【教学课件】第八章冷变形金属的回复与再结晶.ppt
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1、第八章 冷变形金属的回复与再结晶第一第一节节冷冷变变形金属在加形金属在加热时热时的的组织组织与性能与性能变变化化 一一 回复与再回复与再结结晶晶 回回复复:冷冷变变形形金金属属在在低低温温加加热热时时,其其显显微微组组织织无无可可见见变变化化,但但其其物物理理、力力学学性性能能却却部部分分恢恢复复到到冷冷变变形形以以前前的的过过程。程。再再结结晶晶:冷冷变变形形金金属属被被加加热热到到适适当当温温度度时时,在在变变形形组组织织内内部部新新的的无无畸畸变变的的等等轴轴晶晶粒粒逐逐渐渐取取代代变变形形晶晶粒粒,而而使使形形变变强强化效化效应应完全消除的完全消除的过过程。程。回复 再结晶 晶粒长大第
2、一第一节节冷冷变变形金属在加形金属在加热时热时的的组织组织与性能与性能变变化化 二二 显显微微组织变组织变化(示意化(示意图图)回复回复阶阶段:段:显显微微组织组织仍仍为纤维为纤维状,无可状,无可见变见变化;化;再再结结晶晶阶阶段段:变变形形晶晶粒粒通通过过形形核核长长大大,逐逐渐渐转转变变为为新新的无畸的无畸变变的等的等轴轴晶粒。晶粒。晶晶粒粒长长大大阶阶段段:晶晶界界移移动动、晶晶粒粒粗粗化化,达达到到相相对对稳稳定定的形状和尺寸。的形状和尺寸。回复 再结晶 晶粒长大第一第一节节冷冷变变形金属在加形金属在加热时热时的的组织组织与性能与性能变变化化 三三三三 性能性能性能性能变变变变化化化化
3、11力学性能(示意力学性能(示意力学性能(示意力学性能(示意图图图图)回复回复回复回复阶阶阶阶段:段:段:段:强强强强度、硬度略有下降,塑性略有提高。度、硬度略有下降,塑性略有提高。度、硬度略有下降,塑性略有提高。度、硬度略有下降,塑性略有提高。再再再再结结结结晶晶晶晶阶阶阶阶段:段:段:段:强强强强度、硬度明度、硬度明度、硬度明度、硬度明显显显显下降,塑性明下降,塑性明下降,塑性明下降,塑性明显显显显提高。提高。提高。提高。晶粒晶粒晶粒晶粒长长长长大大大大阶阶阶阶段:段:段:段:强强强强度、硬度度、硬度度、硬度度、硬度继续继续继续继续下降,塑性下降,塑性下降,塑性下降,塑性继续继续继续继续提
4、高,提高,提高,提高,粗化粗化粗化粗化严严严严重重重重时时时时下降。下降。下降。下降。22物理性能物理性能物理性能物理性能密度:在回复密度:在回复密度:在回复密度:在回复阶阶阶阶段段段段变变变变化不大,在再化不大,在再化不大,在再化不大,在再结结结结晶晶晶晶阶阶阶阶段急段急段急段急剧剧剧剧升高;升高;升高;升高;电电电电阻:阻:阻:阻:电电电电阻在回复阻在回复阻在回复阻在回复阶阶阶阶段可明段可明段可明段可明显显显显下降。下降。下降。下降。第一第一第一第一节节节节 冷冷冷冷变变变变形金属在加形金属在加形金属在加形金属在加热时热时热时热时的的的的组织组织组织组织与性能与性能与性能与性能变变变变化化
5、化化 四四 储储存能存能变变化(示意化(示意图图)1 1 储储存存能能:存存在在于于冷冷变变形形金金属属内内部部的的一一小小部部分分(1010)变变形功。形功。弹弹性性应变应变能(能(3 31212)2 2 存在形式存在形式 位位错错(80809090)驱动驱动力力 点缺陷点缺陷 3 3 储储存存能能的的释释放放:原原子子活活动动能能力力提提高高,迁迁移移至至平平衡衡位位置置,储储存能得以存能得以释释放。放。第一第一第一第一节节节节 冷冷冷冷变变变变形金属在加形金属在加形金属在加形金属在加热时热时热时热时的的的的组织组织组织组织与性能与性能与性能与性能变变变变化化化化 五五 内内应应力力变变化
6、化 回回复复阶阶段段:大大部部分分或或全全部部消消除除第第一一类类内内应应力力,部部分分消消除除第二、三第二、三类类内内应应力;力;再再结结晶晶阶阶段:内段:内应应力可完全消除。力可完全消除。第二第二节节回复回复 一一 回复回复动动力学(示意力学(示意图图)1 1 加工硬化残留率与退火温度和加工硬化残留率与退火温度和时间时间的关系的关系ln(ln(x x0 0/x/x)=)=c c0 0t texp(exp(-Q/RT-Q/RT)x x0 0 原始加工硬化残留率;原始加工硬化残留率;x x退火退火时时加工硬化残留率;加工硬化残留率;c c0 0比例常数;比例常数;t t加加热时间热时间;T T
