動態(tài)回復及再結晶

1、5.4 熱變形與動態(tài)回復、再結晶熱變形與動態(tài)回復、再結晶 冷塑性變形引起的加工硬化，可以通過冷塑性變形引起的加工硬化，可以通過加熱發(fā)生再結晶來加以消除。如果金屬在再加熱發(fā)生再結晶來加以消除。如果金屬在再結晶溫度以上進行壓力加工，那么塑性變形結晶溫度以上進行壓力加工，那么塑性變形所引起的加工硬化就可以立即被再結晶過程所引起的加工硬化就可以立即被再結晶過程所消除。所消除。將金屬或合金加熱至再結晶溫度以將金屬或合金加熱至再結晶溫度以上進行的壓力加工稱為熱加工。上進行的壓力加工稱為熱加工。 在再結晶溫在再結晶溫度以下的加工稱為冷加工。度以下的加工稱為冷加工。 在熱加工過程中，金屬內部同時進行著在熱加工

2、過程中，金屬內部同時進行著加工硬化和再結晶軟化這兩個相反的過程，加工硬化和再結晶軟化這兩個相反的過程，不過此時的再結晶是在加工的同時發(fā)生的，不過此時的再結晶是在加工的同時發(fā)生的，稱為動態(tài)再結晶，它與上一章介紹的冷加工稱為動態(tài)再結晶，它與上一章介紹的冷加工后退火時發(fā)生的再結晶是不盡相同的。有時后退火時發(fā)生的再結晶是不盡相同的。有時在熱加工過程中硬化和軟化這兩個因素不能在熱加工過程中硬化和軟化這兩個因素不能剛好全部抵消。剛好全部抵消。5.4.1 動態(tài)回復與動態(tài)再結晶動態(tài)回復與動態(tài)再結晶 熱加工時，硬化過程與軟化過程是同時進行熱加工時，硬化過程與軟化過程是同時進行的，按其特征不同，可分為下述五種形式

3、：的，按其特征不同，可分為下述五種形式： (1) 動態(tài)回復動態(tài)回復 (2) 動態(tài)再結晶動態(tài)再結晶 （1）、（）、（2）是在溫度和負荷聯(lián)合作用下發(fā)生的。）是在溫度和負荷聯(lián)合作用下發(fā)生的。 (3) 亞動態(tài)再結晶亞動態(tài)再結晶 (4) 靜態(tài)再結晶靜態(tài)再結晶 (5) 靜態(tài)回復靜態(tài)回復 （3）、（）、（4）、（）、（5）是在變形停止之后，即在）是在變形停止之后，即在無負荷作用下發(fā)生的。無負荷作用下發(fā)生的。1 動態(tài)回復動態(tài)回復（圖圖5.38）特點：流變應力不隨應變而變的穩(wěn)態(tài)流變。特點：流變應力不隨應變而變的穩(wěn)態(tài)流變。 1）真應力真應力真應變真應變曲線（曲線（圖圖5.37） I微應變階段微應變階段 II動態(tài)回

4、復的初動態(tài)回復的初始階段始階段 III穩(wěn)態(tài)變形階段穩(wěn)態(tài)變形階段圖圖5.37 真應力真應力真應變曲線真應變曲線圖圖 5.38 動態(tài)回復的應力應變曲線（流變曲線動態(tài)回復的應力應變曲線（流變曲線） 2）組織結構的變化）組織結構的變化 熱加工后的晶熱加工后的晶粒沿變形方向伸長，粒沿變形方向伸長，同時，晶粒內部出同時，晶粒內部出現(xiàn)動態(tài)回復所形成現(xiàn)動態(tài)回復所形成的等軸亞晶粒。的等軸亞晶粒。 亞晶尺寸與穩(wěn)亞晶尺寸與穩(wěn)態(tài)流變應力成反比，態(tài)流變應力成反比，并隨變形溫度升高并隨變形溫度升高和變形速度降低而和變形速度降低而增大增大(圖圖5.39)。圖圖 5.39 鋁在鋁在400oC擠壓時動態(tài)擠壓時動態(tài)回復所形成的亞

