金属热加工中的回复与再结晶
回复与再结晶
(1)温度 随T↑,晶粒长大 温度一定,晶粒达到一定尺寸后不再长大。 (2)杂质与合金元素 异类原子吸附晶界处,降低晶界能,减少驱动力,阻碍晶粒长大。
第八章: 回复与再结晶
8.4晶粒长大
8.4.1晶粒的正常长大 3.影响晶粒长大的因素 晶粒长大,是通过晶界处的原子扩散迁移实现
(3)分散相粒子 第二相粒子越细小,数量越多,则阻碍晶粒长大能力越强。
8.1.1 显微组织的变化
冷变形金属随加热温度升高组织变化示意图
再结晶后组织恢复到变形前的程度,性能也恢复到变形前的程度 晶粒长大:新晶粒逐渐相互合并长大.
第八章: 回复与再结晶
8.1 冷变形金属及合金在退火过程中的变化
8.1.2 储存能与内应力变化
随T↑,储存能逐渐释放. 再结晶后,形变储存能全部释放.
第八章: 回复与再结晶
8.5 金属的热加工(变形)
8.5.2热加工后的组织与性能
热加工对组织和性能有如下影响: 3.产生带状组织
未热轧的20钢组织:F+P
热轧后的20钢组织:F+P 带状分布
带状组织常在热轧板材、管材中 出现,性能上产生各向异性
第八章: 回复与再结晶
8.3再结晶(recrystallization)
8.3.2 再结晶动力学
第八章: 回复与再结晶
8.3再结晶(recrystallization)
8.3.3 再结晶温度及其影响因素 再结晶温度:经过严重冷变形的金属,在一个小时的退火保温时间内,能完成再结 晶的最低温度(T再).对纯金属T再=0.4T熔 再结晶速度:V再 若T再低,V再快,则再结晶易进行. 影响再结晶的因素如下: 1.加热温度(退火温度) : 退火温度越高,原子扩散越容易进行,V再↑,完成再结晶时间越短. 2.预先变形量 变形度越大,则T再越低 ∵储存能大,再结晶驱动力大.
9-3 回复和再结晶0
核-长大过程的动力学特征。
退火温度越高,转变曲线越向左移,
即转变加速。
再结晶动力学曲线可表示为: 金属的等温再结晶动力学曲线 通常认为可以用下列方程来描述:
xv 1 exp Bt
k
式中 xv 为在t时间已经再结晶的体 积分数,B和K为常数,可通过实验决定。
240
320 370
锡
铅 钨(高纯)
-3
-3 1200-1300
镍(99.4%)
630
钨(含显微气泡)
1600-2300
四、 影响再结晶的因素
1.温度 加热温度越高,再结晶转 变速度越快,完成再结晶 所需时间越短。
第三节 再结晶
第三节 再结晶
一、 再结晶的形核与长大
实验表明,再结晶是一个形核长大过程,即通常在变形金 属中能量较高的局部区域优先形成无畸变的再结晶晶核, 然后通过晶核逐渐长大成为等轴晶,从而完全取代变形组 织的过程。与一般相变存在区别,没有晶体结构转变。 研究表明,再结晶形核机制一般根据其形变量的不同,存 在如下一些形式:弓出形核机制、亚晶合并机制和亚晶蚕 食机制。
3、经冷塑性变形的金属加热时,经过那些阶段?各阶段 的特点?
经冷塑性变形的金属,通过适当的加热和保温将发生一系 列组织、性能的变化。 根据其显微组织及性能的变化情况,可将这种变化分为 三个阶段:回复、再结晶和晶粒长大。
图 冷变形金属退火晶粒形状大小变化
回复:指经冷塑性变形的金属在加热时,在光学 显微镜组织发生改变前(即在再结晶晶粒形成前)所 产生的某些亚结构和性能的变化过程。 再结晶:指经冷塑性变形的金属在加热时,通过 再结晶核心的形成及随后的生长、最终形成无畸变的 新的晶粒的过程。 晶粒长大:随着加热温度的升高或者保温时间的 延长,晶粒之间相互吞并而长大。包括正常的晶粒长 大和异常的晶粒长大,后者称为二次再结晶。在特殊 的情况下,二次再结晶形成的新的晶粒组织在加热时 还会发生三次再结晶。
第八章回复、再结晶和动力学金属热加工-Zhejiang
2. 晶界迁移规律
♥ 晶界向其曲率中心方向移动; ♥ 大晶粒吞食掉小晶粒。
原因: (1)由于晶界能力图降低,弯曲晶界总有自发变直趋势。 (2)为达到晶界张力平衡,三晶交界处总力图互成120°。 (3)多边形晶粒一般少于6条边的为小晶粒,多于6条边的一般为大晶粒。
详细分析(参考):
取椭球晶粒沿短轴方向中一扇形柱面,晶界表面 张力为,则界面作用力为l。
五、再结晶的应用 再结晶退火。 软化组织。在冷变形之间退火,便于进一步冷变形,称中间热处理。 细化组织。将铸态粗大枝晶通过变形再结晶得以细化,同时消除枝晶偏析。 去除应力。比去应力退火消除应力作用更有效。
