金属在冷和热塑性加工过程中组织与性能变化规律的异同
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“金属塑性变形的物理基础”课程
金属在冷和热塑性加工过程中 组织与性能变化规律的异同
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
1/49
金属材料性能及其影响因素
金属材料性能 力学性能；物化性能
在一定的使用条件下 温度、加载速度、应力状态、环境介质等
影响因素 成分与组织结构
材料设计与材料加工工艺设计
9/49
冷变形形变织构
在塑性变形中，随着变形大程度的增加，各个晶粒的滑移面 和滑移方向都要向主形变方向转动，使各晶粒的位向呈现一 定程度的规律性，这一现象称为择优取向，这种组织状态称 为形变织构。
典 型 织 构
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
10/49
形变织构的影响与应用
一般来说，不希望金属板材存在织构，尤其是用于深冲压成型的板 材，由于织构会造成其沿各方向变形的不均匀性，使工件的边缘出 现高低不不平，所谓的“制耳”。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
12/49
冷变形对组织与性能的影响
组织变化： 纤维组织 亚结构 变形织构 晶内及晶间的破坏
性能变化： 力学性能 残余应力 物化性能
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
13/49
冷变形力学性能
金属发生塑性变形时，随变形度的增大，金属的强度和硬度 显著提高，塑性和韧性明显下降，这种现象称为加工硬化， 也叫形变强化或冷作硬化。
回复
再结晶 密度
晶粒长大
性质
空位密度
硬度和强度
电阻率
伸长率
结晶晶粒大小
位错密度
2011-11-5
加热温度
金属塑性变形物理基础
38/49
热塑性变形中的软化过程
冷 加 工
热 加 工
2011-11-5
a)
轧制
变 形 率 50 动态回复
%
b)
%
c)
热挤
变 形 率 99
动态回复 动态再结晶
d) 亚动态再结晶
当高锰钢受到激烈摩擦或剧烈冲击时，其表面部分就会产生 微量塑性变形，随之产生强烈的加工硬化，使其硬度和强度 快速提高，从而能够作为耐磨钢使用。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
17/49
加工硬化的意义-金属的冷成型加工的保证
金属的冷成型正是利用了材料的加工硬化特性，使塑性变形 均匀地分布于整个工件上，而不致于集中在某些局部而导致 最终断裂；
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
8/49
冷变形亚结构的变化
金属经大的塑性变形时， 由于位错的密度增大并发生交互 作用，大量位错堆积在局部地区， 并相互缠结， 形成不均 匀的分布, 使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块， 从而 在晶粒内产生亚结构（亚晶粒）。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
15/49
加工硬化的意义-强化手段
加工硬化是金属材料五大强化手段之一；在生产中可通过冷轧、冷 拔提高钢板或钢丝的强度。特别是对于纯金属和Hale Waihona Puke Baidu能热处理强化的 材料，冷变形加工是强化它们的主要手段；
1200 1000 800 600 400 200
0 硬度（HBS）
在塑性变形过程的同时发生的再结晶过程．
条件：变形+温度 特点：与变形同时发生
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
35/49
亚动态再结晶
在塑性变形过程中形成但来不及长大的再 结晶晶核，在随后的高温滞留阶段长大成再 结晶晶粒的过程．
特点：变形后发生、迅速、无孕育期 与动态再结晶的区别：变形后发生 与静态再结晶的区别：无孕育期
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
5/49
冷变形对组织与性能的影响
组织变化： 纤维组织 亚结构 变形织构 晶内及晶间的破坏
性能变化： 力学性能 残余应力 物化性能
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
6/49
冷变形对组织的影响
组织变化：
纤维组织 亚结构
晶粒形状变化
变形织构
如热轧、热锻、热挤压等。 温变形是指介于冷、热变形之间的变形，加工硬化和再结晶
同时存在。
如：温锻、温挤压等。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
3/49
冷塑性变形机理（纯金属）
1、晶内变形 滑移
孪生
