武汉理工工程材料6第二章教学文案.ppt
武汉理工工程材料武汉理工工程材料6 6第二第二章章塑性加工举例塑性加工举例Rolling模锻模锻Hot Rolling Cold Drawing2.3.1金属的塑性变形金属的塑性变形1 1单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形2 2多晶体的塑性变形多晶体的塑性变形3 3塑性变形对金属组织和性能的影响塑性变形对金属组织和性能的影响单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形单晶体变形的基本形式单晶体变形的基本形式弹性变形、塑性弹性变形、塑性变形变形。单晶体受力后，外力在任何晶面上都可以分单晶体受力后，外力在任何晶面上都可以分解为正应力和切应力。解为正应力和切应力。正应力正应力只能引起弹性变形及断裂。只能引起弹性变形及断裂。切应力切应力作用下，金属晶体才能产生塑性变形。作用下，金属晶体才能产生塑性变形。（c)c)锌单晶的拉伸照片锌单晶的拉伸照片(b)(b)切应力作用下的变形切应力作用下的变形(a)(a)外力在晶面上的分解外力在晶面上的分解(a)(b)(c)正应力作用下的变形和开裂正应力作用下的变形和开裂塑性变形的实质塑性变形的实质原子原子移动到新的稳定位置移动到新的稳定位置。单晶体塑性变形的基本形单晶体塑性变形的基本形式式滑移滑移和和孪生孪生。金属常以金属常以滑移滑移方式发生塑方式发生塑性变形。性变形。滑移滑移是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动的现象。向相对于另一部分发生滑动的现象。滑移变形的特点滑移变形的特点：滑移只能在切应力的作用滑移只能在切应力的作用下发生。产生滑移的最小下发生。产生滑移的最小切应力称临界切应力。切应力称临界切应力。滑滑移移通通常常沿沿着着晶晶体体中中原原子子密密度度最最大大的的晶晶面面和和晶晶向向发发生生。因因为为原原子子密密度度最最大大的的晶晶面面上上原原子子之之间间的的间间距距最最大大，结结合合力力最最弱弱，产生滑移所需的切应力最小。产生滑移所需的切应力最小。沿其发生滑移的晶面和晶向分别叫做沿其发生滑移的晶面和晶向分别叫做滑移滑移面面和和滑移方向滑移方向，通常是晶体中的密排面和，通常是晶体中的密排面和密排方向。密排方向。密排面和密排方向密排面和密排方向（了解内容）（了解内容）晶向原子密度晶向原子密度:单位长度上的原子数。单位长度上的原子数。晶面原子密度晶面原子密度:单位面积单位面积上的原子数。上的原子数。体心立方晶格中各主要晶面的原子密度体心立方晶格中各主要晶面的原子密度 0.58/a21/6 x 3=1/23/2a2(111)(110)1.4/a21/4 x4+1=22a2(110)1/a21/4 x 4=1 a2(100)最密最密排面排面晶面原晶面原子密度子密度 原子数原子数 面积面积 形式形式晶面晶面a a a 2a 2a 体心立方晶格中各主要晶向的原子密度体心立方晶格中各主要晶向的原子密度111 1.16/a 1/2x2+1=2 3a 111 0.7/a 1/2 x 2=1 2a 1101/a 1/2 x 2=1 a 100最密排最密排方向方向晶向原子晶向原子密度密度 原子数原子数长度长度形式形式 晶向晶向同理得到面心立方晶格中各主要晶向、主要晶面的原子同理得到面心立方晶格中各主要晶向、主要晶面的原子密度，得出面心立方晶格中最密排晶面、最密排晶向。密度，得出面心立方晶格中最密排晶面、最密排晶向。一个滑移面和一个滑移面和其上的其上的一个滑移方向构成一个一个滑移方向构成一个滑移系滑移系。