塑性变形时组织性能的变化

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1、6．塑性变形时组织性能的变化6.1冷加工变形时组织性能的变化冷加工：T＜T回属于完全硬化的变形过程一．金属组织的变化１．晶粒被拉长随ε↑，各晶粒沿最大主变形方向被拉长（或压扁），形成纤维状。晶粒拉长的程度取决于：①变形程度ε↑，纤维组织越明显，拉长↑②主变形图示两向压缩一向拉伸最有利于晶粒的拉长冷变形金属的组织与所观察的试样截面有关：冷轧钢板：纵向截面晶粒变形伸长最显著横向截面晶粒变形伸长不及前者板面晶粒伸长变形不明显，不能反映板材的实际变形程度２．亚结构随ε↑，ρ↑，位错缠结→形成胞状组织→亚

2、结构，使一个晶粒分割成许多位向差很小的亚晶粒。1亚晶界=位错墙2ε↑，胞的数量↑，晶块的尺寸↓，位向差↑1小角度晶界模型1３．变形织构原来紊乱的位向出现了有序化，具有严格的位向性。这个过程叫做“择优取向”。具有择优取向的晶体组织称为“变形织构”。变形织构分为二类：①丝织构各晶粒的某一晶向都平行于拉伸轴方向。以此晶向表示丝织构面心立方：<111>丝织构体心立方：<110>丝织构②板织构各晶粒的某一晶面平行于板面，某一晶向平行于轧制方向。板织构用晶面和晶向共同表示如(100)[011]板织构表示：(

3、100)平行轧面[011]平行轧向材料产生织构时，出现各向异性。不利方面：冲压时易出现“制耳效应”有利方面：对于变压器用的硅钢片，为了提高磁性，特地在最易磁化方向<100>形成织构。又如六方晶体——Zn板使(0001)晶面平行轧面，此方向不易变形——织构强化多做压力容器二．金属性能的变化１．机械性能的变化①强度↑（亚晶界↑，晶格畸变）②塑性↓（晶内和晶间受到破坏，附加应力）③各向异性顺纤维方向的机械性能优于垂直于纤维方向２．物理－化学性质的变化①密度↓②电阻↑导电性↓③导热性↓④引起磁性变化⑤化

4、学活性↑　溶解性↑　耐蚀性↓6.2回复与再结晶变形以后的金属在加热过程中可分为回复、再结晶、晶粒长大三阶段。回复：新晶粒产生以前再结晶：产生新晶粒的过程晶粒长大：新晶粒的长大过程一．回复１．定义原子回到稳定的平衡位置的过程２．机理①低温回复晶内变化主要是空位消失消失途径：与间隙原子复合跑到晶界或表面与位错起作用②中温回复一部分异号位错发生复合、对消③高温回复形成多边化亚晶多边化实质：冷变形后，由于同号位错在滑移面塞积所引起点阵弯曲的晶体，在加热时，通过刃型位错的攀移和滑移，使同号位错沿滑移面法向

5、排列成小角度亚晶界的过程。位错为什么要从横向排列变成竖直排列？？３．回复特点①消除大部分内应力，弹性应变基本消除②恢复部分物理－化学性能电阻率↓，耐蚀性↑③机械性能变化不大④晶粒外形、位向不变⑤晶间、晶内微裂纹未得以修复去应力退火11二．再结晶１．定义随加热温度升高，在形变金属的基体上出现无应变的新晶粒，直至全部基体都被这些新晶粒所取代的过程。重结晶?２．过程①形核三种形核方式(a)亚晶粒合并形核(b)亚晶粒长大形核(c)凸出形核②晶核长大当各个再结晶核心长大到互相接触时，就形成了完全由大角度晶

6、界所分界的无应变的新晶粒组织。３．再结晶温度和再结晶时间①再结晶温度：开始再结晶的最低温度TZ测量TZ的方法常用的有：金相法：显微镜中观察到第一个新晶粒或晶界因凸出形核而出现锯齿状边缘的退火温度。硬度法：硬度－退火温度曲线上硬度开始显著降低的温度。工业生产中通常以经过大变形量（～70%以上）的冷变形金属，经一小时退火能完全再结晶的最低退火温度定为TZ。②再结晶时间：一定温度下，完成一定量（95%）再结晶所需要的时间。４．影响再结晶的主要因素①金属本性杂质↑，TZ↑，d↓如纯Al，TZ=90℃99

7、%Al，TZ=290℃合金元素↑，TZ↑，d↓低碳钢，TZ≈670℃18-8不锈钢，TZ＞800℃②变形程度ε↑，TZ↓ε－d关系，如图示③保温时间ε一定，保温时间越长，TZ↓④原始晶粒度在其他条件相同的情况下，原始晶粒越细小，则变形抗力越大，贮存能越高，TZ↓，d↓５．再结晶特点①内应力全部消除②恢复了机械性能强度↓、塑性↑③修复了显微裂纹④使化学成分均匀⑤消除了各向异性11三．晶粒长大１．正常长大（均匀长大）晶界能是晶粒长大的推动力。它有如下特点：①晶粒长大是依靠晶界的移动，使大晶粒吞并小晶

8、粒，并不是晶粒的合并。②晶粒界面的曲率是晶界移动的驱动力。③长大过程中，三个晶粒的交角趋于120°稳定的二维晶粒呈六边形。④晶粒长大速度比再结晶速度要小得多⑤晶粒长大均匀，平均尺寸连续增大２．反常长大（二次再结晶）二次再结晶产生的条件如下：①微粒（杂质或第二相粒子）阻碍晶界移动②再结晶织构只在一定取向上易长大③晶粒间的位向差小晶界迁移率小④表面有热蚀沟（板材高温长期加热形成）四．再结晶织构冷变形后的金属在再结晶过程中所形成的织构金属在变形过程中所形成的变形织构，再结晶后可出现三种情况：１．保持或