动态回复及再结晶课件.ppt

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1、关于动态回复及再结晶现在学习的是第1页，共29页 在热加工过程中，金属内部同时进行着加在热加工过程中，金属内部同时进行着加工硬化和再结晶软化这两个相反的过程，不过工硬化和再结晶软化这两个相反的过程，不过此时的再结晶是在加工的同时发生的，称为动此时的再结晶是在加工的同时发生的，称为动态再结晶，它与上一章介绍的冷加工后退火时态再结晶，它与上一章介绍的冷加工后退火时发生的再结晶是不尽相同的。有时在热加工过发生的再结晶是不尽相同的。有时在热加工过程中硬化和软化这两个因素不能刚好全部抵消。程中硬化和软化这两个因素不能刚好全部抵消。现在学习的是第2页，共29页5.4.1 动态动态回复与回复与动态动态再再结

2、结晶晶 热热加工加工时时，硬化，硬化过过程与程与软软化化过过程是同程是同时进时进行的，行的，按其特征不同，可分按其特征不同，可分为为下述五种形式：下述五种形式：(1)动态动态回复回复(2)动态动态再再结结晶晶 （1）、（）、（2）是在温度和）是在温度和负负荷荷联联合作用下合作用下发发生的。生的。(3)亚动态亚动态再再结结晶晶(4)静静态态再再结结晶晶(5)静静态态回复回复 （3）、（）、（4）、（）、（5）是在）是在变变形停止之后，即在无形停止之后，即在无负负荷作用下荷作用下发发生的。生的。现在学习的是第3页，共29页1 动态动态回复回复（图图5.38）特点：流变应力不随应变而变的稳态流变。特

3、点：流变应力不随应变而变的稳态流变。1）真应力真应力真应变曲真应变曲线（线（图图5.37）I微应变阶段微应变阶段 II动态回复的初始动态回复的初始阶段阶段 III稳态变形阶段稳态变形阶段图图5.37 真真应应力力真真应变应变曲曲线线现在学习的是第4页，共29页图图 5.38 动态动态回复的回复的应应力力应变应变曲曲线线（流（流变变曲曲线线）现在学习的是第5页，共29页 2）组织结构的变化）组织结构的变化 热加工后的晶粒热加工后的晶粒沿变形方向伸长，同沿变形方向伸长，同时，晶粒内部出现动时，晶粒内部出现动态回复所形成的等轴态回复所形成的等轴亚晶粒。亚晶粒。亚亚晶尺寸与晶尺寸与稳态稳态流流变应变应

4、力成反比，并力成反比，并随随变变形温度升高和形温度升高和变变形速度降低而增大形速度降低而增大(图图5.39)。图图 5.39 铝铝在在400oC挤压时动态挤压时动态回回复所形成的复所形成的亚亚晶晶现在学习的是第6页，共29页 3）动态动态回复的机制回复的机制 (1).是位是位错错的攀移和交滑移，攀移在的攀移和交滑移，攀移在动态动态回复中起主要回复中起主要的作用。的作用。(2).层错层错能的高低是决定能的高低是决定动态动态回复回复进进行充分与否的关行充分与否的关键键因素因素 (3).动态动态回复易在回复易在层错层错能高的金属，如能高的金属，如铝铝及及铝铝合金中合金中发发生。生。现在学习的是第7页

5、，共29页现在学习的是第8页，共29页5.4 5.4 热变形和动态回复再结晶热变形和动态回复再结晶 压压力力加加工工是是利利用用塑塑性性变变形形的的方方法法使使金金属属成成形形并并改改性性的的工工艺艺方方法法。由由于于在在常常温温下下进进行行塑塑性性变变形形会会引引起起金金属属的的加加工工硬硬化化，即即出出现现变变形形抗抗力力增增大大、塑塑性性下下降降，这这使使得得对对某某些些尺尺寸寸较较大大或或塑塑性性低低的的金金属属在在常常温温下下难难以以进进行行塑塑性性变变形。生产上通常采用在加热条件下进行塑性变形。形。生产上通常采用在加热条件下进行塑性变形。热热变变形形或或热热加加工工指指金金属属材材