5、晶回復所形成的亞晶 3）動態(tài)回復的機制）動態(tài)回復的機制 (1).是位錯的攀移和交滑移，攀移在動態(tài)回復中是位錯的攀移和交滑移，攀移在動態(tài)回復中起主要的作用。起主要的作用。 (2).層錯能的高低是決定動態(tài)回復進行充分與否層錯能的高低是決定動態(tài)回復進行充分與否的關鍵因素的關鍵因素 (3). 動態(tài)回復易在層錯能高的金屬，如鋁及鋁合動態(tài)回復易在層錯能高的金屬，如鋁及鋁合金中發(fā)生。金中發(fā)生。 壓力加工是利用塑性變形的方法使金屬成形并壓力加工是利用塑性變形的方法使金屬成形并改性的工藝方法。由于在常溫下進行塑性變形會引改性的工藝方法。由于在常溫下進行塑性變形會引起金屬的加工硬化，即出現(xiàn)變形抗力增大、塑性下起金

6、屬的加工硬化，即出現(xiàn)變形抗力增大、塑性下降，這使得對某些尺寸較大或塑性低的金屬在常溫降，這使得對某些尺寸較大或塑性低的金屬在常溫下難以進行塑性變形。生產上通常采用在加熱條件下難以進行塑性變形。生產上通常采用在加熱條件下進行塑性變形。下進行塑性變形。 熱變形熱變形或或熱加工熱加工指金屬材料在再結晶溫度以上指金屬材料在再結晶溫度以上的加工變形。工業(yè)生產個，高溫進行的鍛造，軋制的加工變形。工業(yè)生產個，高溫進行的鍛造，軋制等壓力加工屬熱加工。熱加工過程中，在金屬內部等壓力加工屬熱加工。熱加工過程中，在金屬內部同時進行著加工硬化與回復再結晶軟化兩個相反的同時進行著加工硬化與回復再結晶軟化兩個相反的過程。

7、過程。 1.1.熱加工與冷加工熱加工與冷加工 稱為稱為熱熱加工加工，發(fā)生硬化、回復、再結晶。而，發(fā)生硬化、回復、再結晶。而冷加工冷加工發(fā)生加工硬化發(fā)生加工硬化 例如鎢的再結晶溫度約為例如鎢的再結晶溫度約為12001200，因此，即使在，因此，即使在10001000進行變形加工也屬于冷加工。進行變形加工也屬于冷加工。 2.2.熱加工特點熱加工特點 在熱加工過程中，金屬同時在熱加工過程中，金屬同時進行著兩個過程：形變強化和進行著兩個過程：形變強化和再結晶軟化再結晶軟化( (如下如下圖圖) )。塑性變。塑性變形使金屬產生形變強化，而同形使金屬產生形變強化，而同時發(fā)生的再結晶時發(fā)生的再結晶( (稱為動

8、態(tài)再稱為動態(tài)再結晶結晶) )過程又將形變強化現(xiàn)象過程又將形變強化現(xiàn)象予以消除。因此，熱加工時一予以消除。因此，熱加工時一般不產生明顯加工硬化現(xiàn)象。般不產生明顯加工硬化現(xiàn)象。 熱加工時，硬化過程與軟化過程是同時進行的，按熱加工時，硬化過程與軟化過程是同時進行的，按其特征不同，可分為下述五種形式：其特征不同，可分為下述五種形式： (1) (1) 動態(tài)回復動態(tài)回復 (2) (2) 動態(tài)再結晶動態(tài)再結晶 （1 1）、（）、（2 2）是在溫度和負荷聯(lián)合作用下發(fā)生的。）是在溫度和負荷聯(lián)合作用下發(fā)生的。 (3) (3) 亞動態(tài)再結晶亞動態(tài)再結晶 (4) (4) 靜態(tài)再結晶靜態(tài)再結晶 (5) (5) 靜態(tài)回復

9、靜態(tài)回復 （3 3）、（）、（4 4）、（）、（5 5）是在變形停止之后，即在無負）是在變形停止之后，即在無負荷作用下發(fā)生的。荷作用下發(fā)生的。 在金屬冷形變后的加熱過程中發(fā)生的，稱為在金屬冷形變后的加熱過程中發(fā)生的，稱為靜態(tài)回復靜態(tài)回復和和靜態(tài)再結晶靜態(tài)再結晶。若提高金屬變形的溫度。若提高金屬變形的溫度, ,使金屬在較高的溫度下使金屬在較高的溫度下形變時，金屬在熱變形的同時也發(fā)生回復和再結晶，這種與形變時，金屬在熱變形的同時也發(fā)生回復和再結晶，這種與金屬熱變形同時發(fā)生的回復和再結晶稱為金屬熱變形同時發(fā)生的回復和再結晶稱為動態(tài)回復動態(tài)回復(dynamic (dynamic recovery)re