§8-4 再结晶后的晶粒长大
在更高温度下,面缺陷获得了运动条件,大角晶界自发减少,造成晶粒长大。 晶粒长大驱动力:晶界能的降低。 一、正常长大 1. 组织变化
1
2015-11-7
二、再结晶温度 1. 理论再结晶温度 冷变形金属能够发生再结晶的最低温度,或能够使再结晶形核的温度。 无实际意义,因为无法检测到何处出现第一个再结晶晶粒。 2.实际再结晶温度 冷变形量大于70%的金属经1小时退火能完成95%以上再结晶的退火温度。 除特别指明外,一般情况下提及的再结晶温度均指实际再结晶温度。 3.估算再结晶温度 较强冷变形退火的工业纯金属可根据其熔点估算再结晶温度: T再≈(0.35~0.40)Tm (K)
晶粒长大阶段 组织变化:晶粒长大;再结晶织构;退火孪晶 性能变化:强度、硬度下降趋势变缓;塑性稍 有升高或保持不变,若晶粒粗化严重还会使塑性 下降;电阻率及密度基本不变或稍有升高。
§ 8-2 回复
回复:冷变形晶体加热时光学显微组织改变前的微观结构变化过程。
一、低温回复(0.1~0.3)Tm 主要表现:过饱和空位浓度下降(如何下降?)。 二、中温回复(0.3~0.5)Tm 主要表现:同一滑移面上的异号位错相互抵消,位错密度略有下降。 三、高温回复>0.5Tm 主要表现:位错运动,多边形化,形成亚晶。 四、回复的应用:去应力退火
回复与再结晶ppt
金属材料在高温或高压下发生塑性变形,随后在较低的温度 或压力下发生再结晶,改变晶格结构和相变,提高材料的强 度和韧性。
半导体材料的回复与再结晶
半导体材料在高温或高压下的回复过程中,通过晶格结构的 变化和缺陷的修复,材料的电学性能得到改善。
THANKS
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汇报的目的和背景
汇报目的
本次汇报旨在探讨回复与再结晶对金属材料性能的影响以及应用方面的研究 进展。
背景
随着工业和科技的发展,金属材料在各个领域的应用越来越广泛,而回复与 再结晶作为金属材料热处理过程中的重要环节,对于提高金属材料的综合性 能具有重要意义。
02
回复
回复的定义和特点
回复是指一种物质在受到外部刺激(如温度、压力、电磁波 等)后,产生的某种反应或变化。
对回复与再结晶未来发展的展望
探索新的回复与再结晶技术,提高材料的综合 性能和可靠性,以满足现代科技和工业发展的 需求。
加强回复与再结晶基础理论的研究,深入探讨 材料在回复与再结晶过程中微观结构和物理性 质的演变规律。
研究新型材料在回复与再结晶过程中的行为和 特性,拓展回复与再结晶理论的应用范围。
对回复与再结晶具体案例的分析
升温
将金属加热到一定温度,使其发生再结晶 。
形核
在金属中形成新的晶核。
晶粒细化
通过控制温度和变形量,细化晶粒,提高 金属性能。
长大
新晶核逐渐长大,形成新的晶粒组织。
04
回复与再结晶的关系
回复与再结晶的联系
两种现象都与材料在高温下发生的物理性质变化有关。 两种现象都受到材料内部结构的影响。
回复与再结晶的区别
回复的特点是具有滞后性和不完全性。即,回复是在外部刺 激作用下的一个过程,需要一定的时间和能量,且回复的程 度往往不能完全恢复到初始状态。
金属学与热处理第七章 金属及合金的回复与再结晶
五、亚晶粒尺寸
在回复阶段的前期,亚晶粒尺寸变化不大,但在 后期,尤其在接近再结晶温度时,亚晶粒尺寸显著增 大。
第二节 回 复
一、退火温度和时间对回复过程的影响
回复是指冷塑性变形的金属在加热时,在光学 显微组织发生改变前(即在再结晶晶粒形成前)所 产生的某些亚结构和性能的变化过程。通常指冷塑 性变形金属在退火处理时,其组织和性能变化的早 期阶段。
回复机制
冷变形后,晶体中同号的刃型位错处在同一滑移 面时它们的应变能是相加的,可能导致晶格弯曲(见 图7-5a);而多边化后,上下相邻的两个同号刃型位 错之间的区域内,上面位错的拉应变场正好与下面位 错的压应变场相叠加,互相部分地抵消,从而降低了 系统的应变能(见图7-5b)。
图7-5 多边化前、后刃型位错的排列情况 a)多边化前 b)多边化后
回复机制
图7-6 刃型位错的攀移和 滑移示意图 图7-7 刃型位错攀移示意图
三、亚结构的变化
金属材料经多滑移变形后形成胞状亚结构,胞内位 错密度较低,胞壁处集中着缠结位错,位错密度很高。 在回复退火阶段,当用光学显微镜观察其显微组织时, 看不到有明显的变化。但当用电子显微镜观察时,则可 看到胞状亚结构发生了显著地变化。图7-8为纯铝多晶 体进行回复退火时亚结构变化的电镜照片。