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
4/49
冷塑性变形机理（纯金属）
2、晶间变形 晶粒间的相对滑动和转动
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
19/49
冷变形残余应力（储存能）
塑性变形中外力所作的功除大部分转化成热外，还有一小部 分以畸变能的形式存储在材料内部，这部分存储能的具体表 现方式为：宏观残余应力、微观残余应力、点阵畸变。
宏观表现0.1%
晶粒获亚晶 粒之间变形 不均匀性
空位、间隙 原子、位错 等 80%-90%
变形前 变形后
抗拉强度（Mpa)
Q345(16Mn)钢的自行车链条经 五次轧制，总变形量为65%时性 能对比
65Mn弹簧钢丝经冷拉后，抗拉强度可 达2000~3000MPa,，比一般钢材的强 度提高4~6倍。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
16/49
加工硬化的意义-强化手段
高锰钢（ZGMn13)属于奥氏体钢，热处理不能强化，它的 主要强化手段就是加工硬化。
Cu丝冷变形的力学性能变化
常温变形对低碳钢力学性能的影响
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
14/49
加工硬化的本质原因：
金属发生塑性变形时, 位错密度增加, 位错间的交互作用增 强, 相互缠结, 造成位错运动阻力的增大, 引起塑性变形抗力 提高。
晶粒破碎细化, 使强度得以提高。（细晶效应）
26/49
热变形主要机理发生条件
27/49
热塑性变形机理——扩散蠕变
σ
σ
σ
a)
b)
c)
a) 空位和原子的移动方向 b) 晶内扩散
c) 晶界扩散
温度高（能量大），晶粒细（路程短），应变速率低（时间多）
扩散蠕变作用大
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
28/49
热变形软化机制与相关概念
热塑性变形过程中加工硬化和软化过程并存
1. 外力和温度的共同作用下发生 动态回复 ----高层错能（Al/Mo/W/a-Fe）易交滑移/攀移 动态再结晶 ----底层错能（Cu/Ni/SS/γFe）扩展位错宽
2. 去除外力后 亚动态再结晶 静态回复 静态再结晶
与冷变形相似
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
29/49
回复过程
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
2/49
金属塑性变形形式定义
冷变形是指在再结晶温度以下的变形。变形后具有明显的加 工硬化现象(冷变形强化)。 如冷挤压、冷轧、冷冲压等。
热变形是指在再结晶温度以上的变形。在其变形过程中，其 加工硬化随时被再结晶所消除。因而，在此过程中表现不出 加工硬化现象。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
24/49
冷变形金属加热时性能影响
在回复阶段，各材料释放的存储能量均较小，再结晶晶粒出现的温度对应于储能释放曲线的高峰处。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
25/49
热变形主要机理
晶 内 滑 移
2011-11-5
晶
晶
内
界
孪
滑
生
移
金属塑性变形物理基础
扩 散 蠕 变
回复机制：
主要通过位错攀移和交滑移
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
31/49
回复过程对金属组织性能的影响：
组织变化不大 位错密度减小 内应力减小 强度、硬度略有减小，塑性略有上升 电阻率明显下降
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
32/49
再结晶过程
大角度晶界扫过变形组织，以新生无畸变 晶粒取代变形晶粒的过程。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
36/49
再结晶条件
层错能+晶界迁移难易程度
层错能低 集束成特征位错困难 不 易于攀移和交滑移 回复作用不显著，
并形成高位错密度差
晶界迁移能力强 大角度晶界向高位错 密度区域迁移容易 再结晶
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
37/49
回复和再结晶对组织性能的影响：
静态再结晶 动态再结晶 亚动态再结晶
再结晶过程
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
33/49
静态再结晶
指冷变形后的金属在足够高的温度下，通 过新晶核的形成及长大，以无畸变的新晶粒 逐步取代变形晶粒的过程．
条件：变形+温度 特点：发生在变形结束后
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