体心立方晶格体心立方晶格面心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格密排六方晶格110111110111晶格晶格滑移面滑移面滑移滑移方向方向滑移系滑移系三种典型金属晶格的滑移系三种典型金属晶格的滑移系体心立方体心立方:110 111 62=12:110 111 62=12面心立方面心立方:111 110 43=12:111 110 43=12密排六方密排六方:0001 1120 31=3:0001 1120 31=3 滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性也滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向对滑移的贡献比滑移面要大。越好，其中滑移方向对滑移的贡献比滑移面要大。因而金属的塑性，因而金属的塑性，面心立方晶格好于体心立方晶格面心立方晶格好于体心立方晶格,体心立方晶格好于密排六方晶格。体心立方晶格好于密排六方晶格。滑移时，晶体两部分的相对位滑移时，晶体两部分的相对位移量是原子间距的整数倍。移量是原子间距的整数倍。滑移的结果在晶体表面形成台滑移的结果在晶体表面形成台阶，称为阶，称为滑移线滑移线，若干条滑移，若干条滑移线组成一个线组成一个滑移带滑移带。材料：工业纯铁材料：工业纯铁状态：压缩变形状态：压缩变形30%侵蚀：侵蚀：4%硝酸酒精硝酸酒精倍数：倍数：250X多脚虫的爬行多脚虫的爬行 滑移机制滑移机制 设想滑移为刚性的整体移动，则滑动所需的理论临界设想滑移为刚性的整体移动，则滑动所需的理论临界切应力值比实际测量的临界切应力值要大切应力值比实际测量的临界切应力值要大3-43-4个数量个数量级。级。滑移是通过滑移面上位错的运动实现滑移是通过滑移面上位错的运动实现。滑移的实现滑移的实现 借助借助位错运动。位错运动。刃位错的运动刃位错的运动 孪生孪生是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分发生切变的现象。另一部分发生切变的现象。黄铜中的孪晶黄铜中的孪晶发生切变的部分称为发生切变的部分称为孪生带孪生带或或孪晶孪晶，沿其发生孪生的，沿其发生孪生的晶面称为孪生面。孪生的结果使孪生面两侧的晶体呈晶面称为孪生面。孪生的结果使孪生面两侧的晶体呈镜面对称镜面对称。孪晶组织孪晶组织孪生示意图孪生示意图孪生所需的临界孪生所需的临界切应力切应力比滑移大得多，只有在滑移很难进行的比滑移大得多，只有在滑移很难进行的情况下，晶体才会发生孪生。情况下，晶体才会发生孪生。密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。体心立方晶格金属只有在低温或冲击作用下才会发生孪生变形。体心立方晶格金属只有在低温或冲击作用下才会发生孪生变形。面心立方晶格金属一般不发生孪生变形。面心立方晶格金属一般不发生孪生变形。钛合金六方相中的形变孪晶钛合金六方相中的形变孪晶多晶体的塑性变形多晶体的塑性变形 晶界的影响晶界的影响 当位错运动到晶界附近当位错运动到晶界附近时，受到晶界的阻碍而时，受到晶界的阻碍而堆积起来，称为位错的堆积起来，称为位错的塞积塞积。要使变形继续进。要使变形继续进行行,则必须增加外力则必须增加外力,从从而使金属的变形抗力提而使金属的变形抗力提高。高。多晶体变形比单晶体复杂，其中单个晶粒变形与单晶体相似多晶体变形比单晶体复杂，其中单个晶粒变形与单晶体相似。Cu-4.5AlCu-4.5Al合金晶界的位错塞合金晶界的位错塞积积晶界对塑性变形的影响晶界对塑性变形的影响晶粒位向的影响晶粒位向的影响由于相邻晶粒由于相邻晶粒位向位向不同，当一不同，当一个晶粒发生塑性变形时，为了个晶粒发生塑性变形时，为了保持金属的连续性，若周围的保持金属的连续性，若周围的晶粒不发生塑性变形，则必须晶粒不发生塑性变形，则必须以弹性变形来与之协调。这种以弹性变形来与之协调。这种弹性变形弹性变形便成为塑性变形晶粒便成为塑性变形晶粒的变形阻力。由于相邻晶粒之的变形阻力。