材料的形變與再結晶例題

1、： (1)(1)鑄態(tài)使用的合金：合理控制冶鑄工藝，如增鑄態(tài)使用的合金：合理控制冶鑄工藝，如增大過冷度、加入變質劑、進行攪拌和振動等。大過冷度、加入變質劑、進行攪拌和振動等。 (2)(2)對熱軋或冷變形后退火態(tài)使用的合金：控制對熱軋或冷變形后退火態(tài)使用的合金：控制變形度、再結晶退火溫度和時間。變形度、再結晶退火溫度和時間。 (3)(3)對熱處理強化態(tài)使用的合金：控制加熱和冷對熱處理強化態(tài)使用的合金：控制加熱和冷卻工藝參數利用相變重結晶來細化晶粒。卻工藝參數利用相變重結晶來細化晶粒。 常溫下金屬材料的晶粒越細，不僅強度、硬度越高，而常溫下金屬材料的晶粒越細，不僅強度、硬度越高，而且塑性、韌性也越好

2、。且塑性、韌性也越好。 ：材料在外力作用下發(fā)生塑性變形時，通常晶粒：材料在外力作用下發(fā)生塑性變形時，通常晶粒中心區(qū)域變形量較大，晶界及其附近區(qū)域變形量較小。因此中心區(qū)域變形量較大，晶界及其附近區(qū)域變形量較小。因此在相同外力作用下，在相同外力作用下，(1)(1)大晶粒的位錯塞積所造成的應力集中大晶粒的位錯塞積所造成的應力集中促使相鄰的晶粒發(fā)生塑性變形的機會比小晶粒大得多，小晶促使相鄰的晶粒發(fā)生塑性變形的機會比小晶粒大得多，小晶粒的應力集中小，則需要在較大的外加應力下才能使相鄰的粒的應力集中小，則需要在較大的外加應力下才能使相鄰的晶粒發(fā)生塑性變形；晶粒發(fā)生塑性變形；(2)(2)細小晶粒的晶粒內部和

3、晶界附近的變細小晶粒的晶粒內部和晶界附近的變形量較小，且變形均勻，相對來說，因應力集中引起開裂的形量較小，且變形均勻，相對來說，因應力集中引起開裂的機會少，著使得在斷裂之前承受較大的變形量，表現(xiàn)為有較機會少，著使得在斷裂之前承受較大的變形量，表現(xiàn)為有較高的塑性。高的塑性。例題解答：例題解答： (I) TT再，回復，硬度略下降；再，回復，硬度略下降； (II)再結晶，硬度下降較大；再結晶，硬度下降較大； (III)晶粒長大，進一步下降。晶粒長大，進一步下降。 沿棒長度的硬度分布曲線示意如圖。在整個棒的長度上，由沿棒長度的硬度分布曲線示意如圖。在整個棒的長度上，由于溫度不同，經歷了回復、再結晶和晶

4、粒長大三個過程。于溫度不同，經歷了回復、再結晶和晶粒長大三個過程。 (I) TT再，僅發(fā)生回復，硬度略下降；再，僅發(fā)生回復，硬度略下降； (II)發(fā)生再結晶，硬度下降較大，且隨溫度的升高，同樣發(fā)生再結晶，硬度下降較大，且隨溫度的升高，同樣1小時完成再結晶的體積百分數增大，硬度隨之降低；小時完成再結晶的體積百分數增大，硬度隨之降低； (III)晶粒長大，晶界對位錯的阻礙較小，故硬度進一步下晶粒長大，晶界對位錯的阻礙較小，故硬度進一步下降。降。 若純金屬為純鐵，因純鐵有同素異構轉變，在上述情況下，若純金屬為純鐵，因純鐵有同素異構轉變，在上述情況下，由于到達一定溫度會發(fā)生重結晶而使晶粒細化，故在第由

5、于到達一定溫度會發(fā)生重結晶而使晶粒細化，故在第(III)區(qū)域后會有硬度回升的第區(qū)域后會有硬度回升的第(IV)區(qū)。區(qū)。 例題解答：例題解答： ：固溶強化、沉淀：固溶強化、沉淀(析出析出)強化、彌散強化、彌散強化、細晶強化、形變強化、相變強化。強化、細晶強化、形變強化、相變強化。： (1) 固溶強化是由于溶質原子造成了點陣畸變，其應力場將固溶強化是由于溶質原子造成了點陣畸變，其應力場將與位錯應力場發(fā)生彈性交互作用、化學交互作用和靜電交互與位錯應力場發(fā)生彈性交互作用、化學交互作用和靜電交互作用，并阻礙位錯運動。是通過合金化對材料進行的最基本作用，并阻礙位錯運動。是通過合金化對材料進行的最基本的強化方