34/49
动态再结晶
锻造曲轴的合理流线分布，可保证 曲轴工作时所受的最大拉应力与流 线一致，而外加剪切应力或冲击力 与流线垂直，使曲轴不易断裂。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
40/49
热变形对金属组织的影响
带状组织---复相合金中的各个相，在热加工时沿着变形方 向交替呈带状分布的组织。往往是由于枝晶偏析或夹杂物在 压力加工过程中被拉长所造成的。 钢中的铁素体或渗碳体以伸长的杂质为核心形核，形成 带状组织。
制 耳 现 象
但是，变压器用硅钢片，由于α-Fe<100>方向最易磁化，生产中通 过轧制可获得具有（110）[001]织构和磁化性能优异的硅钢片。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
11/49
冷变形晶内及晶间破坏
在冷变形过程中不发生软化过程的愈合作用，因滑移（位错 的运动及其受阻、双滑移、交叉滑移等），孪晶等过程的复 杂作用以及各晶粒所产生的相对转动与移动，造成了在晶粒 内部及晶粒间界处出现一些显微裂纹、空洞等缺陷使金属密 度减少，是造成金属显微裂纹的根源。
金属塑性变形物理基础
静态回复 静态再结晶 静态再结晶
39/49
热变形对金属组织的影响
加工流线---热加工能使金属中残存的枝晶偏析、可变形夹 杂物和第二相沿金属流动方向被拉长，形成纤维组织(或称 “流线”)，使金属的力学性能特别是塑性和韧性具有方向 性，纵向上的性能显著大于横向上的。因此热加工时应力求 工件流线分布合理。
金属经塑性变形后的残余应力是不可避免的，这对工件的变形、开 裂和应力腐蚀产生影响和危害。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
20/49
残余内应力的消除与应用
金属塑性变形后的残余应力，可以通过去应力退火来消除； 经拉延成型的黄铜弹壳在280℃左右进行去应力退火，以 避免变形和应力腐蚀。
残余应力的应用：有意控制残余 应力的分布，使其与工作应力方 向相反，可以提高工件的力学性 能，如车架承重板簧。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
18/49
加工硬化的意义-提高了构件的安全性
构件在使用过程中，往往不可避免地会某些部位出现应力集 中和过载现象，在这种情况下，由于金属能加工硬化，使局 部过载部位在产生少量塑性变形之后，提高了屈服强度并与 所承受的应力达到平衡，变形就不会继续发展，从而在一定 程度上提高了构件的安全性。
回复
热态变形及随后过程中金属内所发生的大角度 晶界移动之前的一切位错运动过程。
静态回复与动态回复的区别
动态回复发生在变形之时 静态回复发生在变形之后
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
30/49
回复过程中的位错运动
位错运动：
• 点缺陷运动和结合 • 位错重新组合与抵消 • 位错攀移与交滑移 • 亚晶形成与合并 • 多边形化
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
21/49
冷变形物化性能
密度、导热、导电、导磁性下降 晶间物质的破坏使晶粒直接接触、晶粒位向有序化、晶 间出现了显微裂纹、裂口、空洞等缺陷致使金属的密度 降低 原子脱离其平衡位置，位错密度的增加
化学活性增加，电极电位提高，耐腐蚀性下降 结构缺陷多，自由焓升高，扩散速度快
消除畸变能，控制晶粒大 小，形态，均匀度
界面能，表面能 作为驱动力
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
23/49
冷变形金属在加热时的组织与性能变化
金属冷变形使材料内部空位、位错等结构缺陷密度增加，畸 变能升高，使其处于热力学不稳定的高自由能状态。因此材 料具有自发恢复到变形前低自由能状态的趋势。当冷变形金 属加热时会发生回复、再结晶和晶粒长大等过程。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
22/49
冷变形金属在加热时的组织与性能变化
相关基本概念：
是否出现新无畸变晶粒而发生亚结构和性能变化
回复
再结晶
晶粒长大
动力学弛豫过程
动力学孕育期
正常长大影响因素
回复机制低/中/高温 再结晶过程形核/长大 异常长大影响因素
再结晶温度影响因素
再结晶晶粒度
电阻率降→空位/位错应变能 内应力降→晶体内弹性变形 硬度及强度保持→位错密度
晶体取向变化
晶内及晶间的破坏
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
7/49
冷变形纤维组织
金属发生塑性变形后, 晶粒发生变形, 沿形变方向被拉长或 压扁。当变形量很大时, 晶粒变成细条状(拉伸时), 金属中 的夹杂物和第二相也被拉长, 形成纤维组织。