由于相邻晶粒之间的间的相互约束相互约束，使得多晶体金，使得多晶体金属的塑性变形抗力提高。属的塑性变形抗力提高。多晶体的塑性变形多晶体的塑性变形 多晶体中每个晶粒的位向不同。其中滑移面和滑移多晶体中每个晶粒的位向不同。其中滑移面和滑移方向接近于方向接近于最大切应力方向的晶粒先开始滑移最大切应力方向的晶粒先开始滑移。位。位错运动到晶界附近时受到错运动到晶界附近时受到晶界的阻碍晶界的阻碍而堆积起来，而堆积起来，当塞积位错前端的当塞积位错前端的应力应力达到一定程度，加上相邻晶达到一定程度，加上相邻晶粒的粒的转动转动，使相邻晶粒中原来使相邻晶粒中原来处于处于不利位向滑移系不利位向滑移系上的位错开动上的位错开动，从而使滑移，从而使滑移由由一批晶粒传递到另一一批晶粒传递到另一批晶粒批晶粒。当大量晶粒发生滑移，金属便显示出明显。当大量晶粒发生滑移，金属便显示出明显的塑性变形。的塑性变形。铜多晶试样拉伸后形成的滑移带铜多晶试样拉伸后形成的滑移带铜多晶试样拉伸后形成的滑移带铜多晶试样拉伸后形成的滑移带 晶粒大小对金属力学性能的影响晶粒大小对金属力学性能的影响金属的晶粒越细，金属的晶粒越细，其强度和硬度越高。其强度和硬度越高。因为金属晶粒越因为金属晶粒越细，细，晶界总面积晶界总面积越大，越大，位错运动的障碍越位错运动的障碍越多；需要协调的具多；需要协调的具有不同位向的有不同位向的晶粒晶粒越多，从而使金属越多，从而使金属塑性变形的抗力越塑性变形的抗力越高。高。晶粒大小与金属强度关系晶粒大小与金属强度关系金属的晶粒越细，塑性和金属的晶粒越细，塑性和韧性也越高。韧性也越高。因为晶粒越细，单位体积因为晶粒越细，单位体积内内晶粒数目晶粒数目越多，参与变越多，参与变形的晶粒数目越多，金属形的晶粒数目越多，金属变形变形越分散、越均匀越分散、越均匀，减，减少了应力集中，推迟了裂少了应力集中，推迟了裂纹产生和扩展，从而使金纹产生和扩展，从而使金属在断裂前可以发生较大属在断裂前可以发生较大的塑性变形，即塑形的塑性变形，即塑形好好。金属金属强度高，塑性好，在强度高，塑性好，在断裂时需要消耗较大的功，断裂时需要消耗较大的功，因而韧性也较好。因而韧性也较好。应变应变应力应力塑性材料塑性材料脆性脆性材料材料 晶粒大小对金属力学性能的影响晶粒大小对金属力学性能的影响通过细化晶粒同时提高金属强度、硬度、通过细化晶粒同时提高金属强度、硬度、塑性和韧性的方法，称为塑性和韧性的方法，称为细晶强化细晶强化。3 3、塑性变形对金属组织和性能的影响、塑性变形对金属组织和性能的影响 塑性变形对金属组织结构的影响塑性变形对金属组织结构的影响 金属发生塑性变形时，不仅外形发生变化，而且其内金属发生塑性变形时，不仅外形发生变化，而且其内部的晶粒也相应地部的晶粒也相应地被拉长或压扁被拉长或压扁。当变形量很大时，晶粒将被拉长为当变形量很大时，晶粒将被拉长为纤维状纤维状，晶界变，晶界变得得模糊不清。塑性变形还使晶粒破碎为模糊不清。塑性变形还使晶粒破碎为亚晶粒亚晶粒。Figure Schematic of rolling变形变形10%100变形变形40%100 变形变形80%纤维组织纤维组织100 工业纯铁不工业纯铁不同变形度下同变形度下的显微组织的显微组织晶粒拉长，出晶粒拉长，出现现纤维组织纤维组织，导致导致金属各向金属各向异性异性，沿纤维，沿纤维方向的强度、方向的强度、塑性最大。塑性最大。由于晶粒转动，当塑性由于晶粒转动，当塑性变形达到一定程度时，变形达到一定程度时，会使金属绝大部分晶粒会使金属绝大部分晶粒的某一位向与变形方向的某一位向与变形方向趋于一致，这种现象称趋于一致，这种现象称为为织构或择优取向织构或择优取向。织构使金属呈现各向异织构使金属呈现各向异性，深冲零件时，易产性，深冲零件时，易产生生“制耳制耳”现象，使零件现象，使零件不齐，厚薄不匀。不齐，厚薄不匀。织构应用：如提高硅钢织构应用：如提高硅钢片的导磁率。