6、料料在在再再结结晶晶温温度度以以上上的的加加工工变变形形。工工业业生生产产个个，高高温温进进行行的的锻锻造造，轧轧制制等等压压力力加加工工属属热热加加工工。热热加加工工过过程程中中，在在金金属属内内部部同同时时进进行行着着加加工硬化与回复再结晶软化两个相反的过程。工硬化与回复再结晶软化两个相反的过程。现在学习的是第9页，共29页 1.1.热加工与冷加工热加工与冷加工 从从从从金金金金属属属属学学学学的的的的角角角角度度度度，将将将将再再再再结结结结晶晶晶晶温温温温度度度度以以以以上上上上进进进进行行行行的的的的压压压压力力力力加加加加工工工工称称为为热热加加工工，发发生生硬硬化化、回回复复、再

7、再结结晶晶。而而将将将将再再再再结结结结晶晶晶晶温温温温度度度度以以以以下下下下进进进进行行行行的的的的压压压压力力力力加加加加工工工工称称称称为为为为冷冷加加工工，发发生生加加工工硬硬化化。例例如如钨钨的的再再结结晶晶温温度度约约为为12001200，因因此此，即即使在使在10001000进行变形加工也属于冷加工。进行变形加工也属于冷加工。热加工温度：热加工温度：热加工温度：热加工温度：T T T T再再再再TTTT热加工热加工热加工热加工TTTT固固固固100100100100200200200200 2.2.热加工特点热加工特点 在热加工过程中，金属同时进在热加工过程中，金属同时进行着两

8、个过程：形变强化和再结行着两个过程：形变强化和再结晶软化晶软化(如下图如下图)。塑性变形使金。塑性变形使金属产生形变强化，而同时发生的属产生形变强化，而同时发生的再结晶再结晶(称为动态再结晶称为动态再结晶)过程又过程又将形变强化现象予以消除。因此，将形变强化现象予以消除。因此，热加工时一般不产生明显加工硬热加工时一般不产生明显加工硬化现象。化现象。热加工过程中的动态再结晶示意图热加工过程中的动态再结晶示意图热加工过程中的动态再结晶示意图热加工过程中的动态再结晶示意图现在学习的是第10页，共29页 热加工时，硬化过程与软化过程是同时进行的，按其特热加工时，硬化过程与软化过程是同时进行的，按其特征

9、不同，可分为下述五种形式：征不同，可分为下述五种形式：(1)(1)动态回复动态回复(2)(2)动态再结晶动态再结晶 （1 1）、（）、（2 2）是在温度和负荷联合作用下发生的。）是在温度和负荷联合作用下发生的。(3)(3)亚动态再结晶亚动态再结晶(4)(4)静态再结晶静态再结晶(5)(5)静态回复静态回复 （3 3）、（）、（4 4）、（）、（5 5）是在变形停止之后，即在无负荷作用下发）是在变形停止之后，即在无负荷作用下发生的。生的。现在学习的是第11页，共29页5.4.1 5.4.1 动态回复和动态再结晶动态回复和动态再结晶 在金属冷形变后的加热过程中发生的，称为在金属冷形变后的加热过程中

10、发生的，称为静态回复静态回复和和静态静态再结晶再结晶。若提高金属变形的温度。若提高金属变形的温度,使金属在较高的温度下形变时，使金属在较高的温度下形变时，金属在热变形的同时也发生回复和再结晶，这种与金属热变形同金属在热变形的同时也发生回复和再结晶，这种与金属热变形同时发生的回复和再结晶称为时发生的回复和再结晶称为动态回复动态回复(dynamic recovery)(dynamic recovery)和和动态动态再结晶再结晶(dynamic recrystallization)(dynamic recrystallization)。动态回复动态回复：在热加工过程中，塑性变形使金属产生形变强化：在

11、热加工过程中，塑性变形使金属产生形变强化的同时发生的回复的现象。的同时发生的回复的现象。动态再结晶动态再结晶：在热加工过程中，塑性变形使金属产生形变强化的：在热加工过程中，塑性变形使金属产生形变强化的同时发生的再结晶的现象。同时发生的再结晶的现象。这是在通常的热加工时发生的过程。在发生回复和再结晶时，由形这是在通常的热加工时发生的过程。在发生回复和再结晶时，由形变造成的加工硬化与由动态回复，动态再结晶造成的软化同时发生。变造成的加工硬化与由动态回复，动态再结晶造成的软化同时发生。现在学习的是第12页，共29页 一、动态回复一、动态回复 1.1.1.1.动态回复时的真实应力真实应变曲线动态回复时