变形前的退火状态组织 变形后的冷轧变形组织 沿垂直变形方向截取试样则不能真实反映晶粒变形情况
金属在冷和热塑性加工过程中 组织与性能变化规律的异同
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
1/49
金属材料性能及其影响因素
金属材料性能 力学性能；物化性能
在一定的使用条件下 温度、加载速度、应力状态、环境介质等
影响因素 成分与组织结构
材料设计与材料加工工艺设计
9/49
冷变形形变织构
在塑性变形中，随着变形大程度的增加，各个晶粒的滑移面 和滑移方向都要向主形变方向转动，使各晶粒的位向呈现一 定程度的规律性，这一现象称为择优取向，这种组织状态称 为形变织构。
典 型 织 构
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
10/49
形变织构的影响与应用
一般来说，不希望金属板材存在织构，尤其是用于深冲压成型的板 材，由于织构会造成其沿各方向变形的不均匀性，使工件的边缘出 现高低不不平，所谓的“制耳”。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
12/49
冷变形对组织与性能的影响
组织变化： 纤维组织 亚结构 变形织构 晶内及晶间的破坏
性能变化： 力学性能 残余应力 物化性能
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
13/49
冷变形力学性能
金属发生塑性变形时，随变形度的增大，金属的强度和硬度 显著提高，塑性和韧性明显下降，这种现象称为加工硬化， 也叫形变强化或冷作硬化。
回复
再结晶 密度
晶粒长大
性质
空位密度
硬度和强度
电阻率
伸长率
结晶晶粒大小
位错密度
2011-11-5
加热温度
金属塑性变形物理基础
38/49
热塑性变形中的软化过程
冷 加 工
热 加 工
2011-11-5
a)
轧制
变 形 率 50 动态回复
%
b)
%
c)
热挤
变 形 率 99
动态回复 动态再结晶
d) 亚动态再结晶
当高锰钢受到激烈摩擦或剧烈冲击时，其表面部分就会产生 微量塑性变形，随之产生强烈的加工硬化，使其硬度和强度 快速提高，从而能够作为耐磨钢使用。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
17/49
加工硬化的意义-金属的冷成型加工的保证
金属的冷成型正是利用了材料的加工硬化特性，使塑性变形 均匀地分布于整个工件上，而不致于集中在某些局部而导致 最终断裂；
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
8/49
冷变形亚结构的变化
金属经大的塑性变形时， 由于位错的密度增大并发生交互 作用，大量位错堆积在局部地区， 并相互缠结， 形成不均 匀的分布, 使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块， 从而 在晶粒内产生亚结构（亚晶粒）。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
15/49
加工硬化的意义-强化手段
加工硬化是金属材料五大强化手段之一；在生产中可通过冷轧、冷 拔提高钢板或钢丝的强度。特别是对于纯金属和Hale Waihona Puke Baidu能热处理强化的 材料，冷变形加工是强化它们的主要手段；
1200 1000 800 600 400 200
0 硬度（HBS）
在塑性变形过程的同时发生的再结晶过程．
条件：变形+温度 特点：与变形同时发生
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
35/49
亚动态再结晶
在塑性变形过程中形成但来不及长大的再 结晶晶核，在随后的高温滞留阶段长大成再 结晶晶粒的过程．
特点：变形后发生、迅速、无孕育期 与动态再结晶的区别：变形后发生 与静态再结晶的区别：无孕育期
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
5/49
冷变形对组织与性能的影响
组织变化： 纤维组织 亚结构 变形织构 晶内及晶间的破坏
性能变化： 力学性能 残余应力 物化性能
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
6/49
冷变形对组织的影响
组织变化：
纤维组织 亚结构
晶粒形状变化
变形织构
如热轧、热锻、热挤压等。 温变形是指介于冷、热变形之间的变形，加工硬化和再结晶
同时存在。
如：温锻、温挤压等。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
3/49
冷塑性变形机理（纯金属）
1、晶内变形 滑移
孪生
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
4/49
冷塑性变形机理（纯金属）
2、晶间变形 晶粒间的相对滑动和转动