6、法。的強化方法。 (2)沉淀沉淀(析出析出)強化是通過過飽和固溶體的時效處理而沉淀強化是通過過飽和固溶體的時效處理而沉淀析出細小彌散、均勻分布的第二相微粒，第二相與位錯相互析出細小彌散、均勻分布的第二相微粒，第二相與位錯相互作用；作用； (3)彌散強化彌散強化是通過粉末冶金方法加入細小彌散、均勻分是通過粉末冶金方法加入細小彌散、均勻分布的硬質第二相形成復相，第二相阻礙位錯運動，起強化作用。布的硬質第二相形成復相，第二相阻礙位錯運動，起強化作用。 (4)細晶強化細晶強化位錯密度增加，霍爾佩奇公式；細晶強化是位錯密度增加，霍爾佩奇公式；細晶強化是唯一的使材料的強度和塑性同時提高的強化方法。唯一的使

7、材料的強度和塑性同時提高的強化方法。 (5)加工加工(形變形變)強化強化塑性形過程中，位錯發(fā)生增值，位錯塑性形過程中，位錯發(fā)生增值，位錯密度升高，導致形變胞的形成和不斷細化，對位錯的滑移產生密度升高，導致形變胞的形成和不斷細化，對位錯的滑移產生巨大的阻礙作用，可使金屬的變形抗力顯著升高。巨大的阻礙作用，可使金屬的變形抗力顯著升高。 (6)相變強化相變強化相變時新相和母相具有不同組織結構，在相相變時新相和母相具有不同組織結構，在相變過程中形成大量的晶體缺陷。變過程中形成大量的晶體缺陷。 例題解答：例題解答： 在室溫下對在室溫下對Pb板進行彎折，越彎越硬，發(fā)生了加板進行彎折，越彎越硬，發(fā)生了加工硬

8、化。工硬化。 如果放置一段時間再進行彎折，如果放置一段時間再進行彎折，Pb板又像最初一板又像最初一樣柔軟，已發(fā)生了回復和再結晶。因樣柔軟，已發(fā)生了回復和再結晶。因 T再再=0.4Tm0.4(327273)273 = 33。 例題解答：例題解答： (1)銅片經完全再結晶后晶粒沿片長方向的變化示意圖如圖。銅片經完全再結晶后晶粒沿片長方向的變化示意圖如圖。銅片的寬度不同，再結晶退火后晶粒的大小不同。最窄處基銅片的寬度不同，再結晶退火后晶粒的大小不同。最窄處基本無變形，退火后晶粒仍保持原始晶粒的尺寸；較寬處處于本無變形，退火后晶粒仍保持原始晶粒的尺寸；較寬處處于臨界變形度范圍內，再結晶退火后晶粒粗大；

9、隨銅片的寬度臨界變形度范圍內，再結晶退火后晶粒粗大；隨銅片的寬度增大，變形量增大，再結晶退火后晶粒變細，最后達到穩(wěn)定增大，變形量增大，再結晶退火后晶粒變細，最后達到穩(wěn)定值；在最寬處，變形量很大，在局部形成形變織構，退火后值；在最寬處，變形量很大，在局部形成形變織構，退火后晶粒異常粗大。晶粒異常粗大。 (2)變形量增大，冷變形儲變形量增大，冷變形儲存能越高，越易發(fā)生再結晶，存能越高，越易發(fā)生再結晶，因此，在較低溫度退火時，因此，在較低溫度退火時，在較寬處發(fā)生再結晶在較寬處發(fā)生再結晶例題解答：例題解答： 用冷撥銅絲制作導線時，應采用去應力退火。用冷撥銅絲制作導線時，應采用去應力退火。因為導線需要一定的強度。因為導線需要一定的強度。 用冷撥銅絲制作導線時，應采用再結晶退火。用冷撥銅絲制作導線時，應采用再結晶退火。因為導線需要好的韌性。因為導線需要好的韌性。 例題解答：例題解答： 由于由于OFCH銅在銅在130工作，強度設計安全系數取工作，強度設計安全系數取2時，對時，對冷加工溫氏材料只允許發(fā)生冷加工溫氏材料只允許發(fā)生50%再結晶，即再結晶，即 已知已知A=10121/min， ，T=(130273)k = 403k 代入題中數據代入題中數據 KRQ4105 . 1RTQAtexp15 . 0KR