7、加加热热温度。温度。第二节 回复 一一一一 回复回复回复回复动动动动力学(示意力学(示意力学(示意力学(示意图图图图)22动动动动力学曲力学曲力学曲力学曲线线线线特点特点特点特点(1 1)没有孕育期;)没有孕育期;)没有孕育期;)没有孕育期;(2 2)开始)开始)开始)开始变变变变化快,随后化快,随后化快,随后化快,随后变变变变慢;慢;慢;慢;(3 3)长时间处长时间处长时间处长时间处理后,性能理后,性能理后,性能理后,性能趋趋趋趋于一平衡于一平衡于一平衡于一平衡值值值值。第二节 回复 二二 回复机理回复机理 1 1 低温回复(低温回复(0.10.10.3Tm0.3Tm)移至晶界、位移至晶界、
8、位错处错处点点缺缺陷陷运运动动 空空位位间间隙隙原原子子 消消失失 缺缺陷陷密密度度降低降低 空位聚集(空位群、空位聚集(空位群、对对)第二节 回复 二二二二 回复机理回复机理回复机理回复机理22中温回复中温回复中温回复中温回复(0.30.30.5Tm0.5Tm)异号位异号位异号位异号位错错错错相遇而抵相遇而抵相遇而抵相遇而抵销销销销位位位位错错错错滑移滑移滑移滑移位位位位错缠结错缠结错缠结错缠结重新排列重新排列重新排列重新排列位位位位错错错错密度降低密度降低密度降低密度降低亚亚亚亚晶粒晶粒晶粒晶粒长长长长大大大大第二节 回复 二二二二 回复机理回复机理回复机理回复机理33高温回复(高温回复(
9、高温回复(高温回复(0.5Tm0.5Tm)位位位位错错错错攀移(滑移)攀移(滑移)攀移(滑移)攀移(滑移)位位位位错错错错垂直排列(垂直排列(垂直排列(垂直排列(亚亚亚亚晶界)晶界)晶界)晶界)多多多多边边边边化(化(化(化(亚亚亚亚晶粒)晶粒)晶粒)晶粒)弹弹弹弹性畸性畸性畸性畸变变变变能降低。能降低。能降低。能降低。第二节 回复 三三三三 回复退火的回复退火的回复退火的回复退火的应应应应用用用用 去去去去应应应应力力力力退退退退火火火火:降降降降低低低低应应应应力力力力(保保保保持持持持加加加加工工工工硬硬硬硬化化化化效效效效果果果果),防防防防止止止止工工工工件件件件变变变变形、开裂,提
10、高耐形、开裂,提高耐形、开裂,提高耐形、开裂,提高耐蚀蚀蚀蚀性。性。性。性。第三节 再结晶 一一一一 再再再再结结结结晶的形核与晶的形核与晶的形核与晶的形核与长长长长大大大大11形核形核形核形核 亚亚亚亚晶晶晶晶长长长长大形核机制大形核机制大形核机制大形核机制(变变变变形量形量形量形量较较较较大大大大时时时时)亚亚亚亚晶合并形核晶合并形核晶合并形核晶合并形核亚亚亚亚晶界移晶界移晶界移晶界移动动动动形核(吞并其它形核(吞并其它形核(吞并其它形核(吞并其它亚亚亚亚晶或晶或晶或晶或变变变变形部分)形部分)形部分)形部分)晶界凸出形核(晶界凸出形核(晶界凸出形核(晶界凸出形核(变变变变形量形量形量形量
11、较较较较小小小小时时时时)晶界弓出形核,凸向晶界弓出形核,凸向晶界弓出形核,凸向晶界弓出形核,凸向亚亚亚亚晶粒小的方向晶粒小的方向晶粒小的方向晶粒小的方向 第三节 再结晶 一一一一 再再再再结结结结晶的形核与晶的形核与晶的形核与晶的形核与长长长长大大大大 驱动驱动驱动驱动力:畸力:畸力:畸力:畸变变变变能差能差能差能差22长长长长大大大大方式:晶核向畸方式:晶核向畸方式:晶核向畸方式:晶核向畸变变变变晶粒晶粒晶粒晶粒扩扩扩扩展,直至新晶粒相互接触。展,直至新晶粒相互接触。展,直至新晶粒相互接触。展,直至新晶粒相互接触。注:再注:再注:再注:再结结结结晶不是相晶不是相晶不是相晶不是相变过变过变过