12、的真实应力真实应变曲线动态回复时的真实应力真实应变曲线动态回复时的真实应力真实应变曲线,分为三段分为三段 第第阶段阶段微应变阶段微应变阶段:应力增加很快应力增加很快,但应变量不大但应变量不大(小于小于1%),1%),加工硬化开始出现。加工硬化开始出现。第第阶阶段段均均匀匀变变形形阶阶段段:曲曲线线的的斜斜率率逐逐渐渐下下降降，金金属属材材料料开开始始均均匀匀塑塑性性变变形形，即即开开始始流流变变，并并发发生生加加工工硬硬化化，且且随随加加工工硬硬化化作作用用的的加加强强,开开始始出出现现动动态态回回复复并并逐逐渐渐加加强强,其其造造成成的的软化逐渐抵消加工硬化作用软化逐渐抵消加工硬化作用,使曲

13、线的斜率下降并趋于水平，加工硬化率为零，进入第三阶段。使曲线的斜率下降并趋于水平，加工硬化率为零，进入第三阶段。第第阶阶段段稳稳态态流流变变阶阶段段:在在达达到到第第三三阶阶段段后后，即即可可实实现现持持续续形形变变。表表现现为为由由变变形形产生的加工硬化与动态回复产生的软化产生的加工硬化与动态回复产生的软化 达达到到动动态态平平衡衡,流流变变应应力力不不再再随随应应变变的的增增加加而而增增大大,曲曲线线保保持持水水平平状状态态。达达到到稳稳态态流流变变时时应应力力值值与与变变形形温温度度和和应应变变速速率率有有关关,增高变形温度或降低应变速率增高变形温度或降低应变速率,都将使稳态流变应力降低

14、。都将使稳态流变应力降低。这一特性已用于钢材，如在这一特性已用于钢材，如在750750以下的热加工。以下的热加工。注意：当应变速率增大时：曲线整体移向上方，即注意：当应变速率增大时：曲线整体移向上方，即稳态流变应力增大；温度升高时：曲线下移，稳态流变稳态流变应力增大；温度升高时：曲线下移，稳态流变应力减小。应力减小。现在学习的是第13页，共29页2.2.2.2.动态回复机制动态回复机制动态回复机制动态回复机制 第第阶阶段段,金金属属中中的的位位错错密密度度由由退退火火态态的的10101011m-2增增至至10111012m-2。第第阶阶段段位位错错密密度度继继续续升升高高,但但因因动动态态回回

15、复复的的出出现现,位位错错消消失失率率也也增增大大。第第第第阶阶阶阶段段段段，位位错错的的增增殖殖率率和和消消失失率率达达到到平平衡衡，位位错错密密度度维维持持在在10141015m-2。和和冷冷形形变变时时相相同同，随随着着位位错错密密度度的的增增大大，金金属属中中形形成成位位错错缠缠结结和和位位错错胞胞。位位错错密密度度的的增增大大导导致致了了回回复复过过程程的的发发生生，位位错错消消失失的的速速率率随随应应变变的的增增大大不不断断增增大大，最最后后终终于于使使位位错错增增殖殖与与位位错错消消失失达达到到平平衡衡，不再发生加工硬化的稳态流变阶段。不再发生加工硬化的稳态流变阶段。动态回复机制

16、动态回复机制是位错的攀移和交滑移，攀移在动态回复是位错的攀移和交滑移，攀移在动态回复中起主要的作用。层错能的高低是决定动态回复进行充分与否中起主要的作用。层错能的高低是决定动态回复进行充分与否的关键因素。动态回复易在层错能高的金属，如铝及铝合金中的关键因素。动态回复易在层错能高的金属，如铝及铝合金中发生。发生。现在学习的是第14页，共29页3.3.动态回复时的组织变化动态回复时的组织变化 动动态态回回复复过过程程随随变变形形的的进进行行金金属属中中的的晶晶粒粒延延伸伸成成纤纤维维状状，而而通通过过多多边边化化或或位位错错胞胞规规整整化化形形成成大大量量的的亚亚晶晶粒粒组组织织始始终终保保持持等

