金屬變形原理

1、第六章 金屬的塑性變形與再結(jié)晶 納米銅的室溫超塑性 金屬變形概述 彈性變形塑性變形斷裂彈性變形塑性變形斷裂 金屬變形概述 彈性變形彈性變形： 變形可逆；變形可逆； 應(yīng)力應(yīng)變呈應(yīng)力應(yīng)變呈 線性關(guān)系。線性關(guān)系。 彈性模量彈性模量： 原子間結(jié)合原子間結(jié)合 力的反映和力的反映和 度量。度量。 第一節(jié) 單晶體的塑性變形 常溫下塑性變形的主要方式：滑移、孿生。常溫下塑性變形的主要方式：滑移、孿生。 一一 滑移滑移 1 1 滑移：在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對于另滑移：在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對于另 一部分沿著一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）一部分沿著一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向） 產(chǎn)

2、生相對位移，且不破壞晶體內(nèi)部原子排列規(guī)律性的塑產(chǎn)生相對位移，且不破壞晶體內(nèi)部原子排列規(guī)律性的塑 變方式。變方式。 光鏡下：滑移帶（無重現(xiàn)性）。光鏡下：滑移帶（無重現(xiàn)性）。 2 2 滑移的表象學(xué)滑移的表象學(xué) 電境下：滑移線。電境下：滑移線。 第一節(jié) 單晶體的塑性變形 光鏡下：滑移帶（無重現(xiàn)性）。光鏡下：滑移帶（無重現(xiàn)性）。 2 2 滑移的表象學(xué)滑移的表象學(xué) 電境下：滑移線。電境下：滑移線。 第一節(jié) 單晶體的塑性變形 3 3 滑移的晶體學(xué)滑移的晶體學(xué) 滑移面滑移面 （密排面）（密排面） （1 1）幾何要素）幾何要素 滑移方向（密排方向）滑移方向（密排方向） 第一節(jié) 單晶體的塑性變形 3 3 滑移的

3、晶體學(xué)滑移的晶體學(xué) （2 2）滑移系）滑移系 滑移系：一個滑移面和該面上一個滑移方向的組合?；葡担阂粋€滑移面和該面上一個滑移方向的組合。 滑移系的個數(shù)滑移系的個數(shù):(:(滑移面?zhèn)€數(shù)）滑移面?zhèn)€數(shù)）（每個面上所具有（每個面上所具有 的滑移方向的個數(shù)）的滑移方向的個數(shù)） 第一節(jié) 單晶體的塑性變形 3 3 滑移的晶體學(xué)滑移的晶體學(xué) （2 2）滑移系）滑移系 滑移系：一個滑移面和該面上一個滑移方向的組合?；葡担阂粋€滑移面和該面上一個滑移方向的組合。 滑移系的個數(shù)滑移系的個數(shù):(:(滑移面?zhèn)€數(shù)）滑移面?zhèn)€數(shù)）（每個面上所具有（每個面上所具有 的滑移方向的個數(shù)）的滑移方向的個數(shù)） 晶體結(jié)構(gòu)滑移面滑移方向滑

4、移系數(shù)目常見金屬 面心立方1114312Cu,Al,Ni,Au 1106212Fe,W,Mo 體心立方12112112Fe,W 12324124Fe 0001133Mg,Zn,Ti 10103Mg,Zr,Ti 1011 6Mg,Ti 密排六方 第一節(jié) 單晶體的塑性變形 （2 2）滑移系）滑移系 金屬材料塑性與滑移系數(shù)目的有關(guān)，一般滑移系越多，塑性金屬材料塑性與滑移系數(shù)目的有關(guān)，一般滑移系越多，塑性 好好 ；同時與；同時與與滑移面密排程度和滑移方與滑移面密排程度和滑移方 向個數(shù)有關(guān)；還與向個數(shù)有關(guān)；還與 同時開動滑移系數(shù)目有同時開動滑移系數(shù)目有 （ c c）。）。 晶體結(jié)構(gòu)滑移面滑移方向滑移系數(shù)