第七章 金属及合金的回复与再结晶
第一节 形变金属与合金在退火过程 中的变化
第二节 回 复 第三节 再 结 晶 第四节 晶粒长大 第五节 金属的热加工
第一节 程
形变金属与合金在退火过
中的变化
一、显微组织的变化
将塑性变形后的金属材料加热到0.5Tm温度附近,
进行保温,随着时间的延长,金属的组织将发生一系 列的变化,这种变化可以分为三个阶段,如图7-1所示。
第7章 回复、再结晶-1
界面移动方向
24
二、再结晶动力学
1、再结晶动力学曲线 看出: ¾ 有孕育期;与温度有关。 ¾ 再结晶速度先小,再快,再结晶体积分数约为50%时 速度最快,然后逐渐减慢。
纯铜(经98%冷轧)在不同温度下的再结晶动力学曲线
25
2、影响再结晶形核率与长大速率的因素 (1)变形程度 变形程度越大,储存能越高,形核率和长大速率大, 且N/G的比值增大。变形量对铝恒温再结晶影响如下图。 (2)杂质与微量溶质原子 当杂质与微量溶质原子以第二相存在时,阻碍位错运 动,储存能增高,形核率增大;晶界处富集的溶质原子 和杂质原子,阻碍晶界迁移,使长大速度降低。
10
2、中温回复(0.3<TH<0.5)
原子活动能力增大。 点缺陷继续运动消失。 位错通过滑移、交滑移运动使异号位错对消、位错重 新排列以及亚晶长大,进而使位错数量有所减少。 亚晶长大(亚晶规范化): 高层错能金属形变时产生胞状组织,在回复时,胞内 位错滑移到胞壁发生异号位错对消,使胞内无位错; 胞壁位错滑移、交滑移重新组合,从而排列整齐,胞 壁厚度减小。亚晶界清晰、明确,亚晶尺寸相对增大。 低层错能金属通过位错滑移排列成位错网络。
35
思考题:
1. 金属经冷塑性变形后,组织和性能发生什么变 化? 2. 用冷拔紫铜管通过冷弯的方法制造机器上的输 油管,为了避免开裂,弯前应进行什么热处 理?
36
14
¾
亚晶合并:通过两相邻亚晶的转动,使取向趋于一 致,亚晶界消失。形成大角度亚晶界的一种方式。 这种区域性的、大量的位错调整和消失,只有在高温 下进行。
15
二、回复动力学
回复动力学是研究某种性能回复的速度。
回复与再结晶
• 回复 • 再结晶 • 晶粒长大 • 再结晶后的组织 • 金属的热加工
引言
冷变形金属在加热时组织性能会发生变化。 冷变形时较高的弹性畸变能、高位错密度、空
位等储存能量是促使冷变形金属发生变化的驱 动力。 微观组织处于不稳定状态。一旦加热,原子具 有足够的扩散能力,将发生一系列变化,从而 导致性能的变化。 变化时从储能释放及组织结构和性能的变化来 分析,可分为回复、再结晶和晶粒长大三个阶 段。
• 3. 形核与长大
4.再结晶的转变不是相变
• 冷塑性变形后的发生再结晶,晶粒以形核和 晶核长大来进行,但再结晶过程不是相变
• 原因有:
1.变化前后的晶粒成分相同,晶体结构并未发生变化, 因此它们是属于同一个相。
2.再结晶不像相变那样,有转变的临界温度点,即没 有确定的转变温度。
3.再结晶过程是不可逆的。相变过程在外界条件变化 后可以发生可逆变化。
经验公式 工业纯金属:T再=(0.35~0.45)Tm。 合金:T再=(0.4~0.9)Tm。
注:再结晶退火温度一般比上述温度高100~200℃。
四. 影响再结晶的因素
(1)退火温度。 温度越高,再结晶速度越大。 (2)变形量。 变形量越大,再结晶温度越低 随变形量增大,再结晶温度趋于稳定 变形量低于一定值,再结晶不能进行。 (3)原始晶粒尺寸。 晶粒越小,驱动力越大;晶界越多,有利于形核。 (4)微量溶质元素。 阻碍位错和晶界的运动,不利于再结晶。 纯度越高,再结晶温度越低; (5)第二分散相。 间距和直径都较大时,提高畸变能,并可作为形核核心,促进再结晶; 直径和间距很小时,提高畸变能,但阻碍晶界迁移,阻碍再结晶。
9.2 回复
• 一 回复概念 • 回复:在加热温度较低时,仅因金属中的一些
回复与再结晶
晶粒的正常长大(normal grain growth)
正常长大:再结晶后的晶粒均匀连续的长 大。 驱动力:界面能越大,曲率半径越小,驱 动力越大。(长大方向是指向曲率中心, 而再结晶晶核的长大方向相反。) 长大方式:大晶粒吞食小晶粒,大角度晶 界向曲率中心移动。
晶粒的正常长大
晶粒的稳定形状 晶界趋于平直; 二维晶粒:二维坐标中晶粒边数趋于6, 晶界夹角趋于120°; 三维晶粒:十四面体。
7.5 金属的热塑性变形