10、covery)和和動態(tài)再結晶動態(tài)再結晶(dynamic recrystallization(dynamic recrystallization) )。 動態(tài)回復動態(tài)回復：在熱加工過程中，塑性變形使金屬產生形變在熱加工過程中，塑性變形使金屬產生形變強化的同時發(fā)生的回復強化的同時發(fā)生的回復的的現(xiàn)象。現(xiàn)象。 動態(tài)再結晶動態(tài)再結晶：在熱加工過程中，塑性變形使金屬產生形在熱加工過程中，塑性變形使金屬產生形變強化的同時發(fā)生的再結晶變強化的同時發(fā)生的再結晶的的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 這是在通常的熱加工時發(fā)生的過程。在發(fā)生回復和再結這是在通常的熱加工時發(fā)生的過程。在發(fā)生回復和再結晶時，由形變造成的加工硬化與由動態(tài)回復，

11、動態(tài)再結晶造晶時，由形變造成的加工硬化與由動態(tài)回復，動態(tài)再結晶造成的軟化同時發(fā)生。成的軟化同時發(fā)生。 , ,分為三段分為三段 第第階段階段微應變階段微應變階段: :應力增加很快應力增加很快, ,但應變量不大但應變量不大( (小于小于1%),1%),加工硬加工硬化開始出現(xiàn)?；_始出現(xiàn)。 第第階段階段均勻變形階段均勻變形階段: :曲線的斜率逐漸下降，金屬材料開始均勻塑曲線的斜率逐漸下降，金屬材料開始均勻塑性變形，即開始流變，并發(fā)生加工硬化，且隨加工硬化作用的加強性變形，即開始流變，并發(fā)生加工硬化，且隨加工硬化作用的加強, ,開始出開始出現(xiàn)動態(tài)回復并逐漸加強現(xiàn)動態(tài)回復并逐漸加強, ,其造成的軟化逐漸

12、抵消加工硬化作用其造成的軟化逐漸抵消加工硬化作用, ,使曲線的斜使曲線的斜率下降并趨于水平，加工硬化率為零，進入第三階段。率下降并趨于水平，加工硬化率為零，進入第三階段。 第第階段階段穩(wěn)態(tài)流變階段穩(wěn)態(tài)流變階段: :在達到第三階段后，即可實現(xiàn)持續(xù)形變。表現(xiàn)在達到第三階段后，即可實現(xiàn)持續(xù)形變。表現(xiàn)為由變形產生的加工硬化與動態(tài)回復產生的軟化為由變形產生的加工硬化與動態(tài)回復產生的軟化 達到動態(tài)平衡達到動態(tài)平衡, ,流變應力不再隨應變的增加而增大流變應力不再隨應變的增加而增大, ,曲線保持水平狀態(tài)。達到穩(wěn)態(tài)流變時應力值與變曲線保持水平狀態(tài)。達到穩(wěn)態(tài)流變時應力值與變形溫度和應變速率有關形溫度和應變速率有關

13、, ,增高變形溫度或降低應變增高變形溫度或降低應變速率速率, ,都將使穩(wěn)態(tài)流變應力降低。都將使穩(wěn)態(tài)流變應力降低。這一特性已用于鋼材，如在這一特性已用于鋼材，如在750750以下的熱加工。以下的熱加工。 注意：當應變速率增大時：曲線整體移向上方，注意：當應變速率增大時：曲線整體移向上方，即穩(wěn)態(tài)流變應力增大；溫度升高時：曲線下移，即穩(wěn)態(tài)流變應力增大；溫度升高時：曲線下移，穩(wěn)態(tài)流變應力減小。穩(wěn)態(tài)流變應力減小。 , 金 屬 中 的 位 錯 密 度 由 退 火 態(tài) 的金 屬 中 的 位 錯 密 度 由 退 火 態(tài) 的10101011m-2增至增至10111012m-2。位錯密度繼續(xù)位錯密度繼續(xù)升高升高,

