1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第七章 金屬及合金的回復(fù)和再結(jié)晶7-1 用冷拔銅絲線制作導(dǎo)線，冷拔之后應(yīng)如何如理，為什么？答：應(yīng)采取回復(fù)退火（去應(yīng)力退火）處理：即將冷變形金屬加熱到再結(jié)晶溫度以下某一溫度，并保溫足夠時(shí)間，然后緩慢冷卻到室溫的熱處理工藝。原因：銅絲冷拔屬于再結(jié)晶溫度以下的冷變形加工，冷塑性變形會(huì)使銅絲產(chǎn)生加工硬化和殘留內(nèi)應(yīng)力，該殘留內(nèi)應(yīng)力的存在容易導(dǎo)致銅絲在使用過(guò)程中斷裂。因此，應(yīng)當(dāng)采用去應(yīng)力退火使冷拔銅絲在基本上保持加工硬化的條件下降低其內(nèi)應(yīng)力（主要是第一類內(nèi)應(yīng)力），改善其塑性和韌性，提高其在使用過(guò)程的安全性。7-2 一塊厚純金屬板經(jīng)冷彎并再結(jié)晶退火后，試畫出截面上的顯微組織示意圖。

2、答：解答此題就是畫出金屬冷變形后晶粒回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大過(guò)程示意圖（可參考教材P195，圖7-1）7-3 已知W、Fe、Cu的熔點(diǎn)分別為3399、1538和1083，試估算其再結(jié)晶溫度。答：再結(jié)晶溫度：通常把經(jīng)過(guò)嚴(yán)重冷變形（變形度在70%以上）的金屬，在約1h的保溫時(shí)間內(nèi)能夠完成超過(guò)95%再結(jié)晶轉(zhuǎn)變量的溫度作為再結(jié)晶溫度。1、金屬的最低再結(jié)晶溫度與其熔點(diǎn)之間存在一經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式：T再Tm，對(duì)于工業(yè)純金屬來(lái)說(shuō)：值為0.35-0.4，取0.4計(jì)算。2、應(yīng)當(dāng)指出，為了消除冷塑性變形加工硬化現(xiàn)象，再結(jié)晶退火溫度通常要比其最低再結(jié)晶溫度高出100-200。如上所述取T再=0.4Tm，可得：W再=3399&

3、#215;0.4=1359.6Fe再=1538×0.4=615.2Cu再=1083×0.4=433.27-4 說(shuō)明以下概念的本質(zhì)區(qū)別：1、一次再結(jié)晶和二次在結(jié)晶。2、再結(jié)晶時(shí)晶核長(zhǎng)大和再結(jié)晶后的晶粒長(zhǎng)大。答：一次再結(jié)晶和二次在結(jié)晶。定義一次再結(jié)晶：冷變形后的金屬加熱到一定溫度，保溫足夠時(shí)間后，在原來(lái)的變形組織中產(chǎn)生了無(wú)畸變的新的等軸晶粒，位錯(cuò)密度顯著下降，性能發(fā)生顯著變化恢復(fù)到冷變形前的水平，稱為（一次）再結(jié)晶。它的實(shí)質(zhì)是新的晶粒形核、長(zhǎng)大的過(guò)程。二次再結(jié)晶：經(jīng)過(guò)劇烈冷變形的某些金屬材料，在較高溫度下退火時(shí)，會(huì)出現(xiàn)反常的晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象，即少數(shù)晶粒具有特別大的長(zhǎng)大能力，逐步吞食

4、掉周圍的小晶粒，其最終尺寸超過(guò)原始晶粒的幾十倍或上百倍，比臨界變形后的再結(jié)晶晶粒還要粗大得多，這個(gè)過(guò)程稱為二次再結(jié)晶。二次再結(jié)晶并不是晶粒重新形核和長(zhǎng)大的過(guò)程，它是以一次再結(jié)晶后的某些特殊晶粒作為基礎(chǔ)而異常長(zhǎng)大，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)它是特殊條件下的晶粒長(zhǎng)大過(guò)程，并非是再結(jié)晶過(guò)程。本質(zhì)區(qū)別：是否有新的形核晶粒。再結(jié)晶時(shí)晶核長(zhǎng)大和再結(jié)晶后的晶粒長(zhǎng)大。定義再結(jié)晶晶核長(zhǎng)大：是指再結(jié)晶晶核形成后長(zhǎng)大至再結(jié)晶初始晶粒的過(guò)程。其長(zhǎng)大驅(qū)動(dòng)力是新晶粒與周圍變形基體的畸變能差，促使晶核界面向畸變區(qū)域推進(jìn)，界面移動(dòng)的方向，也就是晶粒長(zhǎng)大的方向總是遠(yuǎn)離界面曲率中心，直至所有畸變晶粒被新的無(wú)畸變晶粒代替。再結(jié)晶后的晶粒長(zhǎng)大：是指再