5、目常見金屬 面心立方1114312Cu,Al,Ni,Au 1106212Fe,W,Mo 體心立方12112112Fe,W 12324124Fe 0001133Mg,Zn,Ti 10103Mg,Zr,Ti 1011 6Mg,Ti 第一節(jié) 單晶體的塑性變形 3 3 滑移的晶體學(xué)滑移的晶體學(xué) （3 3）滑移的臨界分切應(yīng)力（）滑移的臨界分切應(yīng)力（ c c） c c：在滑移面上沿滑移方面開始滑移的最小分切應(yīng)力。：在滑移面上沿滑移方面開始滑移的最小分切應(yīng)力。 外力在滑移方向上的分解。外力在滑移方向上的分解。 c c s scoscos coscos 第一節(jié) 單晶體的塑性變形 3 3 滑移的晶體學(xué)滑移的晶體

6、學(xué) （3 3）滑移的臨界分切應(yīng)力（）滑移的臨界分切應(yīng)力（ c c） c c取決于金屬的本性，不受取決于金屬的本性，不受 ， 的影響；的影響； 或或 9090 時，時， s s ； ； c c s scoscos coscos s s的取值的取值 ， 4545 時，時， s s最小，晶體易滑移；最小，晶體易滑移； 軟取向：值大；軟取向：值大； 取向因子：取向因子：coscos coscos 硬取向：值小。硬取向：值小。 第一節(jié) 單晶體的塑性變形 4 4 滑移時晶體的轉(zhuǎn)動滑移時晶體的轉(zhuǎn)動 （1 1）位向和晶面的變化）位向和晶面的變化 拉伸時拉伸時, ,滑移面和滑移方向趨于滑移面和滑移方向趨于 平行

7、于力軸方向平行于力軸方向 壓縮時，晶面逐漸趨于垂直于壓力軸線。壓縮時，晶面逐漸趨于垂直于壓力軸線。 幾何硬化：幾何硬化： ， 遠(yuǎn)離遠(yuǎn)離4545 ，滑移變得困難，滑移變得困難； （2 2）取向因子的變化）取向因子的變化 幾何軟化；幾何軟化； ， 接近接近4545 ，滑移變得容易，滑移變得容易。 第一節(jié) 單晶體的塑性變形 二二 孿生孿生 （1 1）孿生：在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對于另一部分）孿生：在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對于另一部分 沿一定的晶面和晶向發(fā)生均勻切變并形成晶體取向的鏡面對稱沿一定的晶面和晶向發(fā)生均勻切變并形成晶體取向的鏡面對稱 關(guān)系。關(guān)系。 孿生面孿生面 A1111,A2

8、112,A31012A1111,A2112,A31012 （2 2）孿生的晶體學(xué)）孿生的晶體學(xué) 孿生方向?qū)\生方向 A1,A2,A3A1,A2,A3 孿晶區(qū)孿晶區(qū) 第一節(jié) 單晶體的塑性變形 二二 孿生孿生 （3）孿生變形的特點 滑移 孿生 相同點1均勻切變；2 沿一定的晶面、晶向進(jìn)行；不改變結(jié)構(gòu)。 不 同 點 晶體位向不改變（對拋光面觀察 無重現(xiàn)性）。 改變，形成鏡面對稱關(guān)系（對 拋光面觀察有重現(xiàn)性） 位移量 滑移方向上原子間距的 整數(shù)倍，較大。 小于孿生方向上的原子間距， 較小。 對塑變的貢獻(xiàn)很大，總變形量大。有限，總變形量小。 變形應(yīng)力有一定的臨界分切壓力所需臨界分切應(yīng)力遠(yuǎn)高于滑 移 變形條

9、件一般先發(fā)生滑移滑移困難時發(fā)生 變形機(jī)制全位錯運動的結(jié)果分位錯運動的結(jié)果 第二節(jié) 多晶體的塑性變形 1 1 晶粒之間變形的傳播晶粒之間變形的傳播 位錯在晶界塞積位錯在晶界塞積 應(yīng)力集中應(yīng)力集中 相鄰晶粒位錯源開動相鄰晶粒位錯源開動 相鄰相鄰 晶粒變形晶粒變形 塑變塑變 2 2 晶粒之間變形的協(xié)調(diào)性晶粒之間變形的協(xié)調(diào)性 （1 1）原因：各晶粒之間變形具有非同時性。）原因：各晶粒之間變形具有非同時性。 （2 2）要求：各晶粒之間變形相互協(xié)調(diào)。（獨立變形會導(dǎo)致）要求：各晶粒之間變形相互協(xié)調(diào)。（獨立變形會導(dǎo)致 晶體分裂）晶體分裂） （3 3）條件：獨立滑移系）條件：獨立滑移系 5 5個。（保證晶粒形狀