7.4.1 热、冷塑性变形的区别 (1) 热、冷塑性变形的区别 冷加工:在再结晶温度以下的变形加工。 加工硬化。 热加工:在再结晶温度以上的变形加工。 加工硬化、软化。 热加工温度:T再<T热加工<T固-100~200℃。
金属的冷加工
性能变化是单向的: 变形前 变形后
第7章 回复与再结晶
本章主要内容
冷塑性变形金属在加热时的转变 回复阶段 再结晶
金属的热塑性变形
回复与再结晶
7.1 冷塑性变形金属在加热时的转变
机械功(塑性变形) 热量(散失) 晶体内部缺陷储存能量→金属处于不稳 定的高能状态→有向低能转变的趋势
根据冷变形金属加热时组织和性能的变 化,可分为回复、再结晶和晶粒长大三 个阶段。
导致位错密度降低
7.2.2 回复机制
(3) 高温回复(>0.5Tm) 攀移:位错垂直于滑移面的移动。 机制:原子面下端原子的扩散,位错随半 原子面的上下移动而上下运动。 分类:正攀移(原子面上移、空位加入)、 负攀移(原子面下移、原子加入)。 攀移的作用:原滑移面上运动受阻—攀 移—新滑移面—滑移继续。
7.1.1 显微组织的变化
金属学与热处理第七章回复与再结晶
•(e)580ºC保温15分后的金相组织。晶粒已有所长大。 •(f)在700ºC保温10分后晶粒长大的情形。
• 退火时,由于温度升高原子的能动性增加,即原子的扩散能力提
高,而回复阶段只是消除了由于冷加工应变能产生的残余内应力, 大部分应变能仍然存在,变形的晶粒仍未恢复原状。
• 所以,随着保温时间加长,新的晶粒核心便开始形成并长大成小的 等轴晶粒,这就是再结晶(recrystallization)的开始。随着保温时 间的加长或温度的升高,再结晶部分愈来愈多,直到原来的晶粒全 部被新的小晶粒所代替。
恢复再结晶的驱动力:塑性变形后的储存能
7-1 冷变形金属在加热时的组织和性能变 化
随加热温度的提高,冷变形金属发生变化为:回复、再结晶、晶粒长大。 回复(recovery)—在较低加热温度时,变形后金属的光学显微组织
发生改变前,所产生的某些亚结构和性能的变化过程。 再结晶(recrystallization)—经回复后的变形金属,在加热时,纤
一些金属的再结晶温度
(三) 影响再结晶温度的因素
1.变形程度:变形度增大、开始TR下降,等温退火再结晶速度越快; 而大到一定程度,TR趋于稳定。(储存能高)。变形量小到一定程 度不发生再结晶。
2.原始晶粒尺寸:其它条件相同时,金属原始晶粒细小,则TR越低, 同时形核率和长大速度均增加,有利于再结晶。(晶粒越细小,变形
4.变形温度:变形T升高,回复程度越大,变形储存能越低, 晶粒粗化。
5.加热温度、保温时间:加热温度越高、保温时间越长,晶粒 越大。
加热温度与晶粒尺寸
7-4. 晶粒长大
再结晶结束后,材料的晶粒一般比较细小(等轴晶),若继续 升温或延长保温时间,晶粒会继续长大。晶粒长大是一个自 发过程。晶粒长大的驱动力来自总的界面能的降低。
回复与再结晶ppt
06
结论
本报告的主要观点
经过对市场和技术的分析,我们发现 回复与再结晶技术具有巨大的潜力。
VS
再结晶
当回复后的金属继续加热到更高的温度范 围时,由于热激活作用,发生有利的晶界 移动,使原始的变形晶粒通过晶界向新的 、未变形的晶粒转化,这种现象被称为再 结晶。
回复与再结晶的重要性
1 2
金属加工过程中的重要阶段
在金属材料的加工过程中,回复与再结晶是重 要的物理冶金过程,对材料的最终组织和性能 有重要影响。
建立完善的标准体系,加强对回复与再结晶技 术的监管和评估,确保技术的安全性和可靠性 。
建议
1
鼓励企业加大研发投入,提高回复与再结晶技 术的核心竞争力。
2
加强产学研合作,推动技术成果转化和应用。
3
政府可以出台相关政策,对回复与再结晶技术 的发展给予支持,引导资金、人才等资源向该 领域集聚。
THANKS
改善材料性能
适当的回复和再结晶可以有效地改善材料的韧 性、延展性和加工性能。
3
调整材料加工工艺
通过控制回复和再结晶过程,可以调整材料的 加工工艺,提高生产效率和产品质量。
报告的结构
引言
简要介绍回复与再结晶 的重要性和本报告的目 的和内容。
金属变形与回 复
详细介绍金属变形的基 本原理、回复现象及其 影响因素等。
回复与再结晶技术能够有效提高产品的质 量和稳定性,降低生产成本,并减少对环 境的影响。
未来,随着技术的不断进步和应用 领域的拓展,回复与再结晶技术将 具有更加广泛的应用前景。
7 回复与再结晶
(4) 对组织和性能的影响
织构明显
