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1、晶粒拉长的程度取决于：变形程度 ，纤维组织越明显，拉长 主变形图示 两向压缩一向拉伸最有利于晶粒 的拉长第1页/共52页冷变形金属的组织与所观察的试样截面有关：冷轧钢板：纵向截面 晶粒变形伸长最显著横向截面 晶粒变形伸长不及前者板面 晶粒伸长变形不明显，不能 反映板材的实际变形程度第2页/共52页第3页/共52页 亚结构 随，位错缠结形成胞状组织 亚结构，使一个晶粒分割成许多位向差 很小的亚晶粒。1 亚晶界=位错墙 2 ，胞的数量，晶块的尺寸，位向差 第4页/共52页1第5页/共52页 小角度晶界模型1第6页/共52页 变形织构 原来紊乱的位向出现了有序化，具有严格的 位向性。这个过程叫做“择
2、优取向”。具有择优取向的晶体组织称为“变形织构”。第7页/共52页变形织构分为二类：丝织构 各晶粒的某一晶向都平行于拉伸轴方向。以此晶向表示丝织构面心立方：丝织构体心立方：丝织构 第8页/共52页 板织构 各晶粒的某一晶面平行于板面，某一晶向平行于 轧制方向 。板织构用晶面和晶向共同表示 如 (100)011板织构 表示：(100)平行轧面 011平行轧向第9页/共52页第10页/共52页 材料产生织构时，出现各向 异性。不利方面：冲压时易出现“制耳效应”第11页/共52页有利方面：对于变压器用的硅钢片，为了提高磁性，特地在最易磁化方向 形成织构。又如六方晶体 Zn板 使(0001)晶面平行轧
3、面，此方向不易变形 织构强化多做压力容器第12页/共52页二金属性能的变化机械性能的变化 强度 （亚晶界，晶格畸变）塑性 （晶内和晶间受到破坏，附加应力）各向异性 顺纤维方向的机械性能优于 垂直于纤维方向第13页/共52页物理化学性质的变化 密度 电阻 导电性 导热性 引起磁性变化 化学活性溶解性耐蚀性 第14页/共52页6.2 回复与再结晶 变形以后的金属在加热过程中可分为 回复、再结晶、晶粒长大三阶段。回复：新晶粒产生以前 再结晶：产生新晶粒的过程 晶粒长大：新晶粒的长大过程第15页/共52页第16页/共52页一回复定义 原子回到稳定的平衡位置的过程机理 低温回复 晶内变化主要是空位消失
4、消失途径：与间隙原子复合 跑到晶界或表面 与位错起作用 中温回复 一部分异号位错发生复合、对消第17页/共52页 高温回复 形成多边化亚晶多边化实质：冷变形后，由于同号位错在滑移面塞积所引起点阵弯曲的晶体，在加热时，通过刃型位错的攀移和滑移，使同号位错沿滑移面法向排列成小角度亚晶界的过程。第18页/共52页位错为什么要从横向排列变成竖直排列？第19页/共52页回复特点 消除大部分内应力，弹性应变基本消除 恢复部分物理化学性能 电阻率，耐蚀性 机械性能变化不大 晶粒外形、位向不变 晶间、晶内微裂纹未得以修复 去应力退火 1第20页/共52页1第21页/共52页 二再结晶 定义 随加热温度升高，在
5、形变金属的基体上出现 无应变的新晶粒，直至全部基体都被这些新 晶粒所取代的过程。重结晶?第22页/共52页过程 形核 三种形核方式(a)亚晶粒合并形核(b)亚晶粒长大形核(c)凸出形核第23页/共52页 晶核长大 当各个再结晶核心长大到互相接触时，就 形成了完全由大角度晶界所分界的无应变 的新晶粒组织。第24页/共52页再结晶温度和再结晶时间 再结晶温度：开始再结晶的最低温度Tr 测量Tr的方法常用的有：金相法：显微镜中观察到第一个新晶粒 或晶界因凸出形核而出现锯齿 状边缘的退火温度。第25页/共52页 硬度法：硬度退火温度曲线上硬度开始 显著降低的温度。工业生产中通常以经过大变形量（70%以
6、上）的冷变形金属，经一小时退火能完 全再结晶的最低退火温度定为Tr。再结晶时间：一定温度下，完成一定量 （95%）再结晶所需要的时间。第26页/共52页影响再结晶的主要因素 金属本性 杂质，Tr，d 如纯Al，Tr =90 99%Al，Tr =290 合金元素，Tr，d 低碳钢，Tr 670 18-8不锈钢，Tr 800 第27页/共52页 变形程度 ，Tr d 关系，如图示第28页/共52页 保温时间 一定，保温时间越长，Tr 原始晶粒度 在其他条件相同的情况下，原始晶粒 越细小，则变形抗力越大，贮存能越高，Tr，d第29页/共52页再结晶特点 内应力全部消除 恢复了机械性能 强度、塑性 修
