原子扩散能力小原子扩散能力小,不稳定状态可长时间维持不稳定状态可长时间维持。加热可使原子扩散能力加热可使原子扩散能力增加，金属将依次发生增加，金属将依次发生回复、再结晶回复、再结晶和和晶粒长大晶粒长大。加热温度加热温度 黄黄铜铜l 回复回复l回复：是指在加热
24、温度较低回复：是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及时，由于金属中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的晶位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。内某些变化。l回复阶段回复阶段，金属组织变化不，金属组织变化不明显，其强度、硬度略有下明显，其强度、硬度略有下降，塑性略有提高，但内应降，塑性略有提高，但内应力、电阻率等显著下降。力、电阻率等显著下降。l工业上，常利用回复现象将工业上，常利用回复现象将冷变形金属低温加热，既稳冷变形金属低温加热，既稳定组织又保留加工硬化，这定组织又保留加工硬化，这种热处理方法称去应力退火。种热处理方法称去应力退火。l 再结晶再结晶当变形金属被加热到较高温当变形金属被加热到较
25、高温度时，由于原子活动能力增度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开始发生变大，晶粒的形状开始发生变化，化，由破碎拉长的晶粒变为由破碎拉长的晶粒变为完整的等轴晶粒完整的等轴晶粒。这种这种冷变形组织在加热时重冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程称新彻底改组的过程称再结晶。再结晶。再结晶也是一个再结晶也是一个晶核形成晶核形成和和长大长大的过程，但不是相变过的过程，但不是相变过程，再结晶前后新旧晶粒的程，再结晶前后新旧晶粒的晶格类型晶格类型和和成分成分完全相同。完全相同。铁素体变形铁素体变形80%670加热加热650加热加热l由于再结晶后组织的复由于再结晶后组织的复原，因而原，因而金属的强度、金属的
26、强度、硬度下降，塑性、韧性硬度下降，塑性、韧性提高，加工硬化消失提高，加工硬化消失。冷变形黄铜组织性能随温度的变化冷变形黄铜组织性能随温度的变化 冷变形冷变形(变形量为变形量为38%)黄铜黄铜580C保温保温15分后分后的的的再结晶组织的再结晶组织l 再结晶后的晶粒长大再结晶后的晶粒长大l再结晶完成后，若继续再结晶完成后，若继续升升高加热温度或延长保温时高加热温度或延长保温时间，将发生晶粒长大，间，将发生晶粒长大，这这是一个自发的过程。是一个自发的过程。黄黄铜铜再再结结晶晶后后晶晶粒粒的的长长大大580C保温保温8秒后的组织秒后的组织580C580C保温保温1515分后的组织分后的组织700C
27、700C保温保温1010分后的组织分后的组织l晶粒的长大是通过晶界迁移进行的，是大晶粒吞并晶粒的长大是通过晶界迁移进行的，是大晶粒吞并小晶粒的过程。小晶粒的过程。晶粒粗大会使金属的强度、尤其是晶粒粗大会使金属的强度、尤其是塑性和韧性降低塑性和韧性降低。原子穿过原子穿过晶界扩散晶界扩散晶界迁晶界迁移方向移方向黄铜再结晶和晶粒长大各个阶段的金相照片黄铜再结晶和晶粒长大各个阶段的金相照片冷变形量为冷变形量为38的组织的组织580C保温保温3秒后秒后的的组织组织580C保温保温4秒后秒后的的组织组织580C保温保温8秒后秒后的的组织组织580C保温保温15分后分后的的组织组织 700C保温保温10分后