各向异性
优化磁导率;
晶粒大小不均,导致性能不均;晶粒粗大
降低强度和塑性、韧性;
提高表面粗糙度。
大多数情况下应当避免。
7.2.2 回复机制
)
高温回复(>0.5T
m
位错攀移(+滑移)→位错垂直排列
→多边化(亚晶粒)→弹性畸变能降低。
:回复过程中由位错重新分布而形成确定的亚晶结构的过程。
7.3.2 再结晶晶核的形成与长大
再结晶晶核的形成(非均匀形核)
亚晶形核机制
一般发生在冷变形度较大的金属中。
亚晶合并机制
适于高层错能金属。
过程:位错多边化→回复亚晶→形核。
7.3.2 再结晶晶核的形成与长大
7.3.4 再结晶晶粒大小的控制
(2) 原始晶粒尺寸
当变形度一定时,材料的原始晶粒尺寸越细,则再结晶后的晶粒也越细。
(3) 合金元素及杂质
在其他条件相同的情况下,凡延缓再结晶及阻碍晶粒长大的合金元素或杂质均使金属再结晶后得到细晶粒组织。
金属的热加工
性能变化是双向的:
变形前变形后
再结晶
软软
加工硬化
2)组织结构的变化
特点:反复形核、有限长大。
晶粒是等轴的,大小不均匀,晶界呈锯齿状,等轴晶内存在被缠结位错所分割成的影响晶粒大小的因素:应变速率低、变形温度高时,晶粒尺寸大。
动态再结晶组织包含亚晶粒,并且位错密度较高,比静态再结晶组织强度、硬度高。
第九章 回复、再结晶与金属热加工
第九章 回复、再结晶与金属热加工金属经过塑性变形,会发生加工硬化现象,而且内部产生残余内应力。
为了去除内应力,或者为了消除加工硬化现象以便继续变形,需要对冷变形金属进行加热处理。
由于变形金属内部存在严重的晶格畸变,原子处于不稳定状态,本身就有向稳定状态转变的倾向。
加热时,原子的活动扩散能力提高了,促使其向稳定状态转变,并使金属的组织结构和性能发生变化。
这种变化可分为回复(recovery )、再结晶(recrystallization )和晶粒长大(grain growth )这三个阶段,如图4.11所示。
9-1 回复回复是指冷变形金属在加热温度较低时,金属中的一些点缺陷和位错的迁移,使晶格畸变逐渐减小,内应力逐渐降低的过程。
这时因为原子活动能力不大,所以金属的晶粒大小和形状尚无明显的变化,因而其强度、硬度和塑性等机械性能变化不大,而只会使内应力及电阻率等理化性能显著降低。
工业上,对冷变形后金属要保持其因加工硬化而提高的强度、硬度,又需消除残余内应力的,则可在低温回复阶段加热保温,以基本去除其内应力,这种热处理称为去应力退火。
例如,用冷拉钢丝绕制弹簧,绕成后应在280~300℃消除应力退火使其定形。
回复 再结晶晶粒长大晶粒度内应力强度塑性加热温度组织变化性质变化图4.11 变形金属加热时组织和性能变化的示意图9-2 再结晶冷变形金属的加热温度高于回复阶段以后,当温度继续升高时,由于原子活动能力增大,金属的显微组织发生明显的变化,由破碎拉长或压扁的晶粒变为均匀细小的等轴晶粒。
这一过程实质上是一个新晶粒重新形核和长大的过程,故称为“再结晶”。
再结晶以后,只是晶粒外形发生了变化,而晶格类型并未变,仍与原始晶粒相同。
再结晶的晶核一般是在变形晶粒的晶界或滑移带及晶格畸变严重的地方形成,晶核形成后,依靠原子的扩散移动,向附近周围长大,直至各晶核长大到相互接触,形成新的等轴晶粒为止。
通过再结晶,金属的显微组织发生了彻底的改变,故其强度和硬度显著降低,而塑性和韧性大大提高,加工硬化现象得以消除,变形金属的所有机械和物理性能全部恢复到冷变形以前的状态。
金属的冷变形强化、回复和再结晶
在临界变形速度 C之后,消耗于金属塑性变 形的能量转化为热能,即热效应。由于热效应的 作用,使金属温度升高,塑性上升,变形抗力减 小,金属易锻压加工。
3.应力状态 挤压时金属三个方向承受压应力,如图11-89a所示 。在压应力的作用下,金属呈现出很高的塑性。拉拔时 金属呈两向压应力和一向拉应力状态,如图 11-8b 所示 。拉应力易使金属内部的缺陷处产生应力集中,增加金 属 破 裂 倾 向 , 表 现 出 金 属 的 塑 性 下 降 。
机械制造基础
第十一章
二、金属的冷变形强化、回复和再结晶
(一) 金属的加工硬化(冷变形强化) 金属在低温下进行塑性变形时,随着 变形程度的增加,金属的硬度和强度升高 ,而塑性、韧性下降,这种现象称为金属 的冷变形强化或加工硬化。
冷变形强化是强化金属的重要途径之一,尤其是对 一些不能用热处理强化的金属材料显得特别重要,如 低碳钢、纯铜、防锈铝、镍铬不锈钢等,可通过冷轧 、冷挤、冷拔、冷冲压等方法来提高金属强度、硬度 。
