工程材料--金属的塑性变形与再结晶-塑变对金属组织和性能的影响

②预冷变形度ε的影响
预变形度与再结晶晶粒的关系
（三）常见强化机制总结
1、细晶强化
2、固溶强化
3、加工硬化（位错强化、形变强化） 4、第二相强化
第四节
金 属 的 热 加 工
一、金属热加工概念
1、金属学上冷、热加工的区别
T≥T再(≈0.4Tm)，无加工硬化——叫热加工
T < T再，有加工硬化——叫冷加工
例：纯Pb， T再＝0.4*(328+273)-273=-33℃
纯W， T再＝1200 ℃
2、热加工实质
冷变形强化 再结晶软化 两者交替进行的综合过程
二、热加工的作用
1、改变形状，使之符合要求 2、消除（或减轻）铸造缺陷 细化晶粒 3、改善组织 成分、组织均匀化
4、形成流线 ①流线定义: 第二相沿变形方向被拉长 ②流线对性能的影响:各向异性 ③流线在工件中的合理分布
1、多相合金与单相合金固溶体的差异
2、第二相对塑性变形的影响
硬相本身阻碍位错运动
相界面晶格畸变阻碍位错运动
3、变形抗力
相界面积↑→ σb、HB ↑
4、多相合金的变形能力与第二相有关
包括: 数量、大小、形状、分布 △数量、大小的影响：越少、越小→ 对变形 能力削弱↓
△形状、分布的影响：
①硬相呈网状分布时： σs ↓ ，δ、ak↓ ↓ ②硬相呈片状时： 片越薄、片间距越小 → σs 、HB↑的同时 δ、ak↓ 越少 ③硬相呈颗粒时：σs 、HB↑的同时δ、ak↓ 越少。且硬质点越小，越圆，越均匀分布越好。 弥散强化：指由于第二相以细小质点的形态 分布于基体中使合金显著强化的现象。
锻钢曲轴中的流线分布
5、形成带状组织 ①带状组织定义：热轧低碳钢中珠光体和铁素体 沿轧制方向呈带状或层状分布。 ②带状组织对性能影响——使机械性能↓ ③带状组织的消除: 扩散退火/正火
本章小结
1.塑性变形的方式和机制; 2.常见金属的滑移面、方向，滑移系； 3.滑移的临界分切应力; 4.单晶体,多晶体,合金固溶体,多相合金的变形; 5.再结晶与再结晶退火; 6.热加工; 7.金属的强化机制.
三、合金的塑性变形与强化
合金组织特点：单相固溶体； 固溶体+化合物 （一）固溶体的塑性变形与固溶强化 1、合金固溶体与纯金属多晶体的差异 2、溶质原子对塑性变形的影响 晶格畸变 柯氏气团 阻碍位错运动…….
3、性能变化
通常：σb、HB↑；δ、ak↓ 4、固溶强化原因和特点： 溶质↑ σs、HB↑
（二）多相合金的塑性变形和第二相强化
二、塑变后金属组织的变化
1、显微组织的变化
a、晶粒变形
变形10% 100×
变形40% 100×
变形80% 100× 纤维组织
工业纯铁不同变形度的显微组织
b、亚结构形成
金属形变后的亚结构
C、形变织构的产生
织构——晶面、晶向择优取向
绝大部分晶粒的某一位向与外力方向趋 于一致，性能出现各向异性。
丝织构：
③影响T再的因素：
预变形度ε↓→ T再↑ 杂质阻碍原子扩散 、 晶界迁移
T再↑
金属的再结晶温度与预变形度的关系
2、实际再结晶退火温度
T实际＝T再＋150～250℃
3、 再结晶退火的目的 软化加工硬化金属 细化晶粒 4、再结晶退火后的晶粒度
①T↑，保温时间↑，晶 粒越粗
再结晶退火温度对晶粒度的影响
第二相阻碍位错运动
第二节 塑变对金属组织和性能的影响
一、塑变金属性能的变化
1、加工硬化：
随变形度的增大，金属的强度、硬度显著提高 而塑型和韧性明显下降的现象。 2、加工硬化原因：
位错密度的显著提高导致变形抗力的增大
3、加工硬化规律 4、加工硬化的应用 5、其他性能变化： 变形度↑ 电阻率↑耐蚀性↓
变形80%
400℃退火8小时
变形80% 6100×
（四）、再结晶与结晶的比较
1、相同点：都遵循形核、长大的规律 2、不同点：再结晶无晶格类型的变化
三、再结晶温度与晶粒度
1、再结晶温度（T再） ①定义：冷变形金属发生再结晶的最低温度 ②纯金属的T再≈0.4T熔
与性能的变化
一、发生变化的原因
1、内因： 缺陷↑
内能↑
热力学不稳定
有使内能↓恢复到稳定态的自发趋势 2、外因：
加热
温度↑
原子动能↑
通过原子运动使可能变为现实
二、变化的过程
（一）、回复阶段（温度较低时）
显微组织 1、组织变化 缺陷：空位、间隙原子、位错
ζb 、HB、δ、αk、略有变化
2、性能变化 ζ内↓↓ 导电性、耐蚀性↑ 3、实际应用
（二）、再结晶阶段
1、组织变化 2、性能变化 δ、αk↑ 3、再结晶定义： 冷变形金属在加热时组织、性能变化的过程。 是形核和核心长大的过程。 ζb 、HB↓ 加工硬化消失
（三）、再结晶后晶粒长大
冷变形金属的再结晶过程示意图
变形80%
加热温度 T 和 加热时间 t ↑
→ 晶界迁移、晶粒合并长大。
板织构：
形变织构示意图
织构特点：各向异性 织构危害：如“制耳”现象
织构利用：变压器铁芯硅钢片
二、残余内应力（ σ内）的产生
1、产生原因：内部各部分变形不均匀所致
2、三类残余σ内 宏观ζ内：表面与心部
微观ζ内：晶粒之间、内部
畸变ζ内：晶格内 3、σ内的危害 引起零件加工过程变形、开裂。 耐蚀性↓
第三节 冷变形金属在加热时组织