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
19/49
冷变形残余应力（储存能）
塑性变形中外力所作的功除大部分转化成热外，还有一小部 分以畸变能的形式存储在材料内部，这部分存储能的具体表 现方式为：宏观残余应力、微观残余应力、点阵畸变。
宏观表现0.1%
晶粒获亚晶 粒之间变形 不均匀性
空位、间隙 原子、位错 等 80%-90%
变形前 变形后
抗拉强度（Mpa)
Q345(16Mn)钢的自行车链条经 五次轧制，总变形量为65%时性 能对比
65Mn弹簧钢丝经冷拉后，抗拉强度可 达2000~3000MPa,，比一般钢材的强 度提高4~6倍。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
16/49
加工硬化的意义-强化手段
高锰钢（ZGMn13)属于奥氏体钢，热处理不能强化，它的 主要强化手段就是加工硬化。
Cu丝冷变形的力学性能变化
常温变形对低碳钢力学性能的影响
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
14/49
加工硬化的本质原因：
金属发生塑性变形时, 位错密度增加, 位错间的交互作用增 强, 相互缠结, 造成位错运动阻力的增大, 引起塑性变形抗力 提高。
晶粒破碎细化, 使强度得以提高。（细晶效应）
26/49
热变形主要机理发生条件
27/49
热塑性变形机理——扩散蠕变
σ
σ
σ
a)
b)
c)
a) 空位和原子的移动方向 b) 晶内扩散
c) 晶界扩散
温度高（能量大），晶粒细（路程短），应变速率低（时间多）
扩散蠕变作用大
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
28/49
热变形软化机制与相关概念
热塑性变形过程中加工硬化和软化过程并存
1. 外力和温度的共同作用下发生 动态回复 ----高层错能（Al/Mo/W/a-Fe）易交滑移/攀移 动态再结晶 ----底层错能（Cu/Ni/SS/γFe）扩展位错宽
2. 去除外力后 亚动态再结晶 静态回复 静态再结晶
与冷变形相似
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
29/49
回复过程
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
2/49
金属塑性变形形式定义
冷变形是指在再结晶温度以下的变形。变形后具有明显的加 工硬化现象(冷变形强化)。 如冷挤压、冷轧、冷冲压等。
热变形是指在再结晶温度以上的变形。在其变形过程中，其 加工硬化随时被再结晶所消除。因而，在此过程中表现不出 加工硬化现象。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
24/49
冷变形金属加热时性能影响
在回复阶段，各材料释放的存储能量均较小，再结晶晶粒出现的温度对应于储能释放曲线的高峰处。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
25/49
热变形主要机理
晶 内 滑 移
2011-11-5
晶
晶
内
界
孪
滑
生
移
金属塑性变形物理基础
扩 散 蠕 变
回复机制：
主要通过位错攀移和交滑移
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
31/49
回复过程对金属组织性能的影响：
组织变化不大 位错密度减小 内应力减小 强度、硬度略有减小，塑性略有上升 电阻率明显下降
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
32/49
再结晶过程
大角度晶界扫过变形组织，以新生无畸变 晶粒取代变形晶粒的过程。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
36/49
再结晶条件
层错能+晶界迁移难易程度
层错能低 集束成特征位错困难 不 易于攀移和交滑移 回复作用不显著，
并形成高位错密度差
晶界迁移能力强 大角度晶界向高位错 密度区域迁移容易 再结晶
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
37/49
回复和再结晶对组织性能的影响：
静态再结晶 动态再结晶 亚动态再结晶
再结晶过程
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金属塑性变形物理基础
33/49
静态再结晶
指冷变形后的金属在足够高的温度下，通 过新晶核的形成及长大，以无畸变的新晶粒 逐步取代变形晶粒的过程．
条件：变形+温度 特点：发生在变形结束后
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
34/49
动态再结晶