机械制造基础
第十一章
(二) 锻造比 锻造比是表示金属变形程度大小的参数。具体计算如下: y拔长 = S0/S(视频) y镦粗 = H0/H(视频) 式中 S0、S —— 拔长前、后金属坯料的横截面积; H0、H —— 镦粗前、后金属坯料的高度; 锻造比越大,热变形程度也越大,热加工流线也越明显, 其金属组织、性能改善越明显。
动态回复及再结晶
热加工时,硬化过程与软化过程是同时进行的,按其特征不同,可分为下述五种形式:
1
动态回复
2
动态再结晶
3
(2)是在温度和负荷联合作用下发生的。
4
亚动态再结晶
5
静态再结晶
6
静态回复
7
(4)、(5)是在变形停止之后,即在无负荷作用下发生的。
8
5.4.1 动态回复与动态再结晶
1 动态回复(图5.38)
图5.37 真应力—真应变曲线
01
02
3.动态回复时的组织变化
动态回复过程随变形的进行金属中的晶粒延伸成纤维状,而通过多边化或位错胞规整化形成大量的亚晶粒组织始终保持等轴状,即使形变量很大也是如此。这被解释为动态回复过程中亚晶界的迁移和多边化的结果。亚晶的尺寸及相互间位向差取决于金属类型、形变温度和应变速率。 亚晶平均直径d与T、ε的关系如下: 1/d = a + blog[εexp(Q/RT)] a、b为常数 动态回复所获得的亚稳组织可通过热变形后的迅速冷却而保留下来,其强度远远高于再结晶组织的强度。但若从高温缓冷下来,则将发生静态再结晶。 对于给定金属材料,动态回复亚晶粒的大小受形变温度和形变速率的影响:形变温度越高或形变速率越低,亚晶粒越大。 动态回复组织已成功地应用于提高建筑合金挤压型材的强度方面。
5.4 热变形与动态回复、再结晶
冷塑性变形引起的加工硬化,可以通过加热发生再结晶来加以消除。如果金属在再结晶温度以上进行压力加工,那么塑性变形所引起的加工硬化就可以立即被再结晶过程所消除。将金属或合金加热至再结晶温度以上进行的压力加工称为热加工。 在再结晶温度以下的加工称为冷加工。
在热加工过程中,金属内部同时进行着加工硬化和再结晶软化这两个相反的过程,不过此时的再结晶是在加工的同时发生的,称为动态再结晶,它与上一章介绍的冷加工后退火时发生的再结晶是不尽相同的。有时在热加工过程中硬化和软化这两个因素不能刚好全部抵消。
金属及合金的回复与再结晶
多边化
多边化是冷变形金属加热时,原来处在 滑移面上的位错,通过滑移和攀移,形 成与滑移面垂直的亚晶界的过程。 驱动力来自弹性应变能的降低。
三、亚结构的变化
(a)冷加工后的胞 状结构,胞壁中含有 高密度的位错缠结。
(b)回复退火0.1h 后,胞壁中的位错平 直了。
(c)回复退火50h后, 在胞壁中的位错形成网 络,亚晶伸长了。
超塑变形后材料的组织结构特 征:
变形后的晶粒虽有所长大,但仍为等轴状,晶 粒未变形拉长; 事先经过抛光的表面,在塑性变形后并未出现 滑移线; 在特制的试样中可见到明显的晶界滑动和不规 则的晶粒转动痕迹; 经超塑性变形的金属材料,其内部并未形成明 显的织构,存在织构的试样经超塑性变形后, 则由于晶界滑动和晶界的转动,使织构遭到破 坏或消弱。
再结晶晶粒大小的控制
变形度 再结晶退火温度 原始晶粒尺寸 合金元素及杂质
5. 晶粒长大
随着加热温度的升高或保温时间的延长, 无畸变的等轴的再结晶的初始晶粒之间 就会相互吞并而长大,这一现象称之为 晶粒长大。 根据晶粒长大过程的特征,可将晶粒长 大分为两种类型: 正常长大 二次再结晶
产生超塑性的条件:
金属材料在常规条件下是没有超塑性的, 为使它们获得超塑性,通常要求以下条件: 变形一般应在0.5~0.65Tm温度范围内进行; 应变速率应较小,通常控制在0.01~0.0001s-1 范 围内; 材料应具有微细的等轴晶粒的两相组织,晶粒 直径必须小于10m(超细晶粒),且在超塑 变形过程中不显著长大。
超塑变形机制
晶粒的初始状态; b) 在应力作用下发生塑性变形, 引起晶界滑动和晶粒转动, 晶粒形状改变; c) 晶粒形状改变不是依靠晶 内滑移或晶界迁移,而是依靠扩散进行的; d) 由于晶界扩散,各晶粒由于弛豫作用将形成新的组 态。
金属材料的基础知识—金属的冷、热加工及再结晶(航空材料)
无
有
各向异性导致的铜板 “制耳”
(3)产生残余内应力
① 残余内应力:平衡于金属内部的应力,由金属内部不均匀变形引起。 ② 分类
宏观内应力-金属表层和心部变形不均匀; 微观内应力-相邻晶粒变形不均匀; 晶格畸变应力-位错等缺陷的增加造成,变形强化原因。
