金属的热变形.ppt

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1、第五节金属的热变形一、动态回复与动态再结晶前面讨论的回复和再结晶是在金属冷变形后的加热过程中发生的，称为静态回复和静态再结晶。金属在较高温度下变形时，也能发生回复和再结晶，称为动态回复与动态再结晶。㈠动态回复动态回复：材料在变形过程中发生的回复。1、应力-应变曲线第Ⅰ阶段：微应变阶段(直线)，总应变量<1%;第Ⅱ阶段：起始流变阶段，屈服，有加工硬化;第Ⅲ阶段：稳定流变阶段，加工硬化率为零,曲线转为水平。发生动态回复时的真应力-真应变曲线特征真应变真应力T=常数当温度一定，变形速率增大时，曲线整体向上移动，即稳定流变的应力增大；当变形速率一定，温度升高时，曲线整体向下移动，即稳定流变

2、应力下降；动态回复阶段的应力-应变曲线（工业纯铁，700℃）1.5×10-48.0×10-16.0×10-26.0×10-32、组织结构的变化显微组织：晶粒沿着变形方向伸长而呈纤维状。铝在400℃挤压所形成的纤维组织（纵向，偏振光）40×亚组织：等轴的亚晶粒。变形开始阶段，加工硬化效果强，位错密度增加，金属形成位错缠结和位错胞，构成亚晶界。因为是在高温下变形，位错可通过攀移、交滑移，使异号位错相遇，彼此抵消而破坏已形成的亚晶界；同时在另一些地方又有新的亚晶界形成，从而保持恒定的亚晶平均尺寸。铝在400℃挤压所形成的动态回复亚晶a)光学显微组织（偏振光430×）；b)透射电子显微组织

3、影响亚晶尺寸的因素：形变温度：形变温度高，亚晶尺寸大；形变速率：形变速率小，亚晶尺寸大。应变与回复同时进行，避免了冷加工效果的积累，位错密度较冷变形时低。动态回复产生的亚组织，不能靠综合冷加工和静态回复两个过程迭加得到。动态回复亚组织：位错密度较高，亚晶尺寸较小；冷加工+静态回复亚组织：位错密度较低，亚晶尺寸较大。动态回复组织的性能：强度较冷变形组织低，较静回复和再结晶组织强度高，因为材料屈服强度随亚晶粒的细化而提高。保留动回复组织，已应用于提高铝镁合金挤压型材的强度。易发生动态回复的金属：层错能高的金属，如Al、Al合金、纯铁、铁素体钢等，其位错的交滑移和攀移容易进行。层错能低的

4、金属，在变形量较小时，通常也只发生动态回复。㈡动态再结晶1、真应力-真应变曲线高应变速率，较低温度下：连续动态再结晶。0<ε<εc：加工硬化阶段；εc<ε<εs：动态再结晶初始阶段；ε>εs：稳定流变阶段，(形变硬化与再结晶软化达到动态平衡)。εc—开始发生动态再结晶的临界变形量。发生动态再结晶时的真应力-真应变曲线的特征真应力低应变速率，较高温度下：间断动态再结晶.应变速率低，位错增殖速度小，在发生动态再结晶引起软化后，位错密度来不及增长到足以使再结晶达到与加工硬化相抗衡的程度，故重新发生加工硬化，曲线上升，直到位错密度积累到又能使再结晶占据主导地位时，曲线才又下降。发生动态再结

5、晶时的真应力-真应变曲线的特征真应力这一过程不断重复，并呈周期性的变化，曲线呈波浪状，其周期大体相同，但振幅逐渐衰减。动态再结晶阶段的应力-应变曲线a)应变速率的影响；b)变形温度的影响2、组织结构的变化显微组织：非常细小的等轴晶粒，晶内还有细小的亚晶和一定程度的位错缠结。形核及长大方式：与静态再结晶类似。原因：动态再结晶形核长大期间，同时进行着形变，未再结晶区不断有动态再结晶晶核形成，并只发生有限的长大；已再结晶的晶内继续遭受变形，可重复发生动态再结晶。镍在934℃形变时通过动态再结晶形成的再结晶晶粒中的缠结位错（透射电子显微组织）影响动态再结晶晶粒尺寸的因素：流变应力：流变应力

6、越高，动态再结晶后晶粒尺寸越小。应变速率：应变速率越高，晶粒尺寸越小。变形温度：形变温度低，晶粒尺寸小。变形程度：变形程度大，晶粒尺寸小。镍通过动态再结晶与静态再结晶所形成的晶粒尺寸与流变应力之间的关系易发生动态再结晶的金属：层错能低的面心立方金属，如：Cu、Ni、γ-Fe及奥氏体不锈钢等，其位错的交滑移和攀移难进行。动态再结晶组织的性能：强度低于动态恢复组织的强度，但高于静态再结晶后的强度。因为晶内还有位错缠结。控轧控冷：较高应变速率下，材料中始终有动态再结晶晶核存在，热变形后在高温停留时间长了，要发生静态再结晶和晶粒长大。因此，要将热变形获得的细小晶粒保留下来，要控制热变形的终

7、止温度和热变形后的冷却。如控轧控冷工艺。二、热变形1、热加工与冷加工热加工：金属在再结晶温度以上的加工变形。实质：变形中加工硬化与动态软化同时进行的过程。动态软化包括：动态回复和动态再结晶。冷加工：形变时只发生加工硬化的加工变形。冷、热加工不能以加工温度的高低来区分，而应根据其再结晶温度来判定。例：钨，T再=1200℃，1000℃的加工仍属冷加工；而铅，T再<15℃，20℃时的加工变形应属热加工。热加工时，有动态软化可以消除加工硬化(至少部分消除)，因此热加工中金属一