锻造曲轴的合理流线分布，可保证 曲轴工作时所受的最大拉应力与流 线一致，而外加剪切应力或冲击力 与流线垂直，使曲轴不易断裂。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
40/49
热变形对金属组织的影响
带状组织---复相合金中的各个相，在热加工时沿着变形方 向交替呈带状分布的组织。往往是由于枝晶偏析或夹杂物在 压力加工过程中被拉长所造成的。 钢中的铁素体或渗碳体以伸长的杂质为核心形核，形成 带状组织。
制 耳 现 象
但是，变压器用硅钢片，由于α-Fe<100>方向最易磁化，生产中通 过轧制可获得具有（110）[001]织构和磁化性能优异的硅钢片。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
11/49
冷变形晶内及晶间破坏
在冷变形过程中不发生软化过程的愈合作用，因滑移（位错 的运动及其受阻、双滑移、交叉滑移等），孪晶等过程的复 杂作用以及各晶粒所产生的相对转动与移动，造成了在晶粒 内部及晶粒间界处出现一些显微裂纹、空洞等缺陷使金属密 度减少，是造成金属显微裂纹的根源。
金属塑性变形物理基础
静态回复 静态再结晶 静态再结晶
39/49
热变形对金属组织的影响
加工流线---热加工能使金属中残存的枝晶偏析、可变形夹 杂物和第二相沿金属流动方向被拉长，形成纤维组织(或称 “流线”)，使金属的力学性能特别是塑性和韧性具有方向 性，纵向上的性能显著大于横向上的。因此热加工时应力求 工件流线分布合理。
金属经塑性变形后的残余应力是不可避免的，这对工件的变形、开 裂和应力腐蚀产生影响和危害。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
20/49
残余内应力的消除与应用
金属塑性变形后的残余应力，可以通过去应力退火来消除； 经拉延成型的黄铜弹壳在280℃左右进行去应力退火，以 避免变形和应力腐蚀。
残余应力的应用：有意控制残余 应力的分布，使其与工作应力方 向相反，可以提高工件的力学性 能，如车架承重板簧。
2011-11-5
金属塑性变形物理基础
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加工硬化的意义-提高了构件的安全性
构件在使用过程中，往往不可避免地会某些部位出现应力集 中和过载现象，在这种情况下，由于金属能加工硬化，使局 部过载部位在产生少量塑性变形之后，提高了屈服强度并与 所承受的应力达到平衡，变形就不会继续发展，从而在一定 程度上提高了构件的安全性。
回复
热态变形及随后过程中金属内所发生的大角度 晶界移动之前的一切位错运动过程。
静态回复与动态回复的区别
动态回复发生在变形之时 静态回复发生在变形之后
2011-11-5
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回复过程中的位错运动
位错运动：
• 点缺陷运动和结合 • 位错重新组合与抵消 • 位错攀移与交滑移 • 亚晶形成与合并 • 多边形化
2011-11-5
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冷变形物化性能
密度、导热、导电、导磁性下降 晶间物质的破坏使晶粒直接接触、晶粒位向有序化、晶 间出现了显微裂纹、裂口、空洞等缺陷致使金属的密度 降低 原子脱离其平衡位置，位错密度的增加
化学活性增加，电极电位提高，耐腐蚀性下降 结构缺陷多，自由焓升高，扩散速度快
消除畸变能，控制晶粒大 小，形态，均匀度
界面能，表面能 作为驱动力
2011-11-5
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冷变形金属在加热时的组织与性能变化
金属冷变形使材料内部空位、位错等结构缺陷密度增加，畸 变能升高，使其处于热力学不稳定的高自由能状态。因此材 料具有自发恢复到变形前低自由能状态的趋势。当冷变形金 属加热时会发生回复、再结晶和晶粒长大等过程。
2011-11-5
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冷变形金属在加热时的组织与性能变化
相关基本概念：
是否出现新无畸变晶粒而发生亚结构和性能变化
回复
再结晶
晶粒长大
动力学弛豫过程
动力学孕育期
正常长大影响因素
回复机制低/中/高温 再结晶过程形核/长大 异常长大影响因素
再结晶温度影响因素
再结晶晶粒度
电阻率降→空位/位错应变能 内应力降→晶体内弹性变形 硬度及强度保持→位错密度
晶体取向变化
晶内及晶间的破坏
2011-11-5
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冷变形纤维组织
金属发生塑性变形后, 晶粒发生变形, 沿形变方向被拉长或 压扁。当变形量很大时, 晶粒变成细条状(拉伸时), 金属中 的夹杂物和第二相也被拉长, 形成纤维组织。
变形前的退火状态组织 变形后的冷轧变形组织 沿垂直变形方向截取试样则不能真实反映晶粒变形情况