17、等轴轴状状，即即使使形形变变量量很很大大也也是是如如此此。这这被被解解释释为为动动态态回回复复过过程程中中亚亚晶晶界界的的迁迁移移和和多多边边化化的的结结果果。亚亚晶晶的的尺尺寸寸及及相相互互间间位位向向差差取取决决于于金金属属类类型型、形形变变温温度度和应变速率。和应变速率。亚晶平均直径亚晶平均直径d与与T、的关系如下：的关系如下：1/d=a+blogexp1/d=a+blogexp（Q/RTQ/RT）a、b为常数为常数 动动态态回回复复所所获获得得的的亚亚稳稳组组织织可可通通过过热热变变形形后后的的迅迅速速冷冷却却而而保保留留下下来来，其其强强度度远远远远高高于于再再结结晶晶组组织织的的强

18、强度度。但但若若从从高高温温缓缓冷冷下下来来，则则将将发发生生静态再结晶。静态再结晶。对于给定金属材料，动态回复亚晶粒的大小受形变温度和形变对于给定金属材料，动态回复亚晶粒的大小受形变温度和形变速率的影响：形变温度越高或形变速率越低，亚晶粒越大。速率的影响：形变温度越高或形变速率越低，亚晶粒越大。动态回复组织已成功地应用于提高建筑合金挤压型材的强度方面。动态回复组织已成功地应用于提高建筑合金挤压型材的强度方面。现在学习的是第15页，共29页5.4 5.4 热变形和动态回复再结晶热变形和动态回复再结晶 压压力力加加工工是是利利用用塑塑性性变变形形的的方方法法使使金金属属成成形形并并改改性性的的工

19、工艺艺方方法法。由由于于在在常常温温下下进进行行塑塑性性变变形形会会引引起起金金属属的的加加工工硬硬化化，即即出出现现变变形形抗抗力力增增大大、塑塑性性下下降降，这这使使得得对对某某些些尺尺寸寸较较大大或或塑塑性性低低的的金金属属在在常常温温下下难难以以进进行行塑塑性性变变形。生产上通常采用在加热条件下进行塑性变形。形。生产上通常采用在加热条件下进行塑性变形。热热变变形形或或热热加加工工指指金金属属材材料料在在再再结结晶晶温温度度以以上上的的加加工工变变形形。工工业业生生产产个个，高高温温进进行行的的锻锻造造，轧轧制制等等压压力力加加工工属属热热加加工工。热热加加工工过过程程中中，在在金金属属

20、内内部部同同时时进进行行着着加加工工硬硬化化与回复再结晶软化两个相反的过程。与回复再结晶软化两个相反的过程。现在学习的是第16页，共29页 1.1.热加工与冷加工热加工与冷加工 从从从从金金金金属属属属学学学学的的的的角角角角度度度度，将将将将再再再再结结结结晶晶晶晶温温温温度度度度以以以以上上上上进进进进行行行行的的的的压压压压力力力力加加加加工工工工称称为为热热加加工工，发发生生硬硬化化、回回复复、再再结结晶晶。而而将将将将再再再再结结结结晶晶晶晶温温温温度度度度以以以以下下下下进进进进行行行行的的的的压压压压力力力力加加加加工工工工称称称称为为为为冷冷加加工工，发发生生加加工工硬硬化化。

21、例例如如钨钨的的再再结结晶晶温温度度约约为为12001200，因因此此，即即使使在在10001000进行变形加工也属于冷加工。进行变形加工也属于冷加工。热加工温度：热加工温度：热加工温度：热加工温度：T T T T再再再再TTTT热加工热加工热加工热加工TTTT固固固固100100100100200200200200 2.2.热加工特点热加工特点 在热加工过程中，金属同时进在热加工过程中，金属同时进行着两个过程：形变强化和再结行着两个过程：形变强化和再结晶软化晶软化(如下图如下图)。塑性变形使金。塑性变形使金属产生形变强化，而同时发生的属产生形变强化，而同时发生的再结晶再结晶(称为动态再结晶称

