《冷轧工艺》word版

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1、第三章冷轧工艺一、冷轧工艺特点57．金属变形的方式是怎样的?金属一般都是由无数单个晶粒构成的多晶体，要了解金属的塑性变形性质，必须先了解单个晶粒或单晶体的塑性变形机构。塑性变形时加在金属上的力，使金属中大量原子群定向地、多次地从一个稳定平衡位置转移到另一个稳定平衡位置，在宏观上便产生不能恢复的塑性变形。根据原子成群移动发生的条件和方式不同，可观察到各种不同的塑性变形机构，如滑移、孪生及其他机构等。(1)滑移。滑移是指晶体在外力的作用下，其中一部分沿着一定晶面和这个晶面上的一定晶向，对其另一部分产生的相对移动，此晶面称为滑移面，此晶向称为滑移方向。滑移时

2、原子移动的距离是原子间距的整数倍，滑移后晶体各部分的位向仍然一致。滑移结果，使大量原子逐步地从一个稳定位置移到另一个稳定位置，晶体产生宏观的塑性变形。如图3-1所示为晶体以滑移方式进行的塑性变形。用金相显微镜所观察到的每一条纹是由许多滑移面与试样抛光平面的交线所组成的，称为滑移带。滑移带是由一群滑移层所形成的滑移线组成的(见图3-2)。一般，在各种金属(晶体点阵)中，滑移不是沿任意晶面和晶向进行的，而总是沿着原子密度最大的晶面和晶向发生的。这是因为原子密度最大的晶面，原子间距小，原子间的结合力强，同时其晶面间的距离较大，即晶面与晶面间的结合力较弱。同理

3、也可以解释滑移为什么沿着原子密度最大的晶向发生。滑移面与滑移方向数值的相乘积称为滑移系。图3—1晶体滑移示意图图3-2单晶体的滑移带、滑移线和滑移层示意图金属的3种常见晶格的主要滑移面、滑移方向和滑移系如表3-1所示。(2)孪生(孪晶、双晶)。金属的塑性变形除以滑移方式进行外，孪生也是其重要方式之一。孪生是晶体在切应力的作用下，其一部分沿某一定晶面和晶向，按一定的关系发生相对的位向移动，其结果使晶体的一部分与原晶体的位向处于相互相称的位置，如图3-3所示。表3-1金属的主要滑移面、滑移方向和滑移系图3-3晶体的孪生示意图在孪生变形时，所有平行于孪生面的

4、原子平面都朝着一个方向移动。每一晶面移动距离的大小与它们距孪生面的距离成正比。每一晶面与相邻晶面的相对移动值等于点阵常数的几分之一。孪生变形后，晶体的变形部分与未变形部分以孪生面为对称面形成对称。孪生变形是否出现，与晶体的对称性有密切关系。面心立方晶体组织的金属(如镍、铝等)，由于对称性高，容易滑移，孪生变形不常见，只在少数情况下(如低温变形)才能见到。体心立方晶体组织的金属(如α铁、铬、钼等)，在高速变形(如冲击)或在低温拉伸时，常常出现孪生。例如铁在低温受冲击载荷时，可发生孪生。密排六方晶体组织的金属，其对称性较差，滑移系少，当晶体取向不利于滑移时

5、，孪生便成为塑性变形的主要形式。孪生的进行过程往往是突变式的，并可听到特有的干裂声，在某些情况下会使晶体产生空隙，降低其密度。除了滑移和孪生外，在塑性变形中由于各个晶块(镶嵌块)相互转动的结果，晶体产生变形，并破坏晶块间的联系和在晶块间界上形成显微破坏。由于变形条件的不同，这些破坏可能愈合，也可能发展为宏观破坏。总之，滑移是金属塑性变形的主要方式，金属在冷塑性变形时通过滑移变形，使晶粒伸长、镶嵌块碎化、晶格歪扭增多，导致金属变形抗力增加。58．什么叫加工硬化。怎样消除?带钢在冷轧后，晶粒被压扁、拉长(见图3—4)、晶格歪扭畸变、晶粒破碎，使金属的塑性降

6、低、强度和硬度增高，这种现象叫做加工硬化。图3—4冷轧前后晶粒形状变化a-变形前的退火状态组织；b-变形后的冷轧变形组织冷轧带钢加工硬化后提高了钢的变形抗力，给带钢继续冷轧带来困难。为了消除加工硬化，大多数带钢必须在加工过程中进行再结晶退火(软化退火或中间退火)。再结晶退火(软化退火或中间退火)时，将带钢加热到再结晶温度(碳钢一般为450～500℃)以上150～200℃，保温一定时间，然后在空气或炉中冷却。再结晶退火时钢的内部组织变化过程，分为回复、再结晶和晶粒长大几个阶段。金属加工硬化后，处于组织不稳定状态，即处于高能状态，因而它本身就有自发恢复变形

7、前组织的倾向。在回复阶段中，冷轧变形后形成无数的位错大部分密集在晶界上，随着加热过程的进行，金属内部原子活动能力增大，使位错移动、合并或者重新排列，使晶格畸变减小，金属的应力可以消除，但是金属的力学性能较回复前略有下降。当继续加热时，由于位错聚集在晶粒间界上，这些位错移动合并，并形成新的晶核，随着温度的继续升高，晶核逐渐长大形成新的晶粒。这时晶粒的畸变大大减小，原子排列规则，破碎的晶粒变成整齐的晶粒，长晶粒变成等轴晶粒，从而导致带钢力学性能恢复到加工前的状态，这就完成了再结晶过程。而以完全实现回复再结晶的温度称为再结晶温度。图3-5是冷加工后在加热时组

8、织性能的变化示意图。冷轧带钢的再结晶退火，一般分慢速加热退火和快速加热退火两种。慢速加热退火一