10、的自由變化）個。（保證晶粒形狀的自由變化） 第二節(jié) 多晶體的塑性變形 3 3 晶界對變形的阻礙作用晶界對變形的阻礙作用 （1 1）晶界的特點：原子排列不規(guī)則；分布有大量缺陷。）晶界的特點：原子排列不規(guī)則；分布有大量缺陷。 （2 2）晶界對變形的影響）晶界對變形的影響: :滑移、孿生多終止于晶界滑移、孿生多終止于晶界, ,極少穿極少穿 過。過。 （3 3）晶粒大小與性能的關(guān)系）晶粒大小與性能的關(guān)系 a a 晶粒越細(xì)，強(qiáng)度越高晶粒越細(xì)，強(qiáng)度越高( (細(xì)晶強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化：由下列霍爾配奇公式：由下列霍爾配奇公式 可知可知) ) s s= = 0 0+kd+kd-1/2 -1/2 原因：晶粒越細(xì)，晶界越多

11、，位錯運動的阻力越大。（有原因：晶粒越細(xì)，晶界越多，位錯運動的阻力越大。（有 尺寸限制）尺寸限制） 第二節(jié) 多晶體的塑性變形 3 3 晶界對變形的阻礙作用晶界對變形的阻礙作用 晶粒越多，變形均勻性提高由應(yīng)力集中晶粒越多，變形均勻性提高由應(yīng)力集中 導(dǎo)致的開裂機(jī)會減少，可承受更大的變導(dǎo)致的開裂機(jī)會減少，可承受更大的變 形量，表現(xiàn)出形量，表現(xiàn)出高塑性高塑性。 b b 晶粒越細(xì)，塑韌性提高晶粒越細(xì)，塑韌性提高 細(xì)晶粒材料中，應(yīng)力集中小，裂紋不易細(xì)晶粒材料中，應(yīng)力集中小，裂紋不易 萌生；晶界多，裂紋不易傳播，在斷裂萌生；晶界多，裂紋不易傳播，在斷裂 過程中可吸收較多能量過程中可吸收較多能量, ,表現(xiàn)出表

12、現(xiàn)出高韌性高韌性。 第三節(jié) 塑性變形對材料組織和性能的影響塑性變形對材料組織和性能的影響 一一 對組織結(jié)構(gòu)的影響對組織結(jié)構(gòu)的影響 晶粒拉長晶粒拉長; ; 1 1 形成纖維組織形成纖維組織 雜質(zhì)呈細(xì)帶狀或鏈狀分布。雜質(zhì)呈細(xì)帶狀或鏈狀分布。 第三節(jié) 塑性變形對材料組織和性能的影響塑性變形對材料組織和性能的影響 一一 對組織結(jié)構(gòu)的影響對組織結(jié)構(gòu)的影響 2 2 形成形變織構(gòu)形成形變織構(gòu) （1 1）形變織構(gòu)：多晶體材料由塑性變形導(dǎo)致的各晶粒呈擇優(yōu)）形變織構(gòu)：多晶體材料由塑性變形導(dǎo)致的各晶粒呈擇優(yōu) 取向的組織。取向的組織。 絲織構(gòu)絲織構(gòu)：某一晶向趨于與拔絲方向平行。（拉拔時形某一晶向趨于與拔絲方向平行。（

