第3章塑性加工过程的组织性能变化.ppt

第3章??塑性加工过程的组织性能变化 §3.1 塑性加工中金属的组织与性能 §3.2 金属塑性变形的温度——速度效应 §3.3 形变热处理 §3. 1 塑性加工中金属的组织与性能 3. 1. 1 冷变形 3. 1. 2 热变形 3. 1. 3 塑性变形对固态相变的影响 3. 1. 1 冷变形 1．冷变形的概念 2．冷变形时金属显微组织的变化 3．冷变形时金属性能的变化 1. 冷变形的概念 变形温度低于回复温度，在变形中只有加工硬化作用而无回复与再结晶现象，通常把这种变形称为冷变形或冷加工。冷变形时金属的变形抗力较高，且随着所承受的变形程度的增加而持续上升，金属的塑性则随着变形程度的增加而逐渐下降，表现出明显的硬化现象。 2.冷变形时金属显微组织的变化 （1）纤维组织 多晶体金属经冷变形后，原来等轴的晶粒沿着主变形的方向被拉长。变形量越大，拉长的越显著。当变形量很大时，各个晶粒已不能很清楚地辨别开来，呈现纤维状，故称纤维组织。被拉长的程度取决于主变形图和变形程度。 （2）亚结构 随着冷变形的进行，位错密度迅速提高。经强烈冷变形后，可由原来退火状态的106~107/cm2增至1011~1012/cm2。经透射电子显微镜观察，这些位错在变形晶粒中的分布是很不均匀的。只有在变形量比较小或者在层错能低的金属中，由于位错难以产生交滑移和攀移，在位错可动性差的情况下，位错的分布才是比较分散和比较均匀的。在变形量大而且层错能较高的金属中，位错的分布是很不均匀的。纷乱的位错纠结起来，形成位错缠结的高位错密度区（约比平均位错密度高五倍），将位错密度低的部分分隔开来，好像在一个晶粒的内部又出现许多“小晶粒”似的，只是它们的取向差不大（几度到几分），这种结构称为亚结构。 （3）变形织构 多晶体塑性变形时，各个晶粒滑移的同时，也伴随着晶体取向相对于外力有规律的转动，使取向大体趋于一致叫做“择优取向”。具有择优取向的物体，其组织称为“变形织构”。 金属及合金经过挤压、拉拔、锻造和轧制以后，都会产生变形织构。塑性加工方式不同，可出现不同类型的织构。通常，变形织构可分为丝织构和板织构。 （4）晶内及晶间的破坏 在冷变形过程中不发生软化过程的愈合作用，因滑移（位错的运动及其受阻、双滑移、交叉滑移等），双晶等过程的复杂作用以及各晶粒所产生的相对转动与移动，造成了在晶粒内部及晶粒间界处出现一些显微裂纹、空洞等缺陷使金属密度减少，是造成金属显微裂纹的根源。 3. 冷变形时金属性能的变化 （1）物化性能 a. 密度 金属经冷变形后，晶内及晶冷变形后密度降至8. 886克/厘米3。相应的铜的密度是由8. 905克/厘米3，降至8. 89克/厘米3。 b. 电阻 晶间物质的破坏使晶粒直接接触、晶粒位向有序化、间出现了显微裂纹、裂口、空洞等缺陷致使金属的密度降低，电阻增大。 c. 化学稳定性 冷变形后，金属的残余应力和内能增加，从而使化学不稳定性增加，耐蚀性能降低。 除此之外，冷变形还可能改变磁性。如锌和铜，冷变形后可减少其抗磁性。高度冷加工后，铜可以变为顺磁性的金属，对顺磁性金属冷变形会降低磁化敏感性等等。 （2）力学性能 由于发生了晶内及晶间破坏，晶格产生了畸变以及出现第二、三类残余应力等，故经受冷变形后的金属及合金，其塑性指标随所承受的变形程度的增加而下降，在极限情况下可达到接近于完全脆性的状态。另外，由于晶格畸变、出现应力、晶粒的长大、细化以及出现亚结构等，金属的抗力指标则随变形程度的增加而提高。金属力学性能与变形程度的曲线称硬化曲线。 （3）织构与各向异性 金属材料经塑性变形以后，在不同加工方式下，会出现不同类型的织构。由于织构的存在而使金属呈现各向异性。 冷变形强化（加工硬化） 3. 1. 2 热变形 1．热变形的概念 2．热变形对金属组织性能的影响 3．热变形过程中的回复与再结晶 1. 热变形的概念 所谓热变形（又称热加工）是指变形金属在完全再结晶条件下进行的塑性变形。一般在热变形时金属所处温度范围是其熔点绝对温度的0. 75~0. 95倍，在变形过程中，同时产生软化与硬化，且软化进行的很充分，变形后的产品无硬化的痕迹。 与其它加工方法相比，如冷加工，具有自己一系列的优点，诸如： （1）金属在热加工变形时，变形抗力较低，消耗能量较少。 （2）金属在热加工变形时，其塑性升高，产生断裂的倾向性减小。 （3）与冷加工相比较，热加工变形一般不易产生织构。 （4）在生产过程中，不需要像冷加工那样的中间退火，从而可使生产工序简化，生产效率提高。 （5）热加工变形