14、但因動態(tài)回復的出現(xiàn)但因動態(tài)回復的出現(xiàn),位錯消失率也增大。位錯消失率也增大。，位錯的增殖率和消失率達到平衡，位錯密度維，位錯的增殖率和消失率達到平衡，位錯密度維持在持在10141015m-2。和冷形變時相同，隨著位錯密度的。和冷形變時相同，隨著位錯密度的增大，金屬中形成位錯纏結和位錯胞。位錯密度的增增大，金屬中形成位錯纏結和位錯胞。位錯密度的增大導致了回復過程的發(fā)生，位錯消失的速率隨應變的大導致了回復過程的發(fā)生，位錯消失的速率隨應變的增大不斷增大，最后終于使位錯增殖與位錯消失達到增大不斷增大，最后終于使位錯增殖與位錯消失達到平衡，不再發(fā)生加工硬化的穩(wěn)態(tài)流變階段。平衡，不再發(fā)生加工硬化的穩(wěn)態(tài)流變階

15、段。是位錯的攀移和交滑移，攀移在動是位錯的攀移和交滑移，攀移在動態(tài)回復中起主要的作用。層錯能的高低是決定動態(tài)回態(tài)回復中起主要的作用。層錯能的高低是決定動態(tài)回復進行充分與否的關鍵因素。動態(tài)回復易在層錯能高復進行充分與否的關鍵因素。動態(tài)回復易在層錯能高的金屬，如鋁及鋁合金中發(fā)生。的金屬，如鋁及鋁合金中發(fā)生。 動態(tài)回復過程隨變形的進行金屬中的晶粒延伸成纖維狀，而動態(tài)回復過程隨變形的進行金屬中的晶粒延伸成纖維狀，而通過多邊化或位錯胞規(guī)整化形成大量的亞晶粒組織始終保持等通過多邊化或位錯胞規(guī)整化形成大量的亞晶粒組織始終保持等軸狀，即使形變量很大也是如此。這被解釋為動態(tài)回復過程中軸狀，即使形變量很大也是如此

16、。這被解釋為動態(tài)回復過程中亞晶界的遷移和多邊化的結果。亞晶的尺寸及相互間位向差取亞晶界的遷移和多邊化的結果。亞晶的尺寸及相互間位向差取決于金屬類型、形變溫度和應變速率。決于金屬類型、形變溫度和應變速率。 亞晶平均直徑亞晶平均直徑d與與T、的關系如下：的關系如下： a、b為常數(shù)為常數(shù) 動態(tài)回復所獲得的亞穩(wěn)組織可通過熱變形后的迅速冷卻而保動態(tài)回復所獲得的亞穩(wěn)組織可通過熱變形后的迅速冷卻而保留下來，其強度遠遠高于再結晶組織的強度。但若從高溫緩冷留下來，其強度遠遠高于再結晶組織的強度。但若從高溫緩冷下來，則將發(fā)生靜態(tài)再結晶。下來，則將發(fā)生靜態(tài)再結晶。 對于給定金屬材料，動態(tài)回復亞晶粒的大小受形變溫度和

17、形對于給定金屬材料，動態(tài)回復亞晶粒的大小受形變溫度和形變速率的影響：形變溫度越高或形變速率越低，亞晶粒越大。變速率的影響：形變溫度越高或形變速率越低，亞晶粒越大。 動態(tài)回復組織已成功地應用于提高建筑合金擠壓型材的強度動態(tài)回復組織已成功地應用于提高建筑合金擠壓型材的強度方面。方面。 壓力加工是利用塑性變形的方法使金屬成形并壓力加工是利用塑性變形的方法使金屬成形并改性的工藝方法。由于在常溫下進行塑性變形會引改性的工藝方法。由于在常溫下進行塑性變形會引起金屬的加工硬化，即出現(xiàn)變形抗力增大、塑性下起金屬的加工硬化，即出現(xiàn)變形抗力增大、塑性下降，這使得對某些尺寸較大或塑性低的金屬在常溫降，這使得對某些尺

18、寸較大或塑性低的金屬在常溫下難以進行塑性變形。生產上通常采用在加熱條件下難以進行塑性變形。生產上通常采用在加熱條件下進行塑性變形。下進行塑性變形。 熱變形熱變形或或熱加工熱加工指金屬材料在再結晶溫度以上指金屬材料在再結晶溫度以上的加工變形。工業(yè)生產個，高溫進行的鍛造，軋制的加工變形。工業(yè)生產個，高溫進行的鍛造，軋制等壓力加工屬熱加工。熱加工過程中，在金屬內部等壓力加工屬熱加工。熱加工過程中，在金屬內部同時進行著加工硬化與回復再結晶軟化兩個相反的同時進行著加工硬化與回復再結晶軟化兩個相反的過程。過程。 1.1.熱加工與冷加工熱加工與冷加工 稱為稱為熱熱加工加工，發(fā)生硬化、回復、再結晶。而，發(fā)生硬