13、拉拔時形 成）成） （2 2）常見類型）常見類型 板織構(gòu)板織構(gòu)：某晶面趨于平行于軋制面，某晶向趨于平某晶面趨于平行于軋制面，某晶向趨于平 行于主變形方向。（軋制時形成）行于主變形方向。（軋制時形成） 力學(xué)性能：利：深沖板材變形控制；弊：制耳力學(xué)性能：利：深沖板材變形控制；弊：制耳。 （3 3）對性能的影響）對性能的影響 (各向異性各向異性) 物理性能：硅鋼片物理性能：硅鋼片織構(gòu)可減少鐵損?？棙?gòu)可減少鐵損。 第三節(jié) 塑性變形對材料組織和性能的影響塑性變形對材料組織和性能的影響 一一 對組織結(jié)構(gòu)的影響對組織結(jié)構(gòu)的影響 3 3 形成位錯胞形成位錯胞 變形量變形量 位錯纏結(jié)位錯纏結(jié) 位錯胞（大量位錯纏

14、結(jié)在胞壁，位錯胞（大量位錯纏結(jié)在胞壁， 胞內(nèi)位錯密度低。）胞內(nèi)位錯密度低。） 第三節(jié) 塑性變形對材料組織和性能的影響塑性變形對材料組織和性能的影響 二二 對性能的影響對性能的影響 1 1 對力學(xué)性能的影響（加工硬化）對力學(xué)性能的影響（加工硬化） （1 1）加工硬化（形變強(qiáng)化、冷作強(qiáng)化）：隨變形量的增）加工硬化（形變強(qiáng)化、冷作強(qiáng)化）：隨變形量的增 加，材料的強(qiáng)度、硬度升高而塑韌性下降的現(xiàn)象。加，材料的強(qiáng)度、硬度升高而塑韌性下降的現(xiàn)象。 第三節(jié) 塑性變形對材料組織和性能的影響塑性變形對材料組織和性能的影響 二二 對性能的影響對性能的影響 1 1 對力學(xué)性能的影響（加工硬化）對力學(xué)性能的影響（加工硬

15、化） 強(qiáng)化金屬的重要途徑；強(qiáng)化金屬的重要途徑； 利利 提高材料使用安全性；提高材料使用安全性； （2 2）利弊）利弊 材料加工成型的保證。材料加工成型的保證。 弊弊 變形阻力提高，動力消耗增大；變形阻力提高，動力消耗增大； 脆斷危險性提高。脆斷危險性提高。 第三節(jié) 塑性變形對材料組織和性能的影響塑性變形對材料組織和性能的影響 二二 對性能的影響對性能的影響 2 2 對物理、化學(xué)性能的影響對物理、化學(xué)性能的影響 導(dǎo)電率、導(dǎo)磁率下降，比重、熱導(dǎo)率下降；導(dǎo)電率、導(dǎo)磁率下降，比重、熱導(dǎo)率下降； 結(jié)構(gòu)缺陷增多，擴(kuò)散加快；結(jié)構(gòu)缺陷增多，擴(kuò)散加快； 化學(xué)活性提高，腐蝕加快?；瘜W(xué)活性提高，腐蝕加快。 第三節(jié)

16、塑性變形對材料組織和性能的影響塑性變形對材料組織和性能的影響 三三 殘余應(yīng)力（約占變形功的殘余應(yīng)力（約占變形功的1010） 第一類殘余應(yīng)力（第一類殘余應(yīng)力（ ）：宏觀內(nèi)應(yīng)力，由整個物 ）：宏觀內(nèi)應(yīng)力，由整個物 體變形不均勻引起。體變形不均勻引起。 1 1 分類分類 第二類殘余應(yīng)力（第二類殘余應(yīng)力（ ）：微觀內(nèi)應(yīng)力，由晶粒變 ）：微觀內(nèi)應(yīng)力，由晶粒變 形不均勻引起。形不均勻引起。 第三類殘余應(yīng)力（第三類殘余應(yīng)力（ ）：點陣畸變，由位錯、空 ）：點陣畸變，由位錯、空 位等引起。位等引起。80-90%80-90%。 利：預(yù)應(yīng)力處理，如汽車板簧的生產(chǎn)。利：預(yù)應(yīng)力處理，如汽車板簧的生產(chǎn)。 2 2 利弊利