③ 残余内应力的危害 引起零件加工过程变形、开裂。 降低耐蚀性
自由锻
模锻
轧制
正挤压
反挤压
拉拔
冲压
多晶体的塑性变形
多晶体的塑性变形
晶内变形:许多个单晶塑性变形的总和 晶间变形:晶粒间的滑移和转动
晶粒越细
变形分散在更 多的晶粒内
晶界越多 越曲折
变形更 均匀
不利于裂 纹传播
不产生过分的 应力集中现象
断裂前发生较 大的塑性变形
晶粒越细,强度越高、塑性韧性越好
3. 塑性变形后金属的组织与性能
④ 残余内应力的消除或降低 —— 去应力退火
金属的冷热变形加工
一、金属的冷、热变形加工
1. 冷、热加工的概念及特征
概念 特征
热加工
在再结晶温度以上的塑性 变形(热变形)
金属材料产生的加工硬化 现象被消除,且变形抗力 小,加热可提高材料塑性
冷加工
在再结晶温度以下的塑性 变形(冷变形)
材料有加工硬化现象、变 形抗力大、低塑性材料变 形困难
单晶体的塑性变形方式:滑移和孪生。 最基本、最重要的变形方式
(1)滑移:
在切应力的作用下,晶体的两个部分之间沿一定晶面(滑移 面)和晶向(滑移方向)发生的相对移动。 ① 滑移原理
图1 晶体在切应力作用下的变形 a.未变形 b.弹性变形 c.弹塑性变形 d.塑性变形
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金属热加工中的回复与再结晶
在金属热加工过程中,材料的微观结构和性能会发生变化,以适应加工过程中的高温和应力条件。
其中,回复和再结晶是两个非常重要的过程,它们对金属热加工的质量和最终产品的性能有着至关重要的影响。
回复是指在一定温度和应力作用下,金属内部微观结构发生调整的过程。
这个过程可以消除部分或全部加工过程中的应力,使材料恢复到接近原始态的稳定结构。
回复主要通过位错的滑移和攀移来实现。
在回复过程中,位错发生相对移动,进而重新排列成较为规则的几何排列,从而减少材料内部的应力。
这种排列的改变可以在一定程度上提高材料的塑性和韧性。
在金属热加工过程中,回复现象可以被用来消除加工产生的残余应力,提高材料的力学性能。
例如,在锻造和轧制过程中,适当的回复可以降低残余应力,提高产品的质量。
回复还可以改善材料的尺寸精度和稳定性。
再结晶是指金属在高温下失去有序的晶体结构,然后在较低的温度下重新获得有序结构的过程。
这个过程通常包括晶核的形成和晶核的长
大两个阶段。
再结晶主要通过形核和长大来实现。
在形核阶段,金属内部形成新的晶核,这个过程需要一定的能量。
在长大阶段,新的晶核不断吸收周围的原子,使其体积不断增大。
在金属热加工过程中,再结晶现象可以用来细化材料的晶粒,提高其力学性能。
例如,在铸造和热处理过程中,适当的再结晶可以细化材料内部的晶粒结构,提高其强度和韧性。
再结晶还可以消除材料内部的残余应力,提高其尺寸精度和稳定性。
回复和再结晶是两个相互、相互影响的过程。
在金属热加工过程中,回复主要发生在再结晶之前,它可以消除加工过程中产生的残余应力,为再结晶创造良好的条件。
而再结晶则是在回复的基础上,通过形核和长大等过程,使金属内部结构重新有序化,进一步提高材料的性能。
回复和再结晶对金属热加工性能的影响也十分重要。
在适当的条件下,回复和再结晶可以有效地提高材料的强度、韧性、尺寸精度和稳定性等指标,使产品具有更好的使用性能。
因此,在实际金属热加工过程中,应充分考虑回复和再结晶的影响,通过优化工艺参数来获得高质量的产品。
回复和再结晶是金属热加工中非常重要的两个过程。
了解它们的机理和实际应用,对于提高金属产品的质量和性能具有重要意义。
在未来的研究中,还需要进一步探讨回复和再结晶的更深层次机理和影响因素,为金属热加工技术的发展提供理论支持和实践指导。
蛋白结晶技术是一种研究蛋白质结构与功能的强大工具。
通过对其结晶过程进行优化,可以揭示蛋白质及其复合物的精细结构,进而为病毒学研究提供重要线索。
本文将介绍蛋白结晶技术在病毒学中的应用,希望对大家有所帮助。
在病毒学研究中,了解病毒的结构与功能是至关重要的。
病毒由蛋白质外壳和遗传物质组成,蛋白质在病毒的感染、复制和致病过程中发挥着关键作用。
因此,通过蛋白结晶技术,可以解析病毒蛋白质的结构,进而推知其在病毒生命周期中的作用。
蛋白结晶技术主要通过以下步骤实现:将目标蛋白质纯化并浓度至合适的范围;接着,筛选适合的结晶条件,这包括缓冲液成分、pH值、温度、压力等;将蛋白质在合适的条件下进行缓慢结晶,形成具有特定结构的晶体。
