第四章-金属及合金的塑性变形和再结晶.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,金属经熔炼浇注成铸锭以后，通常要进行各种塑性加工，如轧制、挤压、冷拔、锻压、冲压等，以获得具有一定形状、尺寸和力学性能的型材、板材、管材或线材，以及零件毛坯或零件。,1,主要内容：,4.1,金属及合金的（冷）塑性变形,4.2,塑性变形对金属组织和性能的影响,4.3,金属与合金的回复与再结晶,4.4,金属的热加工,4.5,固态金属中的扩散,第四章 金属及合金的塑性变形与再结晶,2,4.1,金属与合金的塑性变形,4.1.1,应力应变曲线和力学性能指标,一、强度,strength,概念：,强度是指金属抵抗永久变形（塑性变形,）,和断裂,的能力,。通过拉伸试验测得大小。,强度判据：,屈服点（屈服强度,s,）、抗拉强度,b,试样按,GB639786,制,分长试样,L,0,=10d,0,短试样,L,0,=5d,0,L,0,L,K,d,0,拉断,前,试样,拉断,后,试样,F,F,3,弹性阶段,弹性极限,P,屈服阶段,屈服极限,S,强化阶段,强度极限,B,颈缩阶段,4.1,金属与合金的塑性变形,4,屈服点,概念：,力不增加仍能继续伸长时的应力,。用符号：,s,表示,抗拉强度,概念：,试样拉断前所承受的最大拉应力,。用符号：,b,表示,注,：,s,、,b,是设计与选材的重要依据,另：,e,表示弹性极限。在外力作用下产生弹性变形时所承受的最大拉应力,。,4.1,金属与合金的塑性变形,5,二、,塑性,plasticity,概念,：,在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力,。,判据,：,断后伸长率 、断后断面收缩率,断后伸长率,概念,：,试样断后标准的伸长量与标准的百分比,。,其中：,L,k,断后试样长度,L,o,试样原始长度,断后断面收缩率,概念,：,断后截面处面积的最大缩减量与原始截面面积百分比,。,说明,：伸长率和收缩率在实际应用中，一般是用,表示塑性大小,。,、,越,大，材料的塑性越好。通常认为,70%,）的金属或合,金，在,1h,内能够完成再结晶的（再结晶体积分数,95%,）,最低温度。,高纯金属：,T,再,(0.250.35)Tm,。,经验公式 工业纯金属：,T,再,(0.350.45)Tm,。,合金：,T,再,(0.40.9)Tm,。,注：,再结晶退火温度一般比上述温度高,100,200,。,为什么纯度越低，再结晶温度越高？,答：杂质元素对扩散的阻碍作用,4.3,金属与合金的回复与再结晶,30,影响因素,变形量,变形量越大，储存能越多，再结晶驱动力越大，再结晶温度越低；,纯度,纯度越高，杂质或合金元素对位错和晶界运动阻碍越小，再结晶温度越低；,加热速度和保温时间,提高加热速度会使再结晶温度被推迟到较高温度下发生。而保温时间越长，再结晶温度越低。,4.3,金属与合金的回复与再结晶,31,再结晶退火的应用,：,恢复变形能力,改善显微组织,消除各向异性,提高组织稳定性,实际再结晶温度：,T,再,100,200,。,4.3,金属与合金的回复与再结晶,32,晶粒长大方式,：,正常长大；,异常长大（二次再结晶）,.,三、晶粒长大：,冷变形金属刚刚结束再结晶时的晶粒是比较细小均匀的等轴晶粒，如果再结晶后不控制其加热温度或时间，继续升温或保温，晶粒之间便会相互吞并而长大，这一阶段称为晶粒长大。,4.3,金属与合金的回复与再结晶,33,晶粒的异常长大：,少数再结晶晶粒的急剧长大现象。,(,二次再结晶）,基本条件,:,正常晶粒长大过程被,(,第二分散相微粒、织构）强烈阻碍。,控制：,温度、保温时间，防止过分长大,4.3,金属与合金的回复与再结晶,34,再结晶退火,消除加工硬化，将金属件加热保温缓冷至室温，保温温度高于再结晶温度,100-200K,；,对于没有同素异构转变的金属（如铜、铝），,冷变形,+,再结晶退火,是细化晶粒的重要手段,4.3,金属与合金的回复与再结晶,35,3%,变形后经,550,退火,6%,变形后经,550,退火,9%,变形后经,550,退火,12%,变形后经,550,退火,15%,变形后经,550,退火,冷加工变形度对再结晶后晶粒大小的影响（纯铝片试样）,4.3,金属与合金的回复与再结晶,36,再结晶图,返回,4.3,金属与合金的回复与再结晶,37,4.4,金属热加工,概念：,再结晶温度以上的加工过程,现象：,同时存在硬化与软化，动态回复与动态再结晶,特点：,反复形核，有限长大，晶粒较细。,包含亚晶粒，位错密度较高,强度硬度高。,温度：,T,再,T,热加工,T,固,100,200,。,再结晶温度以下的加工过程称为冷加工,38,39,热加工后的组织与性能,（,1,）改善铸锭组织。,气泡焊合、破碎碳化物、细化晶粒、降低偏析。提高强度、塑性、韧性。,（,2,）形成纤维组织（流线）。,组织：,枝晶、偏析、夹杂物沿变形方向呈纤维状分布。,性能：,各向异性。沿流线方向塑性和韧性提高明显。,（,3,）形成带状组织,形成：,两相合金变形或带状偏析被拉长。,影响：,各向异性。类似于流线组织。,消除：,避免在两相区变形、减少夹杂元素含量、采用高 温扩散退火或正火。,40,热加工的优点,（,1,）可持续大变形量加工。,（,2,）动力消耗小。,（,3,）提高材料质量和性能,热加工金属晶粒组织控制,温度：,T,再,T,热加工,T,固,100,200,。,变形量：,适中,锻后冷却：,断后快冷，降低低终锻温度,返回,41,End,42,