17、弊 弊：引起變形、開裂，如黃銅彈殼的腐蝕開裂。弊：引起變形、開裂，如黃銅彈殼的腐蝕開裂。 3 3 消除：去應(yīng)力退火。消除：去應(yīng)力退火。 第四節(jié) 冷變形金屬在加熱時的 組織與性能變化 一一 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶 回復(fù)：冷變形金屬在低溫加熱時，其顯微組織無可見回復(fù)：冷變形金屬在低溫加熱時，其顯微組織無可見 變化，但其物理、力學(xué)性能卻部分恢復(fù)到冷變形以前的變化，但其物理、力學(xué)性能卻部分恢復(fù)到冷變形以前的 過程。過程。 再結(jié)晶：冷變形金屬被加熱到適當(dāng)溫度時，在變形組再結(jié)晶：冷變形金屬被加熱到適當(dāng)溫度時，在變形組 織內(nèi)部新的無畸變的等軸晶粒逐漸取代變形晶粒，而使織內(nèi)部新的無畸變的等軸晶粒逐漸取代變形

18、晶粒，而使 形變強(qiáng)化效應(yīng)完全消除的過程。形變強(qiáng)化效應(yīng)完全消除的過程。 回復(fù) 再結(jié)晶 晶粒長大 第四節(jié) 冷變形金屬在加熱時的 組織與性能變化 二二 顯微組織變化（示意圖）顯微組織變化（示意圖） 回復(fù)階段：顯微組織仍為纖維狀，無可見變化；回復(fù)階段：顯微組織仍為纖維狀，無可見變化； 再結(jié)晶階段：變形晶粒通過形核長大，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾略俳Y(jié)晶階段：變形晶粒通過形核長大，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾?的無畸變的等軸晶粒。的無畸變的等軸晶粒。 晶粒長大階段：晶界移動、晶粒粗化，達(dá)到相對穩(wěn)定晶粒長大階段：晶界移動、晶粒粗化，達(dá)到相對穩(wěn)定 的形狀和尺寸。的形狀和尺寸。 回復(fù) 再結(jié)晶 晶粒長大 第四節(jié) 冷變形金屬在加熱時的 組織與性

19、能變化 三三 性能變化性能變化 1 1 力學(xué)性能（示意圖）力學(xué)性能（示意圖） 回復(fù)階段：強(qiáng)度、硬度略有下降，塑性略有提高?；貜?fù)階段：強(qiáng)度、硬度略有下降，塑性略有提高。 再結(jié)晶階段：強(qiáng)度、硬度明顯下降，塑性明顯提高。再結(jié)晶階段：強(qiáng)度、硬度明顯下降，塑性明顯提高。 晶粒長大階段：強(qiáng)度、硬度繼續(xù)下降，塑性繼續(xù)提高，晶粒長大階段：強(qiáng)度、硬度繼續(xù)下降，塑性繼續(xù)提高， 粗化嚴(yán)重時下降。粗化嚴(yán)重時下降。 2 2 物理性能物理性能 密度：在回復(fù)階段變化不大，在再結(jié)晶階段急劇升高；密度：在回復(fù)階段變化不大，在再結(jié)晶階段急劇升高； 電阻：電阻在回復(fù)階段可明顯下降。電阻：電阻在回復(fù)階段可明顯下降。 第四節(jié) 冷變形金

20、屬在加熱時的 組織與性能變化 四四 儲存能變化（示意圖）儲存能變化（示意圖） 1 1 儲存能：存在于冷變形金屬內(nèi)部的一小部分（儲存能：存在于冷變形金屬內(nèi)部的一小部分（1010 ）變形功。）變形功。 彈性應(yīng)變能（彈性應(yīng)變能（3 31212） 2 2 存在形式存在形式 位錯（位錯（80809090） 驅(qū)動力驅(qū)動力 點缺陷點缺陷 3 3 儲存能的釋放：原子活動能力提高，遷移至平衡位儲存能的釋放：原子活動能力提高，遷移至平衡位 置，儲存能得以釋放。置，儲存能得以釋放。 第四節(jié) 冷變形金屬在加熱時的 組織與性能變化 五五 內(nèi)應(yīng)力變化內(nèi)應(yīng)力變化 回復(fù)階段：大部分或全部消除第一類內(nèi)應(yīng)力，部分消除回復(fù)階段：大