片的导磁率。板织构板织构丝织构丝织构形变织构示意图形变织构示意图各向异性导致的铜板各向异性导致的铜板“制耳制耳”有有无无织构织构：绝大部分晶粒的某一位向与外力绝大部分晶粒的某一位向与外力方向趋于一致，性能出现各向异性。方向趋于一致，性能出现各向异性。晶粒被拉长，还未出现织构。晶粒被拉长，还未出现织构。晶粒被拉长，已出现织构。晶粒被拉长，已出现织构。塑性变形对金属性能的影响塑性变形对金属性能的影响1 1、加工硬化、加工硬化 2、残余内应力残余内应力 随着塑性变形量的增加，金属强度、硬度提高，塑随着塑性变形量的增加，金属强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称为性、韧性下降的现象称为加工硬化，也叫形变强化加工硬化，也叫形变强化。变形量%伸长率，%40钢变形量%屈服强度，MPa40钢黄铜铜黄铜铜强度和塑性与变形量的关系强度和塑性与变形量的关系 产生加工硬化的原因产生加工硬化的原因：随变形量增加，：随变形量增加，位错密度位错密度增加，位错之间的交互作用（堆积增加，位错之间的交互作用（堆积、缠结）增强，缠结）增强，位错运动的阻力增大，引起塑性变形抗力的增加。位错运动的阻力增大，引起塑性变形抗力的增加。位错密度与强度关系位错密度与强度关系SiSiSiSi中的位错源中的位错源中的位错源中的位错源残余内应力残余内应力 残余内应力残余内应力是指平衡于金属内部的应力，是由于金属是指平衡于金属内部的应力，是由于金属受力时受力时,内部变形不均匀而引起的。内部变形不均匀而引起的。金属发生塑性变形时，外力所做的功，有金属发生塑性变形时，外力所做的功，有10%转化为转化为内应力残留于金属内部。内应力残留于金属内部。l内应力的存在，使金属耐蚀性下降，引起零件加工、内应力的存在，使金属耐蚀性下降，引起零件加工、淬火过程中的变形和开裂。因此，金属塑性变形后，淬火过程中的变形和开裂。因此，金属塑性变形后，通常需要进行退火处理，以消除或降低内应力。通常需要进行退火处理，以消除或降低内应力。2.3.2 2.3.2 塑性变形后的金属在加塑性变形后的金属在加 热时组织和性能的变化热时组织和性能的变化金属经冷变形后金属经冷变形后,组织处于组织处于不稳定状态不稳定状态，有，有自发恢复到稳定状态的倾向。自发恢复到稳定状态的倾向。常温下，原子扩散能力小，不稳定状态可维常温下，原子扩散能力小，不稳定状态可维持较长时间。持较长时间。加热使原子的扩散能力增加，金属依次发生加热使原子的扩散能力增加，金属依次发生回复、再结晶和晶粒长大回复、再结晶和晶粒长大。1 1回复回复2 2再结晶再结晶3 3晶粒长大晶粒长大回复回复是指在加热温度较低时，由于金是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位错属中的点缺陷及位错近距离迁移近距离迁移而引而引起的晶内某些变化。起的晶内某些变化。如空位与其他缺陷合并、同一滑移面如空位与其他缺陷合并、同一滑移面上的异号位错相遇合并，从而使缺陷上的异号位错相遇合并，从而使缺陷数量减少等。数量减少等。1、回复、回复(Recovery)回复阶段，金属组织不发生明显变化，强回复阶段，金属组织不发生明显变化，强度、硬度略有下降，塑性略有提高，但度、硬度略有下降，塑性略有提高，但残残余内应力、电阻率等显著下降余内应力、电阻率等显著下降。工业上常利用回复现象将冷变形金属低温工业上常利用回复现象将冷变形金属低温加热，以降低内应力，保留加工硬化效果，加热，以降低内应力，保留加工硬化效果，这种热处理方法称为这种热处理方法称为去应力退火去应力退火。回复温度：回复温度：T回复回复=（0.25 0.30）T0T0金属熔点，单位为绝对温度金属熔点，单位为绝对温度(K)。