5、結(jié)晶晶核長(zhǎng)大成再結(jié)晶初始晶粒后，當(dāng)溫度繼續(xù)升高或延長(zhǎng)保溫時(shí)間，晶粒仍然繼續(xù)長(zhǎng)大的過(guò)程。此時(shí)，晶粒長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力是晶粒長(zhǎng)大前后總的界面能的差，界面移動(dòng)的方向，也就是晶粒長(zhǎng)大的方向都朝向晶界的曲率中心，直至晶界變成平面狀，達(dá)到界面能最低的穩(wěn)定狀態(tài)。本質(zhì)區(qū)別：長(zhǎng)大驅(qū)動(dòng)力不同長(zhǎng)大方向不同，即晶界的移動(dòng)方向不同。7-5 分析回復(fù)和再結(jié)晶階段空位與位錯(cuò)的變化及其對(duì)性能的影響。答：回復(fù)階段：回復(fù)：是指冷塑性變形的金屬在加熱時(shí)，在光學(xué)顯微組織發(fā)生改變前（即再結(jié)晶晶粒形成前）所產(chǎn)生的某些亞結(jié)構(gòu)和性能的變化過(guò)程。空位和位錯(cuò)的變化及對(duì)性能的影響：回復(fù)過(guò)程中，空位和位錯(cuò)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，從而改變了他們的數(shù)量和組態(tài)。低溫回復(fù)時(shí)，

6、主要涉及空位的運(yùn)動(dòng)。空位可以移至表面、晶界或位錯(cuò)處消失，也可以聚集形成空位對(duì)、空位群，還可以與間隙原子相互作用而消失，總之空位運(yùn)動(dòng)的結(jié)果使空位密度大大減小。電阻率對(duì)空位密度比較敏感，因此其數(shù)值會(huì)有顯著下降。而力學(xué)性能對(duì)空位的變化不敏感，沒(méi)有變化。中溫回復(fù)時(shí)，主要涉及位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。由于位錯(cuò)滑移會(huì)導(dǎo)致同一滑移面上異號(hào)位錯(cuò)合并而相互抵消，位錯(cuò)密度略有下降，但降低幅度不大，力學(xué)性能變化不大。高溫回復(fù)時(shí)，主要涉及位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。位錯(cuò)不但可以滑移、而且可以攀移，發(fā)生多邊化，使錯(cuò)密度有所降低，降低系統(tǒng)部分內(nèi)應(yīng)力，從而使硬度、強(qiáng)度略有下降，塑性、韌性得到改善。綜上，回復(fù)過(guò)程可以使冷塑性變形的金屬在基本保持加工硬化的

7、狀態(tài)下降低其內(nèi)應(yīng)力（主要是第一類內(nèi)應(yīng)力），減輕工件的翹曲和變形，降低電阻率，提高材料的耐蝕性并改善其塑性和韌性，提高工件使用時(shí)的安全性。再結(jié)晶階段：再結(jié)晶：冷變形后的金屬加熱到一定溫度，保溫足夠時(shí)間后，在原來(lái)的變形組織中產(chǎn)生了無(wú)畸變的新的等軸晶粒，位錯(cuò)密度顯著下降，性能也發(fā)生顯著變化并恢復(fù)到冷變形前的水平。空位和位錯(cuò)的變化及對(duì)性能的影響：再結(jié)晶階段主要是位錯(cuò)發(fā)生滑移、攀移和多邊化，新的無(wú)畸變晶粒形成，位錯(cuò)密度顯著下降，因塑性變形而造成的內(nèi)應(yīng)力可完全被消除，促使硬度和強(qiáng)度顯著下降，塑性和韌性得到明顯提高。7-6 何謂臨界變形度？在工業(yè)生產(chǎn)中有何實(shí)際意義。答：臨界變形度：金屬在冷塑性變形時(shí)，當(dāng)變形

8、度達(dá)到某一數(shù)值（一般金屬均在2%-10%范圍內(nèi)）時(shí)，再結(jié)晶后的晶粒變得特別粗大。這是由于此時(shí)的變形度不大，晶核長(zhǎng)大線速度和形核率的比值很大，因此得到特別粗大的晶粒。把對(duì)應(yīng)得到特別粗大晶粒的變形度稱為臨界變形度。實(shí)際意義：通常，粗大的晶粒對(duì)金屬的力學(xué)性能十分不利，降低力學(xué)性能指標(biāo)，因此在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)避免在臨界變形度范圍內(nèi)進(jìn)行壓力加工。但是，有時(shí)為了某種特殊目的，需要得到粗晶粒鋼時(shí)，例如用于制造電機(jī)或變壓器的硅鋼來(lái)說(shuō)，晶粒越粗大越好（磁滯損耗小，效應(yīng)高），可以利用這種現(xiàn)象，制取粗晶粒甚至單晶。7-7 一塊純錫板被槍彈擊穿，經(jīng)再結(jié)晶退火后，彈孔周圍的晶粒大小有何特征，并說(shuō)明原因。答：彈孔周圍晶粒