21、部分或全部消除第一類內(nèi)應(yīng)力，部分消除 第二、三類內(nèi)應(yīng)力；第二、三類內(nèi)應(yīng)力； 再結(jié)晶階段：內(nèi)應(yīng)力可完全消除。再結(jié)晶階段：內(nèi)應(yīng)力可完全消除。 第五節(jié) 回復(fù) 一一 回復(fù)動力學(xué)（示意圖）回復(fù)動力學(xué)（示意圖） 2 2 動力學(xué)曲線特點動力學(xué)曲線特點 （1 1）沒有孕育期；）沒有孕育期； （2 2）開始變化快，隨后變慢；）開始變化快，隨后變慢； （3 3）長時間處理后，性能趨于一平衡值。）長時間處理后，性能趨于一平衡值。 第五節(jié) 回復(fù) 二二 回復(fù)機(jī)理回復(fù)機(jī)理 1 1 低溫回復(fù)（低溫回復(fù)（0.10.10.3Tm0.3Tm） 移至晶界、位錯處移至晶界、位錯處 點缺陷運動點缺陷運動 空位間隙原子空位間隙原子 消失

22、消失 缺陷密度降低缺陷密度降低 空位聚集（空位群、對）空位聚集（空位群、對） 第五節(jié) 回復(fù) 二二 回復(fù)機(jī)理回復(fù)機(jī)理 2 2 中溫回復(fù)中溫回復(fù) （0.30.30.5Tm0.5Tm） 異號位錯相遇而抵銷異號位錯相遇而抵銷 位錯滑移位錯滑移 位錯纏結(jié)重新排列位錯纏結(jié)重新排列 位錯密度降低位錯密度降低 亞晶粒長大亞晶粒長大 第五節(jié) 回復(fù) 二二 回復(fù)機(jī)理回復(fù)機(jī)理 3 3 高溫回復(fù)（高溫回復(fù)（0.5Tm0.5Tm） 位錯攀移（滑移）位錯攀移（滑移） 位錯垂直排列（亞晶界）位錯垂直排列（亞晶界） 多邊化（亞晶粒）多邊化（亞晶粒） 彈性畸變能降低。彈性畸變能降低。 第五節(jié) 回復(fù) 三三 回復(fù)退火的應(yīng)用回復(fù)退火的

23、應(yīng)用 去應(yīng)力退火：降低應(yīng)力（保持加工硬化效果），防止去應(yīng)力退火：降低應(yīng)力（保持加工硬化效果），防止 工件變形、開裂，提高耐蝕性。工件變形、開裂，提高耐蝕性。 第六節(jié) 再結(jié)晶 一一 再結(jié)晶的形核與長大再結(jié)晶的形核與長大 1 1 形核形核 亞晶長大形核機(jī)制亞晶長大形核機(jī)制 （變形量較大時）（變形量較大時） 亞晶合并形核亞晶合并形核 亞晶界移動形核（吞并其它亞晶或變形部分）亞晶界移動形核（吞并其它亞晶或變形部分） 晶界凸出形核（變形量較小時）晶界凸出形核（變形量較小時） 晶界弓出形核，凸向亞晶粒小的方向晶界弓出形核，凸向亞晶粒小的方向 第六節(jié) 再結(jié)晶 一一 再結(jié)晶的形核與長大再結(jié)晶的形核與長大 驅(qū)動

24、力：畸變能差驅(qū)動力：畸變能差 2 2 長大長大 方式：晶核向畸變晶粒擴(kuò)展，直至新晶粒相互接觸。方式：晶核向畸變晶粒擴(kuò)展，直至新晶粒相互接觸。 注：再結(jié)晶不是相變過程。注：再結(jié)晶不是相變過程。 第六節(jié) 再結(jié)晶 二二 再結(jié)晶動力學(xué)再結(jié)晶動力學(xué) （1）再結(jié)晶速度與溫度的關(guān)系）再結(jié)晶速度與溫度的關(guān)系 v再 再 Aexp(-QR/RT) （2）規(guī)律）規(guī)律 開始時再結(jié)晶速度很小，在體積分?jǐn)?shù)為開始時再結(jié)晶速度很小，在體積分?jǐn)?shù)為0.5時最大，然時最大，然 后減慢。后減慢。 第六節(jié) 再結(jié)晶 三三 再結(jié)晶溫度再結(jié)晶溫度 1 再結(jié)晶溫度：經(jīng)嚴(yán)重冷變形（變形量再結(jié)晶溫度：經(jīng)嚴(yán)重冷變形（變形量70%）的金屬或合）的金屬