19、化、回復、再結晶。而冷加工冷加工發(fā)生加工硬化發(fā)生加工硬化 例如鎢的再結晶溫度約為例如鎢的再結晶溫度約為12001200，因此，即使在，因此，即使在10001000進行變形加工也屬于冷加工。進行變形加工也屬于冷加工。 2.2.熱加工特點熱加工特點 在熱加工過程中，金屬同時在熱加工過程中，金屬同時進行著兩個過程：形變強化和進行著兩個過程：形變強化和再結晶軟化再結晶軟化( (如下如下圖圖) )。塑性變。塑性變形使金屬產生形變強化，而同形使金屬產生形變強化，而同時發(fā)生的再結晶時發(fā)生的再結晶( (稱為動態(tài)再稱為動態(tài)再結晶結晶) )過程又將形變強化現(xiàn)象過程又將形變強化現(xiàn)象予以消除。因此，熱加工時一予以消除

20、。因此，熱加工時一般不產生明顯加工硬化現(xiàn)象。般不產生明顯加工硬化現(xiàn)象。 熱加工時，硬化過程與軟化過程是同時進行的，按熱加工時，硬化過程與軟化過程是同時進行的，按其特征不同，可分為下述五種形式：其特征不同，可分為下述五種形式： (1) (1) 動態(tài)回復動態(tài)回復 (2) (2) 動態(tài)再結晶動態(tài)再結晶 （1 1）、（）、（2 2）是在溫度和負荷聯(lián)合作用下發(fā)生的。）是在溫度和負荷聯(lián)合作用下發(fā)生的。 (3) (3) 亞動態(tài)再結晶亞動態(tài)再結晶 (4) (4) 靜態(tài)再結晶靜態(tài)再結晶 (5) (5) 靜態(tài)回復靜態(tài)回復 （3 3）、（）、（4 4）、（）、（5 5）是在變形停止之后，即在無負）是在變形停止之后，

21、即在無負荷作用下發(fā)生的。荷作用下發(fā)生的。 在金屬冷形變后的加熱過程中發(fā)生的，稱為在金屬冷形變后的加熱過程中發(fā)生的，稱為靜態(tài)回復靜態(tài)回復和和靜態(tài)再結晶靜態(tài)再結晶。若提高金屬變形的溫度。若提高金屬變形的溫度, ,使金屬在較高的溫度下使金屬在較高的溫度下形變時，金屬在熱變形的同時也發(fā)生回復和再結晶，這種與形變時，金屬在熱變形的同時也發(fā)生回復和再結晶，這種與金屬熱變形同時發(fā)生的回復和再結晶稱為金屬熱變形同時發(fā)生的回復和再結晶稱為動態(tài)回復動態(tài)回復(dynamic (dynamic recovery)recovery)和和動態(tài)再結晶動態(tài)再結晶(dynamic recrystallization(dynam

22、ic recrystallization) )。 動態(tài)回復動態(tài)回復：在熱加工過程中，塑性變形使金屬產生形變在熱加工過程中，塑性變形使金屬產生形變強化的同時發(fā)生的回復強化的同時發(fā)生的回復的的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 動態(tài)再結晶動態(tài)再結晶：在熱加工過程中，塑性變形使金屬產生形在熱加工過程中，塑性變形使金屬產生形變強化的同時發(fā)生的再結晶變強化的同時發(fā)生的再結晶的的現(xiàn)象。現(xiàn)象。 這是在通常的熱加工時發(fā)生的過程。在發(fā)生回復和再結這是在通常的熱加工時發(fā)生的過程。在發(fā)生回復和再結晶時，由形變造成的加工硬化與由動態(tài)回復，動態(tài)再結晶造晶時，由形變造成的加工硬化與由動態(tài)回復，動態(tài)再結晶造成的軟化同時發(fā)生。成的軟化同時發(fā)生。

23、, ,分為三段分為三段 第第階段階段微應變階段微應變階段: :應力增加很快應力增加很快, ,但應變量不大但應變量不大( (小于小于1%),1%),加工硬加工硬化開始出現(xiàn)。化開始出現(xiàn)。 第第階段階段均勻變形階段均勻變形階段: :曲線的斜率逐漸下降，金屬材料開始均勻塑曲線的斜率逐漸下降，金屬材料開始均勻塑性變形，即開始流變，并發(fā)生加工硬化，且隨加工硬化作用的加強性變形，即開始流變，并發(fā)生加工硬化，且隨加工硬化作用的加強, ,開始出開始出現(xiàn)動態(tài)回復并逐漸加強現(xiàn)動態(tài)回復并逐漸加強, ,其造成的軟化逐漸抵消加工硬化作用其造成的軟化逐漸抵消加工硬化作用, ,使曲線的斜使曲線的斜率下降并趨于水平，加工硬化率

