(材料性能学)FH2.2-回复与再结晶1.ppt

《材料性能学》 付华 石家庄铁道大学 第2章 材料的塑性变形 2.1. 材料的塑性变形机理 2.1.1 金属与陶瓷晶体的塑性变形机理 2.1.2 陶瓷材料的塑性变形特点 2.1.3 高分子材料的塑性变形 2.2 冷变形金属的回复与再结晶 2.2.1 塑性变形对材料性能的影响 2.2.2 冷变形金属的回复与再结晶 2.2.3 材料的热加工与冷加工 2.3 塑性变形的力学性能指标 2.2.1 塑性变形对材料性能的影响 2.2.1塑性变形对材料性能的影响 三个阶段：位错滑移 三个阶段： I．易滑移阶段： 单滑移， 位错阻力很小，θ1很低。 II．线性硬化阶段： 多系滑移，位错运动困难，θII 远大于θI ， θII约为 G/100—G/300 ，接近一常数。 III．抛物线硬化阶段： 交滑移，θIII 随应变增加而降低，应力应变曲线变为抛物线。 2．多晶体的加工硬化 b.细晶粒的加工硬化率一般大于粗晶粒。 （二）残余内应力 作用在整个工件，由材料各部分（如表面和心部）的宏观形变不均匀而引起的。 使工件尺寸不稳定，严重时甚至使工件变形断裂。 （三）储存能 2.2.2 冷变形金属的回复与再结晶 变形金属加热时 显微组织的变化：动画 （一）回复过程中组织及性能的变化 回复过程中组织及性能的变化： （二）回复机制 2.中温回复： 3.高温回复： （三）回复动力学 回复动力学曲线 二、再结晶 （一）再结晶后的组织与性能 伸长晶粒→ →等轴晶粒。 与变形前晶格类型一样。 强度、硬度急剧降低，塑性提高，力学性能恢复至变形前状态，消除加工硬化现象。 变形储存能全部释放。 三类内应力（点阵畸变）消除，位错密度降低。 （二）再结晶的形核机制 1. 原有晶界弓出的形核 形变较小，变形不均匀，位错密度不同。 储存能的释放。 2. 亚晶粒合并形核 冷变形金属开始再结晶的最低温度称为再结晶温度。 形变量足够大时，一般纯金属的 再结晶温度为(0.35～0.4)Tm。 表2-6 金属的再结晶温度 影响再结晶温度的因素： （1）预先变形度： （3）杂质和合金元素 ： （4）加热速度和保温时间 （四）再结晶后的晶粒度 形核率N：单位时间/体积内形成的再结晶核心数； 影响再结晶后晶粒度的主要因素: 加热温度；√ 预先变形程度（量）； 最重要的影响因素。 √ 金属纯度；（自学） 原始晶粒大小等。（自学） （1）加热温度 “临界变形度”: 一般为2-10%，晶粒粗大。 （五）再结晶动力学 （六）再结晶后的晶粒长大 1、晶粒的正常长大： 晶粒的长大连续、均匀。 2、晶粒的异常长大（二次再结晶） 区分标准：再结晶温度。 在再结晶温度以上的塑性变形加工称为热加工。例如钢材的热锻和热轧。 一、热加工及其对组织、性能的影响 塑性变形+再结晶过程。 加工硬化随即被再结晶过程的软化作用消除，使材料保持良好的塑性状态。 （1）热加工能使铸态金属中的气孔、疏松、微裂纹焊合，提高金属的致密度；减轻甚至消除树枝晶偏析和改善夹杂物、第二相的分布等；提高金属的机械性能，特别是韧性和塑性。 受力复杂、载荷较大的重要工件，一般采用热加工方法来制造。 谢 谢！ 冷变形后的金属加热到一定温度后，在原来的变形组织中产生无畸变的新晶粒，性能恢复到变形以前的状态，称为再结晶。 再结晶驱动力：形变储存能 2.2.2 冷变形金属的回复与再结晶 2.2.2 冷变形金属的回复与再结晶 2.2.2 冷变形金属的回复与再结晶 2.2.2 冷变形金属的回复与再结晶 2.2.2 冷变形金属的回复与再结晶 （三） 再结晶温度* 热力学：再结晶温度---意义不明确。 形变一开始就获得储存能，就具有回复和再结晶的热力学条件，原则上就可发生再结晶。温度不同，只是过程的速度不同。 动力学：人为定义了一个“再结晶温度”： 在一定时间内（一小时）刚好完成再结晶的温度。 再结晶温度是一个动力学意义的温度。 2.2.2 冷变形金属的回复与再结晶 1200 900 600 450 200 200 200 150 室温 再结晶 温度/℃ 3410 2610 1453 1538 1085 1064 962 660 420 327 232 熔点 /℃ W Mo Ni Fe Cu Au Ag Al Zn Pb Sn 金属 2.2.2 冷变形金属的回复与再结晶 （1）预先变形度 （2）金属的熔点 （3）杂质和合金元素 （4）加热速度和保温时间 2.2.2 冷变形金属的回复与再结晶 变形程度增高，再结晶速度加快， 再结晶温度降低，并逐步趋于一稳定值。 2.2.2 冷变形金属的回复与再结晶 Cd 原子