2 2、再结晶、再结晶(RecrystallizationRecrystallization)当变形后的金属被加热到当变形后的金属被加热到较高温度时，由于原子扩较高温度时，由于原子扩散能力增大，晶粒的形状散能力增大，晶粒的形状开始发生变化，被拉长、开始发生变化，被拉长、压扁的晶粒，通过重新形压扁的晶粒，通过重新形核、长大，变为新的核、长大，变为新的细小细小的均匀的等轴晶粒。的均匀的等轴晶粒。670 670加热加热铁素体变形铁素体变形80%80%650 650加热加热再结晶是一个晶核形成和再结晶是一个晶核形成和长大的过程，再结晶前后，长大的过程，再结晶前后，新旧晶粒的新旧晶粒的晶格类型晶格类型完全完全相同。再结晶不是相变过相同。再结晶不是相变过程。程。冷变形奥氏体不锈钢冷变形奥氏体不锈钢加热时的再结晶形核加热时的再结晶形核SEM-再结晶晶粒在原再结晶晶粒在原变形组织晶界上形核变形组织晶界上形核TEM-再结晶晶粒形核再结晶晶粒形核于高密度位错基体上于高密度位错基体上由于再结晶后组织的复由于再结晶后组织的复原，因而原，因而金属的强度和金属的强度和硬度明显降低，塑性和硬度明显降低，塑性和韧性大大提高，即韧性大大提高，即加工加工硬化现象被消除硬化现象被消除。冷变形黄铜组织性能随温度的变化冷变形黄铜组织性能随温度的变化冷变形冷变形(变形量为变形量为38%)38%)黄铜黄铜580C580C保温保温1515分后的的再结晶组织分后的的再结晶组织 3、再结晶后的晶粒长大、再结晶后的晶粒长大再结晶完成后，晶粒是细小的，若继续升再结晶完成后，晶粒是细小的，若继续升高加热温度或延长保温时间，将发生晶粒高加热温度或延长保温时间，将发生晶粒的的异常长大异常长大，得到晶粒异常粗大的组织，得到晶粒异常粗大的组织，使金属的强度、硬度、塑性、韧性等机械使金属的强度、硬度、塑性、韧性等机械性能显著降低。这是一种性能显著降低。这是一种不均匀、不连续不均匀、不连续的长大过程，又称为的长大过程，又称为二次再结晶二次再结晶。黄铜再结晶后晶粒的长大黄铜再结晶后晶粒的长大580C580C保温保温8 8秒后的组织秒后的组织580C580C保温保温1515分后的组织分后的组织700C700C保温保温1010分后的组织分后的组织 晶粒的异常长大晶粒的异常长大是通过晶界迁移进行的，是大晶是通过晶界迁移进行的，是大晶粒迅速粒迅速吞食吞食周围大量小晶粒的过程。晶粒粗大会周围大量小晶粒的过程。晶粒粗大会使金属机械性能降低，尤其是塑性和韧性使金属机械性能降低，尤其是塑性和韧性。原子穿过原子穿过晶界扩散晶界扩散晶界迁晶界迁移方向移方向冷变形黄铜回复、再结晶和晶粒长大的金相照片冷变形黄铜回复、再结晶和晶粒长大的金相照片冷变形量为冷变形量为38的组织的组织580C保温保温3秒后的组织秒后的组织580C保温保温4秒后的组织秒后的组织580C保温保温8秒后的组织秒后的组织580C保温保温15分后的组织分后的组织 700C保温保温10分后的组织分后的组织4 4、再结晶温度、再结晶温度 变形后的金属再结晶不是一个恒温过程，它是自变形后的金属再结晶不是一个恒温过程，它是自某一温度开始，在一个温度范围内连续进行的。某一温度开始，在一个温度范围内连续进行的。一般所说的再结晶温度指的是最低再结晶温度。一般所说的再结晶温度指的是最低再结晶温度。生产上通常用经生产上通常用经大变形量大变形量（70%以上）冷塑性变以上）冷塑性变形的金属形的金属，经，经1小时小时加热能完全再结晶的最低温加热能完全再结晶的最低温度，称为度，称为最低再结晶温度最低再结晶温度。纯金属的最低再结晶温度与其熔点之间的近纯金属的最低再结晶温度与其熔点之间的近似关系似关系:T T再再=（0.35-0.400.35-0.40）T T熔熔 其中其中T T再再、T T熔熔为为绝对温度绝对温度。该公式只适用于该公式只适用于纯金属纯金属。纯金属纯金属最低再结晶温度常用的最低再结晶温度常用的计算公式：计算公式：T T再再=(T=(T熔熔+273)0.4273+273)0.4273，例：例：FeFe的的T T再再=(1538+273)0.4=(1538+273)0.4273=451273=451。