24、為零，進入第三階段。率下降并趨于水平，加工硬化率為零，進入第三階段。 第第階段階段穩(wěn)態(tài)流變階段穩(wěn)態(tài)流變階段: :在達到第三階段后，即可實現(xiàn)持續(xù)形變。表現(xiàn)在達到第三階段后，即可實現(xiàn)持續(xù)形變。表現(xiàn)為由變形產生的加工硬化與動態(tài)回復產生的軟化為由變形產生的加工硬化與動態(tài)回復產生的軟化 達到動態(tài)平衡達到動態(tài)平衡, ,流變應力不再隨應變的增加而增大流變應力不再隨應變的增加而增大, ,曲線保持水平狀態(tài)。達到穩(wěn)態(tài)流變時應力值與變曲線保持水平狀態(tài)。達到穩(wěn)態(tài)流變時應力值與變形溫度和應變速率有關形溫度和應變速率有關, ,增高變形溫度或降低應變增高變形溫度或降低應變速率速率, ,都將使穩(wěn)態(tài)流變應力降低。都將使穩(wěn)態(tài)流變

25、應力降低。這一特性已用于鋼材，如在這一特性已用于鋼材，如在750750以下的熱加工。以下的熱加工。 注意：當應變速率增大時：曲線整體移向上方，注意：當應變速率增大時：曲線整體移向上方，即穩(wěn)態(tài)流變應力增大；溫度升高時：曲線下移，即穩(wěn)態(tài)流變應力增大；溫度升高時：曲線下移，穩(wěn)態(tài)流變應力減小。穩(wěn)態(tài)流變應力減小。 , 金 屬 中 的 位 錯 密 度 由 退 火 態(tài) 的金 屬 中 的 位 錯 密 度 由 退 火 態(tài) 的10101011m-2增至增至10111012m-2。位錯密度繼續(xù)位錯密度繼續(xù)升高升高,但因動態(tài)回復的出現(xiàn)但因動態(tài)回復的出現(xiàn),位錯消失率也增大。位錯消失率也增大。，位錯的增殖率和消失率達到平

26、衡，位錯密度維，位錯的增殖率和消失率達到平衡，位錯密度維持在持在10141015m-2。和冷形變時相同，隨著位錯密度的。和冷形變時相同，隨著位錯密度的增大，金屬中形成位錯纏結和位錯胞。位錯密度的增增大，金屬中形成位錯纏結和位錯胞。位錯密度的增大導致了回復過程的發(fā)生，位錯消失的速率隨應變的大導致了回復過程的發(fā)生，位錯消失的速率隨應變的增大不斷增大，最后終于使位錯增殖與位錯消失達到增大不斷增大，最后終于使位錯增殖與位錯消失達到平衡，不再發(fā)生加工硬化的穩(wěn)態(tài)流變階段。平衡，不再發(fā)生加工硬化的穩(wěn)態(tài)流變階段。是位錯的攀移和交滑移，攀移在動是位錯的攀移和交滑移，攀移在動態(tài)回復中起主要的作用。層錯能的高低是決

27、定動態(tài)回態(tài)回復中起主要的作用。層錯能的高低是決定動態(tài)回復進行充分與否的關鍵因素。動態(tài)回復易在層錯能高復進行充分與否的關鍵因素。動態(tài)回復易在層錯能高的金屬，如鋁及鋁合金中發(fā)生。的金屬，如鋁及鋁合金中發(fā)生。 動態(tài)回復過程隨變形的進行金屬中的晶粒延伸成纖維狀，而動態(tài)回復過程隨變形的進行金屬中的晶粒延伸成纖維狀，而通過多邊化或位錯胞規(guī)整化形成大量的亞晶粒組織始終保持等通過多邊化或位錯胞規(guī)整化形成大量的亞晶粒組織始終保持等軸狀，即使形變量很大也是如此。這被解釋為動態(tài)回復過程中軸狀，即使形變量很大也是如此。這被解釋為動態(tài)回復過程中亞晶界的遷移和多邊化的結果。亞晶的尺寸及相互間位向差取亞晶界的遷移和多邊化的