通过X射线晶体学等方法解析晶体结构,即可获得蛋白质的三维构象。
在病毒学中,蛋白结晶技术的应用具有以下优点:可以明确病毒蛋白
质的结构与功能关系,有助于深入了解病毒的致病机制;对于缺乏基因编辑技术的病毒,蛋白质结晶可以为抗病毒药物设计和疫苗研发提供直接靶点;通过蛋白质结晶技术可以发现新的病毒物种,有助于完善病毒分类和进化研究。
然而,蛋白结晶技术在病毒学中的应用也存在一些局限性。
蛋白质结晶过程可能受到多种因素的影响,如蛋白质稳定性、二聚体和多聚体形成等,这可能导致结构解析的难度增加;对于某些尚未发现适合结晶条件的病毒蛋白质,可能无法获得其结构信息;虽然X射线晶体学是常用的结构解析方法,但有时会受到分辨率限制或无法解析出复杂的蛋白质结构。
为了克服这些局限性,科学家们正在不断尝试新的蛋白质结晶技术和方法。
例如,运用基因工程手段改造病毒蛋白质以增加其稳定性,或利用计算机模拟技术预测蛋白质结构。
随着科学技术的发展,新兴的结构生物学方法也为病毒蛋白质结构的解析提供了更多可能性。
在病毒学领域,蛋白结晶技术的应用已经取得了一些突破性成果。
例如,通过对流感病毒A的核蛋白进行结晶分析,科学家们发现了该蛋白与细胞因子的相互作用模式,为流感病毒的研究提供了重要线索。
另外,在埃博拉病毒研究中,蛋白质结晶技术也帮助科学家们发现了
病毒表面糖蛋白的结构,为疫苗设计和药物开发提供了关键信息。
蛋白结晶技术在病毒学中具有广泛的应用前景。
虽然存在一些局限性,但在结合其他生物学技术和方法的基础上,该技术将继续为病毒学研究做出重要贡献。
通过深入探究病毒蛋白质的结构与功能关系,我们可以更有效地理解病毒的致病机制,并为抗病毒治疗和疫苗研发提供新的思路与策略。
在会计学领域,会计盈余是一重要指标,综合反映了公司的经营成果。
近年来,围绕会计盈余的话题引发了广泛。
本文将聚焦于会计盈余的均值回复、年度审计效应和跨年效应,通过深入探讨,以期为企业决策者、投资者和审计人员提供有益的参考。
均值回复是指会计盈余在某个时期内倾向于回归或接近其长期平均
水平的现象。
在财务管理中,均值回复被视为一种稳定趋势,可以有效预测未来的会计盈余。
通过观察均值回复,投资者和决策者可以更好地理解公司的盈利能力和投资价值。
以某上市公司为例,其会计盈余在过去的五年中呈现上下波动的趋势。
通过计算,我们发现其盈余均值在逐年提高。
这表明该公司在过去几年里一直保持稳健的盈利能力,并且未来会计盈余的走势很可能将继续保持增长态势。
年度审计效应是指公司在每年年度审计时,对财务报表进行相应调整,从而对会计盈余产生影响的现象。
这些调整可能包括资产减值、冲回准备等,以达到盈余管理或粉饰报表的目的。
某家公司在年度审计后,对财务报表进行了重大调整。
通过冲回准备等手段,该公司成功地将会计盈余由亏损变为盈利。
这一年度审计效应的应用,帮助该公司在短期内实现了盈利目标,但其长期经营绩效和市场价值并未因此得到实质性的提升。
反而,这种短视的行为可能给公司带来更高的财务风险和信任危机。
跨年效应是指会计盈余在年初和年末的表现往往存在较大差异,呈现出一种季节性波动的特征。
这种现象可能与公司年终奖金的发放、销售旺季等因素有关。
理解跨年效应对会计盈余的影响,可以帮助投资者和决策者更加客观地评估公司绩效。
以一家零售公司为例,其在年末时会计盈余明显高于年初。
这主要源于公司在年底为刺激销售,采取了各种促销活动,从而增加了收入和利润。
然而,这种跨年效应也给投资者带来了误导。
如果仅从年末的会计盈余来评估该公司的盈利能力,会过于片面。
因此,在分析会计盈余时,应充分考虑跨年效应的影响,以便做出更为准确的判断。
通过对会计盈余的均值回复、年度审计效应和跨年效应的探讨,我们
可以得出以下
均值回复现象在财务管理中具有重要应用价值,可以帮助预测未来会计盈余的走势。
年度审计效应反映了财务报表调整对会计盈余的影响,可能造成短期内盈余的波动,但长期来看,可能对公司的经营绩效和市场价值产生负面影响。
跨年效应反映了会计盈余在年初和年末的差异,应充分考虑其影响,以避免对年末会计盈余的过度依赖。
企业决策者在制定战略和预算时,应充分考虑均值回复现象,以制定更加稳健的财务计划。
投资者在评估公司绩效时,应年度审计效应和跨年效应的影响,以做出更加客观的投资决策。
审计人员应加强对财务报表的审查,以减少不合理的会计处理和盈余管理行为。
同时,监管机构应对财务报告的季节性波动进行严格监管,以维护市场的公平和透明。