T再再与变形与变形度的关系度的关系最低再结晶温度的影响因素：最低再结晶温度的影响因素：预先变形度预先变形度 金属预先变形程度越大金属预先变形程度越大,金属组织越不稳定，再结晶金属组织越不稳定，再结晶温度越低。当预先变形程温度越低。当预先变形程度达到一定大小后，金属度达到一定大小后，金属的最低再结晶温度趋于某的最低再结晶温度趋于某一稳定值。一稳定值。金属熔点金属熔点l金属熔点越高金属熔点越高,T,T再再也越高。也越高。金属的纯度金属的纯度 金属中的微量杂质或合金元素，特别是高熔点元金属中的微量杂质或合金元素，特别是高熔点元素素阻碍阻碍原子扩散和晶界迁移作用，使最低再结晶原子扩散和晶界迁移作用，使最低再结晶温度显著提高。温度显著提高。再结晶加热速度和保温时间再结晶加热速度和保温时间 再结晶是扩散过程。再结晶是扩散过程。提高加热速度会使再结晶推迟提高加热速度会使再结晶推迟到较高温度下发生；延长保温时间，使原子扩散充到较高温度下发生；延长保温时间，使原子扩散充分进行，再结晶温度降低。分进行，再结晶温度降低。l生产中把消除加工硬化现象、恢复金属塑性变形能生产中把消除加工硬化现象、恢复金属塑性变形能力的热处理工艺称为力的热处理工艺称为再结晶退火再结晶退火。l为缩短热处理时间，为缩短热处理时间，再结晶退火温度通常比该金属再结晶退火温度通常比该金属的最低再结晶温度高的最低再结晶温度高100-200100-200。再结晶后晶粒度的影响因素再结晶后晶粒度的影响因素主要有：主要有：加热温度和保温时间加热温度和保温时间 加热温度越高，保温时间越加热温度越高，保温时间越长，金属的晶粒越粗大，加长，金属的晶粒越粗大，加热温度的影响尤为显著。热温度的影响尤为显著。再结晶退火温度对晶粒度的影响再结晶退火温度对晶粒度的影响预先变形度的影响，实质预先变形度的影响，实质上是上是变形均匀程度变形均匀程度的影响。的影响。当变形度很小时，晶格畸当变形度很小时，晶格畸变小，不足以引起再结晶。变小，不足以引起再结晶。当变形达到当变形达到210%时，只时，只有部分晶粒变形，变形极有部分晶粒变形，变形极不均匀，再结晶晶粒大小不均匀，再结晶晶粒大小相差悬殊，易互相吞并和相差悬殊，易互相吞并和长大，使再结晶后晶粒特长大，使再结晶后晶粒特别粗大，这个变形度称别粗大，这个变形度称临临界变形度界变形度。预先变形度对再结晶晶粒度的影响预先变形度对再结晶晶粒度的影响预先变形度预先变形度当超过临界变形度后，随变形程度增加，变形越来当超过临界变形度后，随变形程度增加，变形越来越均匀，再结晶时的形核量大而且均匀，使再结晶越均匀，再结晶时的形核量大而且均匀，使再结晶后的晶粒细而均匀，达到一定变形量后，晶粒度基后的晶粒细而均匀，达到一定变形量后，晶粒度基本不变化。本不变化。l当变形量当变形量相当大相当大时时(90%)90%)，再结，再结晶后晶粒可能再晶后晶粒可能再次出现异常长大次出现异常长大现象。一般认为现象。一般认为这种现象与这种现象与形变形变织构织构有关。有关。预先变形度对再结晶晶粒度的影响预先变形度对再结晶晶粒度的影响2.3.3 金属的热加工与冷加工金属的热加工与冷加工冷加工与热加工的区别冷加工与热加工的区别金属学中冷、热加工的界限是以再结晶金属学中冷、热加工的界限是以再结晶温度来划分，不是以是否加热来划分。温度来划分，不是以是否加热来划分。低于再结晶温度的加工称为低于再结晶温度的加工称为冷加工冷加工。高于再结晶温度的加工称为高于再结晶温度的加工称为热加工热加工。如如FeFe的再结晶温度为的再结晶温度为451451，其在，其在400400以下的加工以下的加工仍为冷加工。仍为冷加工。SnSn的再结晶温度为的再结晶温度为-71-71，SnSn在室温在室温下的加工为热加工。下的加工为热加工。