28、結果。亞晶的尺寸及相互間位向差取決于金屬類型、形變溫度和應變速率。決于金屬類型、形變溫度和應變速率。 亞晶平均直徑亞晶平均直徑d與與T、的關系如下：的關系如下： a、b為常數(shù)為常數(shù) 動態(tài)回復所獲得的亞穩(wěn)組織可通過熱變形后的迅速冷卻而保動態(tài)回復所獲得的亞穩(wěn)組織可通過熱變形后的迅速冷卻而保留下來，其強度遠遠高于再結晶組織的強度。但若從高溫緩冷留下來，其強度遠遠高于再結晶組織的強度。但若從高溫緩冷下來，則將發(fā)生靜態(tài)再結晶。下來，則將發(fā)生靜態(tài)再結晶。 對于給定金屬材料，動態(tài)回復亞晶粒的大小受形變溫度和形對于給定金屬材料，動態(tài)回復亞晶粒的大小受形變溫度和形變速率的影響：形變溫度越高或形變速率越低，亞晶粒

29、越大。變速率的影響：形變溫度越高或形變速率越低，亞晶粒越大。 動態(tài)回復組織已成功地應用于提高建筑合金擠壓型材的強度動態(tài)回復組織已成功地應用于提高建筑合金擠壓型材的強度方面。方面。 壓力加工是利用塑性變形的方法使金屬成形并壓力加工是利用塑性變形的方法使金屬成形并改性的工藝方法。由于在常溫下進行塑性變形會引改性的工藝方法。由于在常溫下進行塑性變形會引起金屬的加工硬化，即出現(xiàn)變形抗力增大、塑性下起金屬的加工硬化，即出現(xiàn)變形抗力增大、塑性下降，這使得對某些尺寸較大或塑性低的金屬在常溫降，這使得對某些尺寸較大或塑性低的金屬在常溫下難以進行塑性變形。生產上通常采用在加熱條件下難以進行塑性變形。生產上通常采

30、用在加熱條件下進行塑性變形。下進行塑性變形。 熱變形熱變形或或熱加工熱加工指金屬材料在再結晶溫度以上指金屬材料在再結晶溫度以上的加工變形。工業(yè)生產個，高溫進行的鍛造，軋制的加工變形。工業(yè)生產個，高溫進行的鍛造，軋制等壓力加工屬熱加工。熱加工過程中，在金屬內部等壓力加工屬熱加工。熱加工過程中，在金屬內部同時進行著加工硬化與回復再結晶軟化兩個相反的同時進行著加工硬化與回復再結晶軟化兩個相反的過程。過程。 1.1.熱加工與冷加工熱加工與冷加工 稱為稱為熱熱加工加工，發(fā)生硬化、回復、再結晶。而，發(fā)生硬化、回復、再結晶。而冷加工冷加工發(fā)生加工硬化發(fā)生加工硬化 例如鎢的再結晶溫度約為例如鎢的再結晶溫度約為

31、12001200，因此，即使在，因此，即使在10001000進行變形加工也屬于冷加工。進行變形加工也屬于冷加工。 2.2.熱加工特點熱加工特點 在熱加工過程中，金屬同時在熱加工過程中，金屬同時進行著兩個過程：形變強化和進行著兩個過程：形變強化和再結晶軟化再結晶軟化( (如下如下圖圖) )。塑性變。塑性變形使金屬產生形變強化，而同形使金屬產生形變強化，而同時發(fā)生的再結晶時發(fā)生的再結晶( (稱為動態(tài)再稱為動態(tài)再結晶結晶) )過程又將形變強化現(xiàn)象過程又將形變強化現(xiàn)象予以消除。因此，熱加工時一予以消除。因此，熱加工時一般不產生明顯加工硬化現(xiàn)象。般不產生明顯加工硬化現(xiàn)象。 熱加工時，硬化過程與軟化過程是

32、同時進行的，按熱加工時，硬化過程與軟化過程是同時進行的，按其特征不同，可分為下述五種形式：其特征不同，可分為下述五種形式： (1) (1) 動態(tài)回復動態(tài)回復 (2) (2) 動態(tài)再結晶動態(tài)再結晶 （1 1）、（）、（2 2）是在溫度和負荷聯(lián)合作用下發(fā)生的。）是在溫度和負荷聯(lián)合作用下發(fā)生的。 (3) (3) 亞動態(tài)再結晶亞動態(tài)再結晶 (4) (4) 靜態(tài)再結晶靜態(tài)再結晶 (5) (5) 靜態(tài)回復靜態(tài)回復 （3 3）、（）、（4 4）、（）、（5 5）是在變形停止之后，即在無負）是在變形停止之后，即在無負荷作用下發(fā)生的。荷作用下發(fā)生的。 在金屬冷形變后的加熱過程中發(fā)生的，稱為在金屬冷形變后的加熱過