22、为动态再结晶)过程又过程又将形变强化现象予以消除。因此，将形变强化现象予以消除。因此，热加工时一般不产生明显加工硬热加工时一般不产生明显加工硬化现象。化现象。热加工过程中的动态再结晶示意图热加工过程中的动态再结晶示意图热加工过程中的动态再结晶示意图热加工过程中的动态再结晶示意图现在学习的是第17页，共29页 热加工时，硬化过程与软化过程是同时进行的，按其特热加工时，硬化过程与软化过程是同时进行的，按其特征不同，可分为下述五种形式：征不同，可分为下述五种形式：(1)(1)动态回复动态回复(2)(2)动态再结晶动态再结晶 （1 1）、（）、（2 2）是在温度和负荷联合作用下发生的。）是在温度和负荷

23、联合作用下发生的。(3)(3)亚动态再结晶亚动态再结晶(4)(4)静态再结晶静态再结晶(5)(5)静态回复静态回复 （3 3）、（）、（4 4）、（）、（5 5）是在变形停止之后，即在无负荷作用下发）是在变形停止之后，即在无负荷作用下发生的。生的。现在学习的是第18页，共29页5.4.1 5.4.1 动态回复和动态再结晶动态回复和动态再结晶 在金属冷形变后的加热过程中发生的，称为在金属冷形变后的加热过程中发生的，称为静态回复静态回复和和静态再静态再结晶结晶。若提高金属变形的温度。若提高金属变形的温度,使金属在较高的温度下形变时，使金属在较高的温度下形变时，金属在热变形的同时也发生回复和再结晶，

24、这种与金属热变形同金属在热变形的同时也发生回复和再结晶，这种与金属热变形同时发生的回复和再结晶称为时发生的回复和再结晶称为动态回复动态回复(dynamic recovery)(dynamic recovery)和和动态再动态再结晶结晶(dynamic recrystallization)(dynamic recrystallization)。动态回复动态回复：在热加工过程中，塑性变形使金属产生形变强化的同时：在热加工过程中，塑性变形使金属产生形变强化的同时发生的回复的现象。发生的回复的现象。动态再结晶动态再结晶：在热加工过程中，塑性变形使金属产生形变强化：在热加工过程中，塑性变形使金属产生形变

25、强化的同时发生的再结晶的现象。的同时发生的再结晶的现象。这是在通常的热加工时发生的过程。在发生回复和再结晶这是在通常的热加工时发生的过程。在发生回复和再结晶时，由形变造成的加工硬化与由动态回复，动态再结晶造成的软时，由形变造成的加工硬化与由动态回复，动态再结晶造成的软化同时发生。化同时发生。现在学习的是第19页，共29页 一、动态回复一、动态回复 1.1.1.1.动态回复时的真实应力真实应变曲线动态回复时的真实应力真实应变曲线动态回复时的真实应力真实应变曲线动态回复时的真实应力真实应变曲线,分为三段分为三段 第第阶阶段段微微应应变变阶阶段段:应应力力增增加加很很快快,但但应应变变量量不不大大(

26、小小于于1%),1%),加加工工硬硬化化开开始始出出现。现。第第阶阶段段均均匀匀变变形形阶阶段段:曲曲线线的的斜斜率率逐逐渐渐下下降降，金金属属材材料料开开始始均均匀匀塑塑性性变变形形，即即开开始始流流变变，并并发发生生加加工工硬硬化化，且且随随加加工工硬硬化化作作用用的的加加强强,开开始始出出现现动动态态回回复复并并逐逐渐渐加加强强,其其造造成成的的软软化化逐逐渐渐抵抵消消加加工工硬硬化化作作用用,使使曲曲线线的的斜斜率率下下降降并并趋趋于于水水平平，加加工工硬硬化化率率为为零零，进入第三阶段。进入第三阶段。第第阶阶段段稳稳态态流流变变阶阶段段:在在达达到到第第三三阶阶段段后后，即即可可实实

27、现现持持续续形形变变。表表现现为为由由变变形产生的加工硬化与动态回复产生的软化形产生的加工硬化与动态回复产生的软化 达达到到动动态态平平衡衡,流流变变应应力力不不再再随随应应变变的的增增加加而而增增大大,曲曲线线保保持持水水平平状状态态。达达到到稳稳态态流流变变时时应应力力值值与与变变形形温温度度和和应应变变速速率率有有关关,增增高高变变形形温温度度或或降降低低应应变变速速率率,都都将将使使稳稳态态流流变变应应力降低。力降低。这一特性已用于钢材，如在这一特性已用于钢材，如在750750以下的热加工。以下的热加工。注意：当应变速率增大时：曲线整体移向上方，注意：当应变速率增大时：曲线整体移向上方