28、分后的的组织组织二、金属的再结晶温度二、金属的再结晶温度l再结晶不是一个恒温过程，它是自某一温度开始，再结晶不是一个恒温过程，它是自某一温度开始，在一个温度范围内连续进行的过程，在一个温度范围内连续进行的过程，发生再结晶的发生再结晶的最低温度称最低温度称再结晶温度再结晶温度。580C保温保温3秒后秒后的的组织组织580C保温保温4秒后秒后的的组织组织580C保温保温8秒后秒后的的组织组织冷变形冷变形(变形量为变形量为38%)黄铜的再结黄铜的再结晶晶T再再与与的关系的关系l影响再结晶温度的因素为：影响再结晶温度的因素为：l1、金属的预先变形程度：、金属的预先变形程度：金属预先变形程度越大金属预先
29、变形程度越大,再结晶温度越低。再结晶温度越低。当变形度达到一定值后，再结晶当变形度达到一定值后，再结晶温度趋于某一最低值，称温度趋于某一最低值，称最低再结晶温度最低再结晶温度。l纯金属的最低再结晶温度纯金属的最低再结晶温度与其熔点之间的近似关系与其熔点之间的近似关系:T再再0.4T熔熔 其中其中T再再、T熔熔为绝对温度为绝对温度.l金属熔点越高金属熔点越高,T再再也越高也越高.T再再=(T熔熔+273)0.4273，如，如Fe的的T再再=(1538+273)0.4273=4512 2、金属的纯度、金属的纯度、金属的纯度、金属的纯度金属中的微量杂质或合金元素，尤其高熔点元素起阻碍扩散金属中的微量
30、杂质或合金元素，尤其高熔点元素起阻碍扩散金属中的微量杂质或合金元素，尤其高熔点元素起阻碍扩散金属中的微量杂质或合金元素，尤其高熔点元素起阻碍扩散和晶界迁移作用，使再结晶温度显著提高和晶界迁移作用，使再结晶温度显著提高和晶界迁移作用，使再结晶温度显著提高和晶界迁移作用，使再结晶温度显著提高.3 3、再结晶加热速度和加热时间、再结晶加热速度和加热时间、再结晶加热速度和加热时间、再结晶加热速度和加热时间提高加热速度会使再结晶推迟到较高温度发生提高加热速度会使再结晶推迟到较高温度发生提高加热速度会使再结晶推迟到较高温度发生提高加热速度会使再结晶推迟到较高温度发生,延长加热时延长加热时延长加热时延长加热
31、时间间间间,使原子扩散充分使原子扩散充分使原子扩散充分使原子扩散充分,再结晶温度降低。再结晶温度降低。再结晶温度降低。再结晶温度降低。生产中，把消除加工硬化的热处理称为生产中，把消除加工硬化的热处理称为生产中，把消除加工硬化的热处理称为生产中，把消除加工硬化的热处理称为再结晶退火再结晶退火再结晶退火再结晶退火。再结晶。再结晶。再结晶。再结晶退火温度比退火温度比退火温度比退火温度比再结晶温度高再结晶温度高再结晶温度高再结晶温度高100200100200。三、再结晶退火后晶粒度三、再结晶退火后晶粒度影响因素：影响因素：l1、加热温度和保温时间、加热温度和保温时间加热温度越高，保温时间越长，加热温度
32、越高，保温时间越长，金属的晶粒越粗大，加热温度的金属的晶粒越粗大，加热温度的影响尤为显著。影响尤为显著。再结晶退火温度对晶粒度的影响再结晶退火温度对晶粒度的影响预先变形度的影响，实质上是变形均匀程度的影响预先变形度的影响，实质上是变形均匀程度的影响.当变形度很小时当变形度很小时，晶格畸变小，不足以引起再结晶，晶格畸变小，不足以引起再结晶.当变形达到当变形达到210%时时，只有部分晶粒变形，变形极，只有部分晶粒变形，变形极预先变形度对再结晶晶粒度的影响预先变形度对再结晶晶粒度的影响2 2、预先变形度预先变形度不均匀，再结晶晶不均匀，再结晶晶粒大小相差悬殊，粒大小相差悬殊，易互相吞并和长大易互相吞