25、或合 金，在金，在1h內(nèi)能夠完成再結(jié)晶的（再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)內(nèi)能夠完成再結(jié)晶的（再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)95%）最）最 低溫度。低溫度。 高純金屬：高純金屬：T再 再 (0.250.35)Tm。 2 經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式 工業(yè)純金屬：工業(yè)純金屬：T再 再 (0.350.45)Tm。 合金：合金：T再 再 (0.40.9)Tm。 注：再結(jié)晶退火溫度一般比上述溫度高注：再結(jié)晶退火溫度一般比上述溫度高100200。 第六節(jié) 再結(jié)晶 三三 再結(jié)晶溫度再結(jié)晶溫度 變形量越大，驅(qū)動力越大，再結(jié)晶溫度越低；變形量越大，驅(qū)動力越大，再結(jié)晶溫度越低；3 影響因素影響因素 純度越高，再結(jié)晶溫度越低；純度越高，再結(jié)晶溫度越低； 加熱

26、速度太低或太高，再結(jié)晶溫度提高。加熱速度太低或太高，再結(jié)晶溫度提高。 第六節(jié) 再結(jié)晶 四四 影響再結(jié)晶的因素影響再結(jié)晶的因素 1 退火溫度。溫度越高，再結(jié)晶速度越大。退火溫度。溫度越高，再結(jié)晶速度越大。 2 變形量。變形量越大，再結(jié)晶溫度越低；隨變形量增大，變形量。變形量越大，再結(jié)晶溫度越低；隨變形量增大， 再結(jié)晶溫度趨于穩(wěn)定；變形量低于一定值，再結(jié)晶不能進(jìn)再結(jié)晶溫度趨于穩(wěn)定；變形量低于一定值，再結(jié)晶不能進(jìn) 行。行。 3 原始晶粒尺寸。晶粒越小，驅(qū)動力越大；晶界越多，有利原始晶粒尺寸。晶粒越小，驅(qū)動力越大；晶界越多，有利 于形核。于形核。 4 微量溶質(zhì)元素。阻礙位錯和晶界的運動，不利于再結(jié)晶。

27、微量溶質(zhì)元素。阻礙位錯和晶界的運動，不利于再結(jié)晶。 5 第二分散相。間距和直徑都較大時，提高畸變能，并可作第二分散相。間距和直徑都較大時，提高畸變能，并可作 為形核核心，促進(jìn)再結(jié)晶；直徑和間距很小時，提高畸變?yōu)樾魏撕诵?，促進(jìn)再結(jié)晶；直徑和間距很小時，提高畸變 能，但阻礙晶界遷移，阻礙再結(jié)晶。能，但阻礙晶界遷移，阻礙再結(jié)晶。 第六節(jié) 再結(jié)晶 五五 再結(jié)晶晶粒大小的控制（晶粒大小變形量關(guān)系圖）再結(jié)晶晶粒大小的控制（晶粒大小變形量關(guān)系圖） 再結(jié)晶晶粒的平均直徑再結(jié)晶晶粒的平均直徑 d=kG/N1/4 第六節(jié) 再結(jié)晶 五五 再結(jié)晶晶粒大小的控制（晶粒大小變形量關(guān)系圖）再結(jié)晶晶粒大小的控制（晶粒大小變形

28、量關(guān)系圖） 1 變形量（圖）。存在臨界變形量，生產(chǎn)中應(yīng)避免臨界變形變形量（圖）。存在臨界變形量，生產(chǎn)中應(yīng)避免臨界變形 量。量。 2 原始晶粒尺寸。晶粒越小，驅(qū)動力越大，形核位置越多，原始晶粒尺寸。晶粒越小，驅(qū)動力越大，形核位置越多， 使晶粒細(xì)化。使晶粒細(xì)化。 3 合金元素和雜質(zhì)。增加儲存能，阻礙晶界移動，有利于晶合金元素和雜質(zhì)。增加儲存能，阻礙晶界移動，有利于晶 粒細(xì)化。粒細(xì)化。 4 溫度。變形溫度越高，回復(fù)程度越大，儲存能減小，晶粒溫度。變形溫度越高，回復(fù)程度越大，儲存能減小，晶粒 粗化；退火溫度越高，臨界變形度越小，晶粒粗大。粗化；退火溫度越高，臨界變形度越小，晶粒粗大。 第六節(jié) 再結(jié)晶