12、变过程。程。程。程。第三节 再结晶 二二二二 再再再再结结结结晶晶晶晶动动动动力学力学力学力学(1 1)再)再)再)再结结结结晶速度与温度的关系晶速度与温度的关系晶速度与温度的关系晶速度与温度的关系v v再再再再A Aexp(-exp(-QQR R/RT/RT)(2 2)规规规规律律律律 开开开开始始始始时时时时再再再再结结结结晶晶晶晶速速速速度度度度很很很很小小小小,在在在在体体体体积积积积分分分分数数数数为为为为0.50.5时时时时最最最最大大大大,然后减慢。然后减慢。然后减慢。然后减慢。第三节 再结晶 三三三三 再再再再结结结结晶温度晶温度晶温度晶温度11再再再再结结结结晶晶晶晶温温温温
13、度度度度:经经经经严严严严重重重重冷冷冷冷变变变变形形形形(变变变变形形形形量量量量70%70%)的的的的金金金金属属属属或或或或合合合合金金金金,在在在在1h1h内内内内能能能能够够够够完完完完成成成成再再再再结结结结晶晶晶晶的的的的(再再再再结结结结晶晶晶晶体体体体积积积积分分分分数数数数95%95%)最最最最低温度。低温度。低温度。低温度。高高高高纯纯纯纯金属:金属:金属:金属:T T再再再再(0.250.35)Tm(0.250.35)Tm。22经验经验经验经验公式公式公式公式工工工工业纯业纯业纯业纯金属:金属:金属:金属:T T再再再再(0.350.45)Tm(0.350.45)Tm。
14、合金:合金:合金:合金:T T再再再再(0.40.9)Tm(0.40.9)Tm。注:再注:再注:再注:再结结结结晶退火温度一般比上述温度高晶退火温度一般比上述温度高晶退火温度一般比上述温度高晶退火温度一般比上述温度高100100200200。第三节 再结晶 三三三三 再再再再结结结结晶温度晶温度晶温度晶温度 变变变变形形形形量量量量越越越越大大大大,驱驱驱驱动动动动力力力力越越越越大大大大,再再再再结结结结晶晶晶晶温温温温度度度度越越越越低低低低;33影响因素影响因素影响因素影响因素纯纯纯纯度越高,再度越高,再度越高,再度越高,再结结结结晶温度越低;晶温度越低;晶温度越低;晶温度越低;加加加加
15、热热热热速度太低或太高,再速度太低或太高,再速度太低或太高,再速度太低或太高,再结结结结晶温度提高。晶温度提高。晶温度提高。晶温度提高。第三节 再结晶 四四四四 影响再影响再影响再影响再结结结结晶的因素晶的因素晶的因素晶的因素11退火温度。温度越高,再退火温度。温度越高,再退火温度。温度越高,再退火温度。温度越高,再结结结结晶速度越大。晶速度越大。晶速度越大。晶速度越大。22变变变变形形形形量量量量。变变变变形形形形量量量量越越越越大大大大,再再再再结结结结晶晶晶晶温温温温度度度度越越越越低低低低;随随随随变变变变形形形形量量量量增增增增大大大大,再再再再结结结结晶晶晶晶温温温温度度度度趋趋趋
16、趋于于于于稳稳稳稳定定定定;变变变变形形形形量量量量低低低低于于于于一一一一定定定定值值值值,再再再再结结结结晶晶晶晶不不不不能能能能进进进进行。行。行。行。33原原原原始始始始晶晶晶晶粒粒粒粒尺尺尺尺寸寸寸寸。晶晶晶晶粒粒粒粒越越越越小小小小,驱驱驱驱动动动动力力力力越越越越大大大大;晶晶晶晶界界界界越越越越多多多多,有有有有利利利利于形核。于形核。于形核。于形核。44微量溶微量溶微量溶微量溶质质质质元素。阻碍位元素。阻碍位元素。阻碍位元素。阻碍位错错错错和晶界的运和晶界的运和晶界的运和晶界的运动动动动,不利于再,不利于再,不利于再,不利于再结结结结晶。晶。晶。晶。55第第第第二二二二分分分
17、分散散散散相相相相。间间间间距距距距和和和和直直直直径径径径都都都都较较较较大大大大时时时时,提提提提高高高高畸畸畸畸变变变变能能能能,并并并并可可可可作作作作为为为为形形形形核核核核核核核核心心心心,促促促促进进进进再再再再结结结结晶晶晶晶;直直直直径径径径和和和和间间间间距距距距很很很很小小小小时时时时,提提提提高高高高畸畸畸畸变变变变能,但阻碍晶界迁移,阻碍再能,但阻碍晶界迁移,阻碍再能,但阻碍晶界迁移,阻碍再能,但阻碍晶界迁移,阻碍再结结结结晶。晶。晶。晶。第三节 再结晶 五五五五 再再再再结结结结晶晶粒大小的控制(晶粒大小晶晶粒大小的控制(晶粒大小晶晶粒大小的控制(晶粒大小晶晶粒大小
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