大学材料科学基础第八章材料的变形与断裂ppt课件.ppt

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1、第十节冷变形金属的回复阶段由于加工硬化现象，使冷变形金属进一步塑性变形变得更加困难，甚至难以进行下去，能否消除加工硬化使金属的塑性加工能够顺利进行下去？生产实践表明，对冷变形金属进行退火处理，可以消除加工硬化现象，使冷变形金属性能恢复到形变前的状态，为什么？一、冷变形金属在加热过程中的组织变化冷变形黄铜在加热过程中组织形貌的变化冷变形金属在加热过程中组织形貌变化阶段示意图为什么组织会发生变化？冷变形金属中晶体缺陷密度增加，能量升高（有储存能存在），从热力学上看组织处于不稳定状态，它有自发向稳定状态恢复（变形前）转变的倾向，通过加热和保温，可使这种转变成为现实。储存能是冷变形金属发生组织

2、变化的驱动力。为什么必须要加热才能转变？二、回复阶段组织与性能的变化Recovery定义：再结晶开始前发生的过程叫回复，为再结晶做好必要的组织准备。组织形貌：光学显微镜下观察看不到任何变化。但内部结构却会发生一系列的变化。性能：1宏观内应力大部分消除，第三类内应力变化很小，第二类内应力部分消除。2电阻率降低。3不同金属材料的硬度变化程度不同，Cu无明显变化，Fe有一定程度的下降，密排六方晶体结构的金属如Zn、Cd明显下降。三、回复动力学回复动力学是研究回复温度、时间对冷变形金属性能回复速度的影响，通常是用等温退火法进行研究，做出回复动力学曲线，见图8－34。此图有以下几个特点：（1）回

3、复温度一定时，随着回复时间延长，回复程度逐渐增加（1－R逐渐下降），但超过一定时间后，（1－R）趋于定值，再延长时间对回复程度贡献不大。（2）在相同时间不同温度下回复，达到的回复程度不同。（3）在不同温度下回复达到同一回复程度所需要的回复时间不同，温度越高，所需时间越短。这些特点表明，回复过程具有热激活的特点，温度越高，过程进行的越快。微观上看，回复阶段主要是空位的迁移和位错的重排，它们都是典型的热激活过程，可以按化学动力学来处理，由一级反应方程可推出式（8－20）。四、回复机制温度不同，回复过程中金属内部结构变化也不同。1中、低温时主要是点缺陷的迁移和消失，点缺陷密度下降，导致电阻率

4、下降。位错密度变化不大。2高温时通过位错的攀移和反应（异号位错相消），同号位错沿垂直于滑移面的方向排列成稳定的位错墙，将晶粒分割成一个个亚晶，这一过程称为多边化，这些位错墙就成为小角度的亚晶界。异号位错通过攀移相消刃型位错攀移到新滑移面回复阶段位错通过攀移形成稳定排列－－位错墙和多边化第十一节冷变形金属的再结晶冷变形金属重新加热时，组织与性能最显著的变化是在再结晶阶段发生的。通过再结晶，拉长的条状晶粒变成新的等轴晶粒，力学性能发生急剧变化，加工硬化现象消除，金属性能恢复到形变前的状态。生产中可利用这一现象，在对金属进行冷变形加工过程中，进行再结晶退火来消除加工硬化，使冷变形加工能够顺利

5、进行下去，该过程进行的驱动力来自冷变形金属的储存能。Recrystalliaztion：冷变形金属加热至一定温度下（1/2Tm～）保温，在变形金属基体上形成无畸变的晶核（通常是形成可移动的大角度晶界），再通过这些晶界的迁移（晶核长大），最终以无畸变的等轴晶粒取代变形晶粒，晶体缺陷密度大大下降，力学性能恢复到变形前的状态，这一过程称为再结晶。再结晶只是晶粒形貌发生了变化，但晶体结构没有变化，所以再结晶不是相变，虽然它也是由形核、长大所构成。再结晶与回复的不同之处在于机械性能能完全恢复到冷变形前的状态，加工硬化得以消除。生产中利用这一点来消除加工硬化，使塑性加工能够顺利进行下去，这种工艺称

6、为再结晶退火。一、再结晶形核最初有人试图用相变形核的方法来处理再结晶形核，但求出的临界晶核尺寸远大于实验观察，实际上再结晶不是固态相变，所以用相变形核的方法来处理再结晶是不妥的。再结晶形核是个很复杂的过程，由于试验条件的不同（不同的金属材料、不同的形变量、不同的处理温度等），所观察到的结果也不尽相同。根据已有的试验结果，提出了以下再结晶形核机制：（1）亚晶聚合机制回复阶段形成的亚晶在再结晶阶段会不断相互聚合形成新亚晶，这个新亚晶与周围晶粒的位向差不断增大，其晶界也逐渐转变成大角晶界，大角晶界一旦形成就标志着再结晶形核的完成，因为大角晶界的界面能远高于小角晶界，易于迁移。（2）弓出机制冷

7、变形金属中，由于相邻晶粒变形程度不同，位错密度也不同，在适当的温度下，晶界就会向位错密度高的一侧突然移动（弓出），被这段晶界扫过的扇形小区域中的位错密度急剧下降，储存能全部释放，成为无应变区域，该区域就成为再结晶晶核。再结晶过程不是相变，所谓再结晶形核只是在形变晶粒上先形成无应变的小晶核，晶体结构并未发生变化，通过这些无应变的小晶核向应变晶粒内长大，完成再结晶。这种长大是通过晶界迁移实现的，从界面能来看，大角晶界能远高于小角度晶界能，更容易迁移