9、大小特征：晶粒大小隨距彈孔的距離產(chǎn)生梯度變化，即距離彈孔距離越近晶粒越細(xì)，距離越遠(yuǎn)晶粒越大，并且在某一距離處（變形量處于臨界變形量范圍內(nèi)），出現(xiàn)特別粗大晶粒組織。原因：錫板被槍彈擊穿產(chǎn)生的彈孔相當(dāng)于彈孔處產(chǎn)生了劇烈的冷塑性變形，且距離彈孔越近則變形越劇烈。對(duì)冷塑性變形的金屬進(jìn)行再結(jié)晶退火，則冷變形的晶粒必然要發(fā)生再結(jié)晶，且再結(jié)晶后的晶粒大小與變形度密切相關(guān)，這是因?yàn)殡S著變形度的增加，形變儲(chǔ)存能增加，再結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力增加，形核率N和晶粒長(zhǎng)大線速度G同時(shí)增加，但G/N的比值減小，使再結(jié)晶的晶粒隨變形度增加而變細(xì)。然而，當(dāng)變形度在某一臨界變形度范圍內(nèi)（一般金屬在2%-10%范圍內(nèi)），由于變形度不大，G/

10、N的比值很大，使再結(jié)晶的晶粒特別粗大。7-8 某廠對(duì)高錳鋼制碎礦機(jī)顎板進(jìn)行固溶處理時(shí)，經(jīng)1100加熱后，用冷拔鋼絲繩吊掛，由起重吊車送往淬火水槽。行至途中，鋼絲繩突然斷裂。這條鋼絲繩是新的，事先經(jīng)過(guò)檢查，并無(wú)瑕疵。試分析鋼絲繩斷裂原因。答：原因：按題中所述鋼絲繩的質(zhì)量沒(méi)有問(wèn)題，那么鋼絲繩發(fā)生斷裂則必然使是由于所吊顎板重力對(duì)鋼絲繩產(chǎn)生的應(yīng)力超過(guò)了鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度造成的。在吊運(yùn)過(guò)程中顎板對(duì)鋼絲繩產(chǎn)生的應(yīng)力沒(méi)有變化，那么發(fā)生變化的則必然是鋼絲繩的強(qiáng)度。由題述，該鋼絲繩是冷拔而成，及結(jié)果冷塑性變形而成，必然產(chǎn)生了加工硬化現(xiàn)象。由于顎板經(jīng)過(guò)1100加熱固溶處理，所以在吊運(yùn)過(guò)程中，高溫顎板對(duì)冷拔鋼絲繩起到

11、了加熱作用，當(dāng)鋼絲繩溫度超過(guò)其再結(jié)晶溫度時(shí)，則會(huì)發(fā)生再結(jié)晶現(xiàn)象，導(dǎo)致鋼絲繩強(qiáng)度顯著下降，致使顎板重力對(duì)鋼絲繩產(chǎn)生的應(yīng)力超過(guò)了鋼絲繩的強(qiáng)度，導(dǎo)致鋼絲繩斷裂。7-9 設(shè)有一楔形板坯結(jié)果冷軋后得到相同厚度的板材，然后進(jìn)行再結(jié)晶退火，試問(wèn)該板材的晶粒大小是否均勻？答：不均勻原因：1、對(duì)冷塑性變形的金屬進(jìn)行再結(jié)晶退火，則冷變形的晶粒必然要發(fā)生再結(jié)晶，且再結(jié)晶后的晶粒大小與變形度密切相關(guān)，這是因?yàn)殡S著變形度的增加，形變儲(chǔ)存能增加，再結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力增加，形核率N和晶粒長(zhǎng)大線速度G同時(shí)增加，但G/N的比值減小，使再結(jié)晶的晶粒隨變形度增加而變細(xì)。2、此外，當(dāng)變形度在臨界變形度范圍內(nèi)（一般金屬在2%-10%范圍內(nèi)），

12、由于變形度不大，G/N的比值很大，使再結(jié)晶的晶粒特別粗大。3、由題述，是由厚度不一的楔形板冷變形成相同厚度的板材，則板材的不同位置的變形度必然不同，所以再結(jié)晶后的晶粒大小也必然不同。7-10 金屬材料在熱加工時(shí)為了獲得細(xì)小晶粒組織，應(yīng)該注意一些什么問(wèn)題？答：熱加工是在高于再結(jié)晶溫度以上的塑性變形過(guò)程，塑性變形引起的加工硬化和回復(fù)再結(jié)晶引起的軟化幾乎同時(shí)進(jìn)行。所以，在熱加工時(shí)為了獲得細(xì)小晶粒我覺得應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：變形程度。變形度越大則再結(jié)晶晶粒的尺寸越小，同時(shí)要避開臨界變形度范圍，防止產(chǎn)生粗大晶粒。熱加工的溫度。即再結(jié)晶溫度，再結(jié)晶溫度越高，再結(jié)晶的晶粒越大，而且易于引起二次再結(jié)晶，得到異常粗大的晶粒組織。變形速度。增大變形速度，可推遲再結(jié)晶，并提高再結(jié)晶轉(zhuǎn)變速度，細(xì)化晶粒。熱加工后的冷卻。冷卻速度過(guò)慢，會(huì)造成晶粒粗大。原始晶粒的大小。這是因?yàn)?/p>