28、，即稳态流变应力增大；温度升高时：曲线下移，稳态即稳态流变应力增大；温度升高时：曲线下移，稳态流变应力减小。流变应力减小。现在学习的是第20页，共29页2.2.2.2.动态回复机制动态回复机制动态回复机制动态回复机制 第第阶阶段段,金金属属中中的的位位错错密密度度由由退退火火态态的的10101011m-2增增至至10111012m-2。第第第第阶阶阶阶段段段段位位错错密密度度继继续续升升高高,但但因因动动态态回回复复的的出出现现,位位错错消消失失率率也也增增大大。第第第第阶阶阶阶段段段段，位位错错的的增增殖殖率率和和消消失失率率达达到到平平衡衡，位位错错密密度度维维持持在在10141015m-

29、2。和和冷冷形形变变时时相相同同，随随着着位位错错密密度度的的增增大大，金金属属中中形形成成位位错错缠缠结结和和位位错错胞胞。位位错错密密度度的的增增大大导导致致了了回回复复过过程程的的发发生生，位位错错消消失失的的速速率率随随应应变变的的增增大大不不断断增增大大，最最后后终终于于使使位位错错增增殖殖与与位位错错消消失失达达到到平平衡衡，不再发生加工硬化的稳态流变阶段。不再发生加工硬化的稳态流变阶段。动态回复机制动态回复机制是位错的攀移和交滑移，攀移在动态回复中是位错的攀移和交滑移，攀移在动态回复中起主要的作用。层错能的高低是决定动态回复进行充分与否的起主要的作用。层错能的高低是决定动态回复进

30、行充分与否的关键因素。动态回复易在层错能高的金属，如铝及铝合金中发关键因素。动态回复易在层错能高的金属，如铝及铝合金中发生。生。现在学习的是第21页，共29页3.3.动态回复时的组织变化动态回复时的组织变化 动动态态回回复复过过程程随随变变形形的的进进行行金金属属中中的的晶晶粒粒延延伸伸成成纤纤维维状状，而而通通过过多多边边化化或或位位错错胞胞规规整整化化形形成成大大量量的的亚亚晶晶粒粒组组织织始始终终保保持持等等轴轴状状，即即使使形形变变量量很很大大也也是是如如此此。这这被被解解释释为为动动态态回回复复过过程程中中亚亚晶晶界界的的迁迁移移和和多多边边化化的的结结果果。亚亚晶的尺寸及相互间位向

31、差取决于金属类型、形变温度和应变速率。晶的尺寸及相互间位向差取决于金属类型、形变温度和应变速率。亚晶平均直径亚晶平均直径d与与T、的关系如下：的关系如下：1/d=a+blogexp1/d=a+blogexp（Q/RTQ/RT）a、b为常数为常数 动动态态回回复复所所获获得得的的亚亚稳稳组组织织可可通通过过热热变变形形后后的的迅迅速速冷冷却却而而保保留留下下来来，其其强强度度远远远远高高于于再再结结晶晶组组织织的的强强度度。但但若若从从高高温温缓缓冷冷下下来来，则将发生静态再结晶。则将发生静态再结晶。对于给定金属材料，动态回复亚晶粒的大小受形变温度和形变对于给定金属材料，动态回复亚晶粒的大小受形

32、变温度和形变速率的影响：形变温度越高或形变速率越低，亚晶粒越大。速率的影响：形变温度越高或形变速率越低，亚晶粒越大。动态回复组织已成功地应用于提高建筑合金挤压型材的强度方面。动态回复组织已成功地应用于提高建筑合金挤压型材的强度方面。现在学习的是第22页，共29页5.4 5.4 热变形和动态回复再结晶热变形和动态回复再结晶 压压力力加加工工是是利利用用塑塑性性变变形形的的方方法法使使金金属属成成形形并并改改性性的的工工艺艺方方法法。由由于于在在常常温温下下进进行行塑塑性性变变形形会会引引起起金金属属的的加加工工硬硬化化，即即出出现现变变形形抗抗力力增增大大、塑塑性性下下降降，这这使使得得对对某某