29、六六 再結(jié)晶的應(yīng)用再結(jié)晶的應(yīng)用 恢復(fù)變形能力恢復(fù)變形能力 改善顯微組織改善顯微組織 再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火 消除各向異性消除各向異性 提高組織穩(wěn)定性提高組織穩(wěn)定性 再結(jié)晶溫度：再結(jié)晶溫度：T再 再 100200。 2h 第七節(jié) 晶粒長大晶粒長大 驅(qū)動力：界面能差；驅(qū)動力：界面能差； 長大方式：長大方式： 正常長大；正常長大； 異常長大（二次再結(jié)晶）異常長大（二次再結(jié)晶） 第七節(jié) 晶粒長大晶粒長大 一一 晶粒的正常長大晶粒的正常長大 1 1正常長大：再結(jié)晶后的晶粒均勻連續(xù)的長大。正常長大：再結(jié)晶后的晶粒均勻連續(xù)的長大。 2 2 驅(qū)動力：界面能差。界面能越大，曲率半徑越小，驅(qū)動力驅(qū)動力：界面能差。界

30、面能越大，曲率半徑越小，驅(qū)動力 越大。越大。 ( (長大方向是指向曲率中心長大方向是指向曲率中心, ,而再結(jié)晶晶核的長大方向相反而再結(jié)晶晶核的長大方向相反.).) 晶界趨于平直晶界趨于平直 3 3 晶粒的穩(wěn)定形狀晶粒的穩(wěn)定形狀 晶界夾角趨于晶界夾角趨于120120 二維坐標(biāo)中晶粒邊數(shù)趨于二維坐標(biāo)中晶粒邊數(shù)趨于6 6 第七節(jié) 晶粒長大晶粒長大 一一 晶粒的正常長大晶粒的正常長大 4 4 影響晶粒長大的因素影響晶粒長大的因素 （1）溫度。溫度越高，晶界易遷移，晶粒易粗化。）溫度。溫度越高，晶界易遷移，晶粒易粗化。 （2）分散相粒子。阻礙晶界遷移，降低晶粒長大速率。）分散相粒子。阻礙晶界遷移，降低晶

31、粒長大速率。 一般有晶粒穩(wěn)定尺寸一般有晶粒穩(wěn)定尺寸d d和第二相質(zhì)點半徑和第二相質(zhì)點半徑r r、體積分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù) 的關(guān)的關(guān) 系：系： d=4r/3d=4r/3 （3）雜質(zhì)與合金元素。降低界面能，不利于晶界移動。）雜質(zhì)與合金元素。降低界面能，不利于晶界移動。 （4）晶粒位向差。小角度晶界的界面能小于大角度晶界，）晶粒位向差。小角度晶界的界面能小于大角度晶界， 因而前者的移動速率低于后者。因而前者的移動速率低于后者。 第七節(jié) 晶粒長大晶粒長大 二二 晶粒的異常長大晶粒的異常長大 1 1 異常長大：少數(shù)再結(jié)晶晶粒的急劇長大現(xiàn)象。異常長大：少數(shù)再結(jié)晶晶粒的急劇長大現(xiàn)象。 釘扎晶界的第二相溶于基體釘扎晶界的第二相溶于基體 2 2 機(jī)制機(jī)制 再結(jié)晶織構(gòu)中位向一致晶粒的合并再結(jié)晶織構(gòu)中位向一致晶粒的合并 大晶粒吞并小晶粒大晶粒吞并小晶粒 第七節(jié) 晶粒長大晶粒長大 二二 晶粒的異常長大晶粒的異常長大 各向異性各向異性 織構(gòu)明顯織構(gòu)明顯 優(yōu)化磁導(dǎo)率優(yōu)化磁導(dǎo)