33、并和长大,再结晶后晶粒特别再结晶后晶粒特别粗大，这个变形度粗大，这个变形度称称临界变形度临界变形度。l当超过临界变形度后当超过临界变形度后，随变形程度增加，变形越，随变形程度增加，变形越来越均匀，再结晶时形核量大而均匀，使再结晶来越均匀，再结晶时形核量大而均匀，使再结晶后晶粒细而均匀，后晶粒细而均匀，达到一定变形量之后，晶粒度达到一定变形量之后，晶粒度基本不变。基本不变。l对于某些金属，当对于某些金属，当变形量相当大时变形量相当大时(90%)，再结晶后，再结晶后晶粒又重新出现粗晶粒又重新出现粗化现象，一般认为化现象，一般认为这与形成织构有关这与形成织构有关.再结晶图再结晶图第四节第四节 金属的
34、热加工金属的热加工 l一、冷加工与热加工的区别一、冷加工与热加工的区别在金属学中，冷热加工的界限是以再结晶温度来划分的。在金属学中，冷热加工的界限是以再结晶温度来划分的。低于再结晶温度的加工称为低于再结晶温度的加工称为冷加工冷加工(或叫或叫冷变形冷变形)，而高而高于再结晶温度的加工称为于再结晶温度的加工称为热加工热加工(或叫或叫热变形热变形)。轧制轧制模锻模锻拉拔拉拔l如如 Fe 的再结晶温度为的再结晶温度为451，其在，其在400 以下的加以下的加工仍为冷加工。而工仍为冷加工。而 Sn 的再结晶温度为的再结晶温度为-71，则其，则其在室温下的加工为热加工。在室温下的加工为热加工。l热加工时产
35、生的加工硬化很快被再结晶产生的软化热加工时产生的加工硬化很快被再结晶产生的软化所抵消，因而热加工不会带来加工硬化效果。所抵消，因而热加工不会带来加工硬化效果。巨型巨型自由锻件自由锻件自自由由锻锻金属的冷热加工金属的冷热加工模锻模锻自由锻自由锻轧制轧制正挤压正挤压反挤压反挤压拉拔拉拔冲压冲压冷轧与热轧冷轧与热轧二、热加工对金属组织和性能的影响二、热加工对金属组织和性能的影响 l热加工可使铸态金属与合金中的热加工可使铸态金属与合金中的气孔焊合气孔焊合，使，使粗大粗大的树枝晶或柱状晶破碎，的树枝晶或柱状晶破碎，从而从而使组织致密、成分均使组织致密、成分均匀、晶粒细化，力学性能提高匀、晶粒细化，力学性
36、能提高。锻锻压压热加工动态再热加工动态再结晶示意图结晶示意图l热加工使铸态金属中的热加工使铸态金属中的非金属夹杂沿变形方向非金属夹杂沿变形方向拉长，形成彼此平行的拉长，形成彼此平行的宏观条纹，称作宏观条纹，称作流线流线，具有这种流线的组织称具有这种流线的组织称纤维组织纤维组织。它使钢产生。它使钢产生各向异性，各向异性，在制定加工在制定加工工艺时，应使流线分布工艺时，应使流线分布合理，尽量与拉应力方合理，尽量与拉应力方向一致。向一致。滚压成型后螺纹内部的纤维分布滚压成型后螺纹内部的纤维分布吊吊钩钩中中的的纤纤维维组组织织l在加工亚共析钢时，在加工亚共析钢时，发现钢中的发现钢中的F与与P呈呈带状分布，这种组带状分布，这种组织称织称带状组织带状组织。l带状组织与枝晶偏析带状组织与枝晶偏析被沿加工方向拉长有被沿加工方向拉长有关。关。可通过多次正火可通过多次正火或扩散退火消除或扩散退火消除.正火组织正火组织带状组织带状组织l热加工能量消耗小，热加工能量消耗小，但钢材表面易氧化。但钢材表面易氧化。一般用于截面尺寸大一般用于截面尺寸大、变形量大、在室温下变形量大、在室温下加工困难的工件。加工困难的工件。l而冷加工一般用于截而冷加工一般用于截面尺寸小、塑性好、面尺寸小、塑性好、尺寸精度及表面光洁尺寸精度及表面光洁度要求高的工件。度要求高的工件。蒸汽蒸汽-空气锤空气锤