33、些些尺尺寸寸较较大大或或塑塑性性低低的的金金属属在在常常温温下下难难以以进进行行塑塑性性变变形形。生生产产上上通通常常采采用用在加热条件下进行塑性变形。在加热条件下进行塑性变形。热热变变形形或或热热加加工工指指金金属属材材料料在在再再结结晶晶温温度度以以上上的的加加工工变变形形。工工业业生生产产个个，高高温温进进行行的的锻锻造造，轧轧制制等等压压力力加加工工属属热热加加工工。热热加加工工过过程程中中，在在金金属属内内部部同同时时进进行行着着加加工工硬硬化化与与回回复再结晶软化两个相反的过程。复再结晶软化两个相反的过程。现在学习的是第23页，共29页 1.1.热加工与冷加工热加工与冷加工 从从从

34、从金金金金属属属属学学学学的的的的角角角角度度度度，将将将将再再再再结结结结晶晶晶晶温温温温度度度度以以以以上上上上进进进进行行行行的的的的压压压压力力力力加加加加工工工工称称为为热热加加工工，发发生生硬硬化化、回回复复、再再结结晶晶。而而将将将将再再再再结结结结晶晶晶晶温温温温度度度度以以以以下下下下进进进进行行行行的的的的压压压压力力力力加加加加工工工工称称称称为为为为冷冷加加工工，发发生生加加工工硬硬化化。例例如如钨钨的的再再结结晶晶温温度度约约为为12001200，因因此此，即即使使在在10001000进行变形加工也属于冷加工。进行变形加工也属于冷加工。热加工温度：热加工温度：热加工温

35、度：热加工温度：T T T T再再再再TTTT热加工热加工热加工热加工TTTT固固固固100100100100200200200200 2.2.热加工特点热加工特点 在热加工过程中，金属同时在热加工过程中，金属同时进行着两个过程：形变强化和再进行着两个过程：形变强化和再结晶软化结晶软化(如下图如下图)。塑性变形使。塑性变形使金属产生形变强化，而同时发生金属产生形变强化，而同时发生的再结晶的再结晶(称为动态再结晶称为动态再结晶)过程过程又将形变强化现象予以消除。因又将形变强化现象予以消除。因此，热加工时一般不产生明显加此，热加工时一般不产生明显加工硬化现象。工硬化现象。热加工过程中的动态再结晶示

36、意图热加工过程中的动态再结晶示意图热加工过程中的动态再结晶示意图热加工过程中的动态再结晶示意图现在学习的是第24页，共29页 热加工时，硬化过程与软化过程是同时进行的，按其特热加工时，硬化过程与软化过程是同时进行的，按其特征不同，可分为下述五种形式：征不同，可分为下述五种形式：(1)(1)动态回复动态回复(2)(2)动态再结晶动态再结晶 （1 1）、（）、（2 2）是在温度和负荷联合作用下发生的。）是在温度和负荷联合作用下发生的。(3)(3)亚动态再结晶亚动态再结晶(4)(4)静态再结晶静态再结晶(5)(5)静态回复静态回复 （3 3）、（）、（4 4）、（）、（5 5）是在变形停止之后，即在

37、无负荷作用下发）是在变形停止之后，即在无负荷作用下发生的。生的。现在学习的是第25页，共29页5.4.1 5.4.1 动态回复和动态再结晶动态回复和动态再结晶 在金属冷形变后的加热过程中发生的，称为在金属冷形变后的加热过程中发生的，称为静态回复静态回复和和静态再静态再结晶结晶。若提高金属变形的温度。若提高金属变形的温度,使金属在较高的温度下形变时，使金属在较高的温度下形变时，金属在热变形的同时也发生回复和再结晶，这种与金属热变形同金属在热变形的同时也发生回复和再结晶，这种与金属热变形同时发生的回复和再结晶称为时发生的回复和再结晶称为动态回复动态回复(dynamic recovery)(dyna

38、mic recovery)和和动态动态再结晶再结晶(dynamic recrystallization)(dynamic recrystallization)。动态回复动态回复：在热加工过程中，塑性变形使金属产生形变强化的同时：在热加工过程中，塑性变形使金属产生形变强化的同时发生的回复的现象。发生的回复的现象。动态再结晶动态再结晶：在热加工过程中，塑性变形使金属产生形变强化：在热加工过程中，塑性变形使金属产生形变强化的同时发生的再结晶的现象。的同时发生的再结晶的现象。这是在通常的热加工时发生的过程。在发生回复和再结晶时，由这是在通常的热加工时发生的过程。在发生回复和再结晶时，由形变造成的加工硬