33、程中發(fā)生的，稱為靜態(tài)回復靜態(tài)回復和和靜態(tài)再結晶靜態(tài)再結晶。若提高金屬變形的溫度。若提高金屬變形的溫度, ,使金屬在較高的溫度下使金屬在較高的溫度下形變時，金屬在熱變形的同時也發(fā)生回復和再結晶，這種與形變時，金屬在熱變形的同時也發(fā)生回復和再結晶，這種與金屬熱變形同時發(fā)生的回復和再結晶稱為金屬熱變形同時發(fā)生的回復和再結晶稱為動態(tài)回復動態(tài)回復(dynamic (dynamic recovery)recovery)和和動態(tài)再結晶動態(tài)再結晶(dynamic recrystallization(dynamic recrystallization) )。 動態(tài)回復動態(tài)回復：在熱加工過程中，塑性變形使金屬產生

34、形變在熱加工過程中，塑性變形使金屬產生形變強化的同時發(fā)生的回復強化的同時發(fā)生的回復的的現(xiàn)象。現(xiàn)象。 動態(tài)再結晶動態(tài)再結晶：在熱加工過程中，塑性變形使金屬產生形在熱加工過程中，塑性變形使金屬產生形變強化的同時發(fā)生的再結晶變強化的同時發(fā)生的再結晶的的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 這是在通常的熱加工時發(fā)生的過程。在發(fā)生回復和再結這是在通常的熱加工時發(fā)生的過程。在發(fā)生回復和再結晶時，由形變造成的加工硬化與由動態(tài)回復，動態(tài)再結晶造晶時，由形變造成的加工硬化與由動態(tài)回復，動態(tài)再結晶造成的軟化同時發(fā)生。成的軟化同時發(fā)生。 , ,分為三段分為三段 第第階段階段微應變階段微應變階段: :應力增加很快應力增加很快, ,但應變量不

35、大但應變量不大( (小于小于1%),1%),加工硬加工硬化開始出現(xiàn)?；_始出現(xiàn)。 第第階段階段均勻變形階段均勻變形階段: :曲線的斜率逐漸下降，金屬材料開始均勻塑曲線的斜率逐漸下降，金屬材料開始均勻塑性變形，即開始流變，并發(fā)生加工硬化，且隨加工硬化作用的加強性變形，即開始流變，并發(fā)生加工硬化，且隨加工硬化作用的加強, ,開始出開始出現(xiàn)動態(tài)回復并逐漸加強現(xiàn)動態(tài)回復并逐漸加強, ,其造成的軟化逐漸抵消加工硬化作用其造成的軟化逐漸抵消加工硬化作用, ,使曲線的斜使曲線的斜率下降并趨于水平，加工硬化率為零，進入第三階段。率下降并趨于水平，加工硬化率為零，進入第三階段。 第第階段階段穩(wěn)態(tài)流變階段穩(wěn)態(tài)流變

36、階段: :在達到第三階段后，即可實現(xiàn)持續(xù)形變。表現(xiàn)在達到第三階段后，即可實現(xiàn)持續(xù)形變。表現(xiàn)為由變形產生的加工硬化與動態(tài)回復產生的軟化為由變形產生的加工硬化與動態(tài)回復產生的軟化 達到動態(tài)平衡達到動態(tài)平衡, ,流變應力不再隨應變的增加而增大流變應力不再隨應變的增加而增大, ,曲線保持水平狀態(tài)。達到穩(wěn)態(tài)流變時應力值與變曲線保持水平狀態(tài)。達到穩(wěn)態(tài)流變時應力值與變形溫度和應變速率有關形溫度和應變速率有關, ,增高變形溫度或降低應變增高變形溫度或降低應變速率速率, ,都將使穩(wěn)態(tài)流變應力降低。都將使穩(wěn)態(tài)流變應力降低。這一特性已用于鋼材，如在這一特性已用于鋼材，如在750750以下的熱加工。以下的熱加工。 注意：當應變速率增大時：曲線整體移向上方，注意：當應變速率增大時：曲線整體