“金属的塑性变形与再结晶实验”实验报告

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1、“金属的塑性变形与再结晶实验”实验报告一、实验目的（1）了解冷塑性变形对金属材料的内部组织与性能的影响。（2）了解变形度对金属再结晶退火后晶粒大小的影响。二、实验原理金属材料在外力作用下，当应力大于弹性极限时，不但会产生弹性变形，还会产生塑性变形。塑性变形的结果不仅改变金属的外形和尺寸，也会改变其内部的组织和性能。在冷塑性形变过程，随着变形程度的增大，金属内部的亚晶增多，加上滑移面转动趋向硬位向和位错密度增加等原因，金属的强度和硬度升高，塑性和韧性下降，这种现象称为加工硬化。加工硬化后的金属内能

2、升高，处在不稳定的状态，并有想稳定状态转变的自发趋势。若对其进行加热，使其内部原子活动能力增大，随着加热温度逐渐升高，金属内部依次发生回复、再结晶和晶粒长大3个阶段。冷塑性变形金属经再结晶退火后的晶粒大小，不仅与再结晶退火时的加热温度有关，，而且与再结晶退火前预先冷变形程度有关。当变形度很小时，由于金属内部晶粒的变形也很小，故晶格畸变也小，晶粒的破碎与位错密度增加甚微，不足以引起再结晶现象发生，故晶粒大小不变。当变形度在2%~10%范围内时，由于多晶体变形的特点，金属内部各个晶粒的变形极不均匀（

3、即只有少量晶粒进行变形），再结晶是晶核的形成数量很少，且晶粒极易相互并吞长大，形成较粗大的晶粒，这样的变形度称为临界变形度。大于临界变形度后，随着变形量的增大，金属的各个晶粒的变形逐步均匀化，晶粒破碎程度与位错密度也随着增加，再结晶时晶核形成的数量也增多，所以再结晶退火后晶粒较细小而均匀。为了观察再结晶退火后铝片的晶粒大小，必须把退火后的铝片放入一定介质中进行浸蚀，由于各个晶粒内原子排列的位向不同，对浸蚀剂的腐蚀不同，因而亮暗程度不同，就能观察到铝片内的晶粒。三、实验装置及试件工业纯铝片、铝片拉

4、伸机、浸蚀剂（15%HF+45%HCL+15%HN?3+25%?2?组成的混合酸）、HV-120型维氏硬度计、小型实验用箱式炉、钢皮尺、划针、扳手、放大镜。四、实验步骤(1)每组取铝片八片；(2)在铝片拉伸机上分别将七片铝片拉伸变形2%、3%、4%、6%、9%、12%和15%；每次拉伸后立即用划针在铝片一头写上变形值大小；(3)在HV-120维氏硬度计上测量原始材料和不同变形程度铝片的硬度值（本组测了0、2%、3%和4%四种变形程度的铝片）；(4)进行再结晶退火：把各种变形程度的一组铝片用细铁丝

5、扎好后放入620℃的炉子中加热并保温20min，然后取出于空气中冷却；(5)浸蚀：将冷却后的铝片放入混合酸中浸蚀几到几十秒，立即取出用水冲干净；(6)计算不同变形程度铝片的晶粒数及晶粒大小。五、实验结果测量变形度/(%)项目0234691215500??2晶024914粒数/n0139.519100??2晶1259117粒数/n1465139晶粒平均025012555.635.78.331.690.855面积/??20500166.752.626.37.141.540.719维氏硬度18.021

6、.223.223.525.026.428.330.2/HV521.8924.1025.5425.7726.7129.2132.0932.59六、实验结果分析与讨论（1）画出硬度与冷变形度的关系曲线及硬度随冷变形度变化的原因。原因：在冷塑性形变过程，随着变形程度的增大，金属内部的亚晶增多，加上滑移面转动趋向硬位向和位错密度增加等原因，金属的强度和硬度升高，塑性和韧性下降，这种现象称为加工硬化。（2）画出冷变形度与再结晶退火后晶粒大小的关系曲线，解释产生这种关系的原因和确定工业纯铝的临界变形度的原则

7、。原因：当变形度很小时，由于金属内部晶粒的变形也很小，故晶格畸变也小，晶粒的破碎与位错密度增加甚微，不足以引起再结晶现象发生，故晶粒大小不变。当变形度在2%~10%范围内时，由于多晶体变形的特点，金属内部各个晶粒的变形极不均匀（即只有少量晶粒进行变形），再结晶是晶核的形成数量很少，且晶粒极易相互并吞长大，形成较粗大的晶粒，这样的变形度称为临界变形度。大于临界变形度后，随着变形量的增大，金属的各个晶粒的变形逐步均匀化，晶粒破碎程度与位错密度也随着增加，再结晶时晶核形成的数量也增多，所以再结晶退火后

8、晶粒较细小而均匀。原则：测试时取的变形度范围要适度，以及注意做好各种试验环节。（3）分析影响试验正确性的因素。1、各种仪器精度不足产生误差；2、拉伸机读数、硬度计判断时机、数晶粒数目时由于操作者操作不当或视差产生随机误差。3、拉伸铝片时有没有在初始时刻保证铝片平直并在竖直方向不受力，且与拉伸机的方向平行。4、数晶粒时对于变形程度较小的铝片由于晶粒分布不均匀且晶粒较大，在读数时由于选取区域大小有限，即便晶粒数改变一个有时候也会引起数倍的变化，这将产生极大的偶然误差。5、铝片的纯度。