金属的冷变形强化、回复和再结晶

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1、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)回复与再结晶(视频)1．回复当加热温度较低时，原子活动能力不大，只做短距离扩散，使晶格扭曲减轻，残余应力显著下降，但组织和力学性能无明显变化

2、。这一过程称回复。在生产中利用回复处理来保持金属有较高强度和硬度的同时，还适当提高其韧性，降低内应力。如冷拔钢丝卷制成弹簧后，进行一次250～300℃的低温退火。2．再结晶随着加热温度的升高，金属原子获得更多能量，原子扩散能力加大，则开始以某些碎晶或杂质为核心，形核并长大成新的细小、均匀的等轴晶粒。这个过程称再结晶。机械制造基础第十一章金属经过再结晶后：晶粒得到了细化；消除了金属由于塑性变形而产生的冷变形强化现象；使金属的强度、硬度下降；塑性、韧性升高；金属的性能基本恢复到塑性变形前的状态。金属再结晶后，若继续加热将发生晶粒长大的现象，这是

3、应该防止和避免的。金属在再结晶温度以下进行的塑性变形称冷变形，如冷轧、冷挤、冷冲压等。金属在冷变形的过程中，不发生再结晶，只有冷变形强化的现象，所以冷变形后金属得到强化，并且获得的毛坯和零件尺寸精度、表面质量都很好。但冷变形的变形程度不宜过大，以免金属产生破裂。机械制造基础第十一章金属在再结晶温度以上进行塑性变形称热变形，如热轧、热挤、锻造等。金属在热变形的过程中，既产生冷变形强化，又有再结晶发生，不过冷变形强化现象会随时再结晶消除，所以热变形后获得的毛坯和零件的力学性能(特别是塑性和冲击韧度)很好。三、热加工流线和锻造比(一)热加工流线(

4、锻造流线)1．形成在热变形过程中，分布在金属铸锭晶界上的夹杂物难以发生再结晶，因此沿着金属变形方向被拉长或压扁，呈带状和链状被保留下来，这样就形成热加工流线(亦称纤维组织)。机械制造基础第十一章2．合理分布在制造和设计受冲击载荷的零件时，要充分考虑锻造流线的分布对金属性能的影响。合理的热加工流线方向的分布是：零件工作时最大正应力与流线方向平行(图11-6a)，最大切应力与流线方向垂直(图11-6b)；热加工流线沿着零件轮廓分布不被切除则更为合理(图11-6c)。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

5、：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。但锻造比过大，金属的力学性能增加不明显，还会增加金属的各向异性，锻造比过小时性能又达不到要求。机械制造基础第十一章四、金属的可锻性定义：指锻造金属材料时获得合格制品的难易程度。可锻性受金属的性质和外界加工条件的影响。(—)金属性质1．化学成分金属的化学成分不同，其可锻性也不同。钢中的合金元素越高，其可锻性越差。2．组织状态金属的组织

6、状态不同，其可锻性也不同。单一固溶体比金属化合物的塑性高，变形抗力小，可锻性好；同样单一固溶体组织，晶格类型不同可锻性也不同。机械制造基础第十一章(二)外界加工条件1．变形温度金属加热温度的升高，原子间结合力削弱，动能增高，有利于金属滑移变形，金属的可锻性得到改善。1一变形抗力曲线2一塑性变化曲线2．变形速度变形速度是指金属在单位时间内的变形量。如图11-7所示。在临界变形速度C之前，变形速度增加，金属的塑性下降，变形抗力增加。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

7、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。合理选用金属材料和创造有利的变形条件，是提高金属塑性，降低变形抗力，提高其可锻性的最基本条件，这样才能以较小的能量消耗获得高质量的锻压件。