巨型自由锻件巨型自由锻件Rolling热加工对金属组织和性能的影响热加工对金属组织和性能的影响 热加工后的组织热加工后的组织（1 1 1 1）改善铸锭组织改善铸锭组织改善铸锭组织改善铸锭组织。气泡、疏松、微裂纹焊合、打。气泡、疏松、微裂纹焊合、打。气泡、疏松、微裂纹焊合、打。气泡、疏松、微裂纹焊合、打碎粗大的碳化物、细化晶粒、降低偏析。碎粗大的碳化物、细化晶粒、降低偏析。碎粗大的碳化物、细化晶粒、降低偏析。碎粗大的碳化物、细化晶粒、降低偏析。（2 2 2 2）形成纤维组织形成纤维组织形成纤维组织形成纤维组织（流线）。枝晶、偏析、夹杂物（流线）。枝晶、偏析、夹杂物（流线）。枝晶、偏析、夹杂物（流线）。枝晶、偏析、夹杂物等沿变形方向被拉长，形成纤维组织。等沿变形方向被拉长，形成纤维组织。等沿变形方向被拉长，形成纤维组织。等沿变形方向被拉长，形成纤维组织。热加工使铸态金属中热加工使铸态金属中的非金属夹杂沿变形的非金属夹杂沿变形方向拉长，形成彼此方向拉长，形成彼此平行的宏观条纹，称平行的宏观条纹，称为为流线流线，由这种流线，由这种流线体现的组织称为体现的组织称为纤维纤维组织组织。它使钢产生。它使钢产生各各向异性向异性，在制定加工，在制定加工工艺时，应使流线分工艺时，应使流线分布合理，尽量与拉应布合理，尽量与拉应力方向一致。力方向一致。吊钩中的纤维组织吊钩中的纤维组织1、热加工可使铸态金属与合金中的气孔、疏松、热加工可使铸态金属与合金中的气孔、疏松等焊合，使粗大的树枝晶或柱状晶破碎，减轻偏等焊合，使粗大的树枝晶或柱状晶破碎，减轻偏析，使组织致密、成分均匀、晶粒细化，从而明析，使组织致密、成分均匀、晶粒细化，从而明显显提高金属的力学性能提高金属的力学性能提高金属的力学性能提高金属的力学性能。热加工后的热加工后的性能2 2、各向异性各向异性各向异性各向异性，沿流线方向性能明显提高，纵向，沿流线方向性能明显提高，纵向，沿流线方向性能明显提高，纵向，沿流线方向性能明显提高，纵向性能明显大于横向性能。性能明显大于横向性能。性能明显大于横向性能。性能明显大于横向性能。冷加工对组织和性能的影响冷加工对组织和性能的影响冷加工冷加工 在在 TR 温度温度以下以下进行的变形加工，进行的变形加工，如低碳钢的冷拔、冷冲。如低碳钢的冷拔、冷冲。冷加工时没有再结晶过程，冷加工对组织和性能的冷加工时没有再结晶过程，冷加工对组织和性能的影响与前述塑性变形对组织和性能的影响相同。影响与前述塑性变形对组织和性能的影响相同。组织组织晶粒被拉长压扁，产生纤维组织和晶粒被拉长压扁，产生纤维组织和织构织构等。等。性能性能加工硬化、各向异性、加工硬化、各向异性、残余内应力残余内应力等。等。加工硬化的意义：加工硬化的意义：1 1、加工硬化是、加工硬化是强化强化金属的金属的重要手段之一，对于不能热重要手段之一，对于不能热处理强化的金属和合金，加处理强化的金属和合金，加工硬化尤为重要。工硬化尤为重要。2 2、有利于金属进行、有利于金属进行均匀的均匀的变形变形。由于加工硬化。由于加工硬化,已变已变形部分发生硬化而停止变形形部分发生硬化而停止变形,未变形部分开始变形。没有未变形部分开始变形。没有加工硬化现象加工硬化现象,金属就不会金属就不会发生均匀的塑性变形。发生均匀的塑性变形。变形变形20%20%纯铁中的位错纯铁中的位错未变形纯铁未变形纯铁小结小结重点要求重点要求 1、金属单晶体塑性变形的基本方式有哪两种？金属单晶体塑性变形的基本方式有哪两种？2、塑性变形塑性变形滑移的本质和滑移机理。滑移的本质和滑移机理。3、细晶强化、加工硬化、最低再结晶温度。、细晶强化、加工硬化、最低再结晶温度。4、金属再结晶时组织和性能的变化。、金属再结晶时组织和性能的变化。5、冷加工、热加工的概念和判断。、冷加工、热加工的概念和判断。6、冷、热加工对金属组织和性能的影响。、冷、热加工对金属组织和性能的影响。of 2.3 of 2.3 结束结束