7、复了显微裂纹 使化学成分均匀 消除了各向异性 1第30页/共52页1第31页/共52页三晶粒长大 正常长大（均匀长大）晶界能是晶粒长大的推动力。它有如下特点：晶粒长大是依靠晶界的移动，使大晶粒 吞并小晶粒，并不是晶粒的合并。第32页/共52页 晶粒界面的曲率是晶界移动的驱动力。第33页/共52页 长大过程中，三个晶粒的交角趋于120 稳定的二维晶粒呈六边形。晶粒长大速度比再结晶速度要小得多 晶粒长大均匀，平均 尺寸连续增大第34页/共52页 反常长大（二次再结晶）第35页/共52页 二次再结晶产生的条件如下：微粒（杂质或第二相粒子）阻碍晶界移动 再结晶织构 只在一定取向上易长大 晶粒间的位向差
8、小 晶界迁移率小 表面有热蚀沟（板材高温长期加热形成）第36页/共52页四再结晶织构 冷变形后的金属在再结晶过程中所形成 的织构 金属在变形过程中所形成的变形织构，再结晶后可出现三种情况：保持或加强原有织构 形成新的织构 晶粒取向混乱第37页/共52页五再结晶图 以图解的形式表示再结晶结束后 的平均晶粒尺寸与变形程度、再 结晶温度的关系。第一类再结晶图：冷加工工艺 退火 T/d 静态第二类再结晶图：热加工工艺 热加工 T/d 动态第38页/共52页温度一定，d 的关系变形程度一定，T/d的关系 第39页/共52页6.3 热加工变形时组织性能的变化 热加工：在再结晶温度以上进行的加工，属 于完全
9、软化过程一热加工的特点 1.变形抗力小 能耗少 2.塑性升高 产生断裂的倾向性减小 3.不易形成变形织构 4.性能均匀性较差 5.表面质量、尺寸精度较差第40页/共52页 二金属组织性能的变化 1.使组织致密 2.使晶粒细化 3.使夹杂物、第二相破碎 4.形成纤维组织 金属中未溶夹杂在热加工后沿流向分布，形成金属流线。第41页/共52页 金属流线第42页/共52页这种纤维组织不能因再结晶而改变，仍处于拉长状态。须经反向压缩变形或采用高温长时间退火才能消除。纤维组织的存在，使金属产生各向异性。顺纤维方向较垂直于纤维方向具有较高的机械性能，尤其是塑性和韧性。见表3-2 第43页/共52页用热加工方
10、法制造零件时：尽量使流线与零件工作时所受到的最大拉应力方向相一致，与外加的剪切应力或冲击力的方向相垂直。减弱纤维组织的方法：提高材料的洁净度 减少第二相的体积百分数第44页/共52页5.形成带状组织 不同结构的晶粒呈层状排列 低碳钢经热轧后，珠光体和铁素体有时沿轧向呈带状分布，构成带状组织。这种组织是由于枝晶偏析或夹杂物在压力加工过程中被拉长所造成。第45页/共52页 带状组织 第46页/共52页带状组织也会产生各向异性，但若不存在较多的拉长非金属夹杂物时，对钢的横向机械性能影响并不显著，反之，则会使钢横向的塑性和冲击韧性明显下降。消除带状组织的方法：正火处理 高温扩散退火（磷偏析引起）第47
11、页/共52页6.4 温加工变形时组织性能的变化 冷加工：强度、塑性、表面质量、尺寸精度 热加工：强度、塑性、表面质量、尺寸精度 温加工：介于二者之间 T回 T T再 属于不完全硬化变形 第48页/共52页一温加工的目的改善材料的加工性能 高速钢：冷加工 产生严重断裂 150加工 只有不严重的裂边 300 加工 无裂纹，可进行拉拔第49页/共52页 改善产品的使用性能 提高力学性能 在塑性降低不多的情况下提高强度。见表3-3 减小松驰现象 提高疲劳强度 亚晶界，不利于疲劳裂纹的传播第50页/共52页思考题1.冷加工变形后,金属的组织和性能有何变化?2.什么叫变形织构?它分几种?织构对材料性能有何影响3.什么叫回复(再结晶)?回复(再结晶)的特点?4.什么叫二次再结晶?它发生的原因有哪些?5.什么叫再结晶图?它有何作用?学会看懂再结晶图.6.热加工有哪些特点?它与冷加工相比有什么区别?7.温加工的目的?第51页/共52页感谢您的观看！第52页/共52页