39、化与由动态回复，动态再结晶造成的软化同时发生。形变造成的加工硬化与由动态回复，动态再结晶造成的软化同时发生。现在学习的是第26页，共29页 一、动态回复一、动态回复一、动态回复一、动态回复 1.1.1.1.动态回复时的真实应力真实应变曲线动态回复时的真实应力真实应变曲线动态回复时的真实应力真实应变曲线动态回复时的真实应力真实应变曲线,分为三段分为三段 第第阶阶段段微微应应变变阶阶段段:应应力力增增加加很很快快,但但应应变变量量不不大大(小小于于1%),1%),加加工工硬硬化化开开始始出出现。现。第第阶阶段段均均匀匀变变形形阶阶段段:曲曲线线的的斜斜率率逐逐渐渐下下降降，金金属属材材料料开开始始

40、均均匀匀塑塑性性变变形形，即即开开始始流流变变，并并发发生生加加工工硬硬化化，且且随随加加工工硬硬化化作作用用的的加加强强,开开始始出出现现动动态态回回复复并并逐逐渐渐加加强强,其其造造成成的的软软化化逐逐渐渐抵抵消消加加工工硬硬化化作作用用,使使曲曲线线的的斜斜率率下下降降并并趋趋于于水平，加工硬化率为零，进入第三阶段。水平，加工硬化率为零，进入第三阶段。第第阶阶段段稳稳态态流流变变阶阶段段:在在达达到到第第三三阶阶段段后后，即即可可实实现现持持续续形形变变。表表现现为为由由变变形产生的加工硬化与动态回复产生的软化形产生的加工硬化与动态回复产生的软化 达达到到动动态态平平衡衡,流流变变应应力

41、力不不再再随随应应变变的的增增加加而而增增大大,曲曲线线保保持持水水平平状状态态。达达到到稳稳态态流流变变时时应应力力值值与与变变形形温温度度和和应应变变速速率率有有关关,增增高高变变形形温温度度或或降降低低应应变变速速率率,都都将使稳态流变应力降低。将使稳态流变应力降低。这一特性已用于钢材，如在这一特性已用于钢材，如在750750以下的热加工。以下的热加工。注意：当应变速率增大时：曲线整体移向上方，即注意：当应变速率增大时：曲线整体移向上方，即稳态流变应力增大；温度升高时：曲线下移，稳态流变稳态流变应力增大；温度升高时：曲线下移，稳态流变应力减小。应力减小。现在学习的是第27页，共29页2.

42、2.2.2.动态回复机制动态回复机制动态回复机制动态回复机制 第第第第阶阶阶阶段段段段,金金属属中中的的位位错错密密度度由由退退火火态态的的10101011m-2增增至至10111012m-2。第第第第阶阶阶阶段段段段位位错错密密度度继继续续升升高高,但但因因动动态态回回复复的的出出现现,位位错错消消失失率率也也增增大大。第第第第阶阶阶阶段段段段，位位错错的的增增殖殖率率和和消消失失率率达达到到平平衡衡，位位错错密密度度维维持持在在10141015m-2。和和冷冷形形变变时时相相同同，随随着着位位错错密密度度的的增增大大，金金属属中中形形成成位位错错缠缠结结和和位位错错胞胞。位位错错密密度度的

43、的增增大大导导致致了了回回复复过过程程的的发发生生，位位错错消消失失的的速速率率随随应应变变的的增增大大不不断断增增大大，最最后后终终于于使使位位错错增增殖殖与与位位错错消消失失达到平衡，不再发生加工硬化的稳态流变阶段。达到平衡，不再发生加工硬化的稳态流变阶段。动态回复机制动态回复机制是位错的攀移和交滑移，攀移在动态回是位错的攀移和交滑移，攀移在动态回复中起主要的作用。层错能的高低是决定动态回复进行充复中起主要的作用。层错能的高低是决定动态回复进行充分与否的关键因素。动态回复易在层错能高的金属，如铝分与否的关键因素。动态回复易在层错能高的金属，如铝及铝合金中发生。及铝合金中发生。现在学习的是第28页，共29页感感谢谢大大家家观观看看26.09.2022现在学习的是第29页，共29页