第四章 金属料的强化理论.ppt

5.4 细晶强化 5.4 细晶强化 细 化 晶 粒 方 法 1. 对铸态使用的合金：合理控制冶铸工艺，如增大过冷度、加入变质剂、进行搅拌和振动等。 2. 对热轧或冷变形后退火态使用的合金：控制变形度、再结晶退火温度和时间。 3. 对热处理强化态使用的合金：控制加热和冷却工艺参数, 利用相变重结晶来细化晶粒。 5.4 细晶强化 一、形变强化现象 二、单晶体的塑性变形 三、滑移的位错机制 五、塑性变形对金属组织和性能影响 六、冷变形金属的回复和再结晶 四、多晶体塑性变形特点 六、冷变形金属的回复和再结晶 第四章 金属材料的形变强化理论 六、冷变形金属的回复和再结晶 加热温度 ℃ 黄铜 1. 冷变形金属在加热时的组织和性能变化 金属经冷变形后, 组织处于不稳定状态, 有自发恢复到稳定状态的倾向。但在常温下，原子扩散能力小,不稳定状态可长时间维持。加热可使原子扩散能力增加，金属将依次发生回复、再结晶和晶粒长大。 六、冷变形金属的回复和再结晶 经冷塑性变形的金属加热时，在光学显微组织发生改变前（即再结晶晶粒形成前）所产生的某些亚结构和性能之间的变化过程叫做回复。 2.回复 六、冷变形金属的回复和再结晶 在回复阶段金属中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。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而使缺陷数量减少等。 由于位错运动使其由冷塑性变形时的无序状态变为垂直分布，形成亚晶界，这一过程称多边形化。 六、冷变形金属的回复和再结晶 在回复过程中，晶粒仍然保持纤维状，金属的力学性能（硬度、强度等）变化不大，塑性略有提高，宏观内应力基本消除，但某些物理、化学性能发生明显变化，如导电率升高、应力腐蚀抗力上升。 2.回复 3.再结晶 当冷变形金属的加热温度较高时，在变形组织的基体上产生新的无畸变晶核，并迅速长大成等轴晶粒。 再结晶是晶核形成和长大的过程，但没有新相形成，再结晶在一个温度区间内进行。 再结晶后，冷变形金属的强度和硬度下降，塑性和韧性升高，微观内应力完全消除，金属性能基本上恢复到冷变形前的水平。 六、冷变形金属的回复和再结晶 3.再结晶 六、冷变形金属的回复和再结晶 铁素体变形80% 670℃加热 650℃加热 再结晶也是一个晶核形成和长大的过程，但不是相变过程，再结晶前后新旧晶粒的晶格类型和成分完全相同。 4.晶粒长大 再结晶完成时，一般得到细小的等轴晶粒组织。如果继续提高加热温度，或延长保温时间，晶粒将进一步长大。 六、冷变形金属的回复和再结晶 黄铜再结晶和晶粒长大各个阶段的金相照片 冷变形量为38％的组织 580oC保温3秒后的组织 580oC保温4秒后的组织 580oC保温8秒后的组织 580oC保温15分后的组织 700oC保温10分后的组织 5. 再结晶晶粒大小的控制 形变量越大，再结晶形核率就越高，晶粒越细小。再结晶温度越高或保温时间越长，则晶粒越粗大。 形变强化和吸晶强化不适用于高温下使用的合金。对于冷变形金属焊接时也会出现晶粒长大的问题。 六、冷变形金属的回复和再结晶 6. 金属热加工 热加工是指于再结晶温度以上进行的压力加工，其特点如下： 1）在热加工过程中，同时进行形变强化和再结晶软化两个过程，一般不发生明显加工硬化现象。 2）热加工可改善铸态组织缺陷，形成纤维组织，使金属呈现各向异性。 六、冷变形金属的回复和再结晶 轧制 模锻 拉拔 六、冷变形金属的回复和再结晶 自由锻 六、冷变形金属的回复和再结晶 六、冷变形金属的回复和再结晶 改善铸态组织缺陷 出现纤维组织 可使铸态组织中的气孔、疏松及微裂纹焊合，提高金属致密度，某些高合金钢中的莱氏体和大块初生碳化物可被打碎并使其分布均匀等。 在热加工过程中铸态金属的偏析、夹杂物、第二相、晶界等逐渐沿变形方向延展，在宏观工件上勾画出一个个线条，这种组织也称为纤维组织。 金属的热加工特点 (1)合金具有非常细小的等轴晶粒的两相组织(晶粒的平均直径通常小于10μm)。 (2) 变形温度通常接近于该合金绝对熔点温度的0.5至0.65倍。 (3)通常需要较低的应变速度率。 7. 超塑性 第四章 金属材料的强化理论 4.1 形变强化 4.2 固溶强化 4.3 第二相强化 4.4 细晶强化 4.2 固溶强化 4.2 固溶强化 一、固溶强化现象 二、固溶强化的影响因素 三、固溶强化机理 4.2 固溶强化 1. 固溶强化现象 溶质原子溶入金属基体而形成固溶体，使金属的强度、硬度升高，塑性、韧性有所下降，这一现象称为固溶强化。 4.2 固溶强化 2 固溶强化的影响因素 溶质原子浓度