1、第六章第六章 金屬及合金的塑性變形金屬及合金的塑性變形r金屬在外力作用下的變形過程分為： 彈性變形、彈塑性變形、斷裂三個連續階段r研究金屬的受力變形特性，一般采用拉伸實驗測得的應力應力-應變曲線應變曲線r工程應用中,應力和應變分別按下式計算: 第一節金屬的變形特性第一節金屬的變形特性0AP00LLL-載荷;0-試樣的原始截面積;-試樣變形后的長度;0-試樣的原始標距長度；r 低碳鋼的應力-應變曲線r 低碳鋼變形過程的分析e：彈性極限彈性極限 e：試樣處于彈性變形階段s：屈服極限（屈服強度屈服極限（屈服強度) 0.2：條件屈服強度（金屬的殘余應變量達到0.2 時的應力）； s：進入均勻的塑性變形

2、階段b：強度極限（抗拉強度）強度極限（抗拉強度） b：發生不均勻的塑性變形k：斷裂強度斷裂強度 k：試樣斷裂強度指標：強度指標：彈性極限e: 材料能保持彈性變形時的最大應力屈服強度(屈服極限)s:材料產生屈服時的應力抗拉強度(強度極限) b:材料在拉斷前所能承受的最大應力斷裂強度k:材料對塑性變形的極限抗力塑性指標：塑性指標：延伸率: 斷裂后試樣標距長度的相對伸長值.斷面收縮率 : 斷裂后試樣截面相對收縮值.%10000LLLk%10000AAAkr 幾個機械性能指標r 彈性變形彈性變形：定義：定義：金屬受力發生變形，當外力去除，立即恢復原狀的變形，叫做彈性變形.特點：特點： 變形是可逆的；

3、彈性應變很小； 應力與應變成正比,符合虎克定律： 正應力= ; 切應力 =G 其中,:正彈性模量；:切彈性模量； :正應變； :切應變 可寫為: =/ 和 G = /第二節單晶體的塑性變形第二節單晶體的塑性變形r塑性變形：塑性變形： 物體的外形尺寸發生了永久變化的變形r塑性變形的方式塑性變形的方式:滑移滑移：(塑性變形的最基本方式) 晶體的一部分沿著一定的晶面和晶向相對于另一部分作相對的滑動.孿生孿生: 晶體的一部分沿著一定的晶面和晶向相對于另一部分作均勻的切變,形成孿晶,這個過程稱為孿生.r 分析分析如圖a，外力P在一定晶面上分解為兩種應力：平行于該晶面的切應力 和垂直于該晶面的正應力 如圖

4、b，正應力只能引起晶格的彈性伸長（由cc,aa）,或進一步使晶體發生斷裂(正斷)如圖c，切應力使晶格發生彈性扭曲，晶格遷移到新的位置，造成滑移.如圖d，通過大量晶面的滑移，最終使試樣被拉長變細，這樣產生的變形叫滑移變形；1、滑移帶與滑移線、滑移帶與滑移線1.2 滑移的晶體學特征滑移的晶體學特征r滑移面：滑移面：能夠發生滑移的晶面叫之.r滑移方向：滑移方向：在滑移面上能夠進行滑移的方向叫之r滑移系：滑移系：晶體中一個滑移面和其上的一個滑移方向組成一個滑移系.滑移系表示金屬晶體在發生滑移時, 滑移動作可能采取的空間位向.其他條件相同時,金屬晶體中滑移系越多,滑移時可供采用的空間位向也越多,該金屬的

5、塑性也越好r 幾種常見金屬的滑移面與滑移方向幾種常見金屬的滑移面與滑移方向r 特點：特點：1、滑移面為原子排列最密的晶面，滑移方向為滑移面為原子排列最密的晶面，滑移方向為原子排列最密的晶向原子排列最密的晶向 原因原因:在晶體的原子密度最大的晶面上，原子間的結合力最強，而面與面之間的距離卻最大，所以密排晶面之間的原子間結合力最弱，滑移的阻力最小，最易于滑移；同樣，對于原子排列最密的晶向,原子列間距離最大,結合力最弱,滑動時阻力最小,最易于滑移.2、滑移方向對塑性的作用大于滑移面滑移方向對塑性的作用大于滑移面. 原因原因:金屬塑性不僅取決于滑移系的多少,還與滑移面上原子的密排程度和滑移方向的數目有

6、關.故fcc金屬(鋁銀)的塑性最好,bcc(鐵)次之,hcp最差 1.3 滑移的滑移的臨界分切應力臨界分切應力 定義：定義：使滑移系開始啟動所需的最小分切應力 以圓柱形金屬單晶體試樣為例：以圓柱形金屬單晶體試樣為例：n設柱體橫截面積為，受軸向拉力的作用,滑移面法線與的夾角為 , 滑移方向與的夾角為,則滑移面面積為/cos ,在滑移方向的分力為cos.則外力在滑移方向分切應力則外力在滑移方向分切應力為為:coscoscoscosAFAF當外力F增加，使某一滑移系上的分切應力達到某一臨界值，滑移開始進行，在宏觀上金屬開始屈服，有：F/A= s （屈服極限）這種在給定滑移系上開始滑移所需的分切應力稱

7、為臨界分切應力，用 k表示。只有當 = k時,才能開始滑移.coscoscoscosAFAF分切應力r coscos 的變化的變化coscos 為取向因子, 其變化范圍：滑移面法線、滑移方向和外力軸處于同一平面時,有 =90 , 則coscos =(1/2)sin2 當45時, coscos 0.5 , 最大，最有利于滑移，稱為軟取向(取向因子較大的位向).當0或90時,即外力與滑移面垂直或平行時,coscos 0，0，無論施加多大外力也不能發生滑移,這種取向稱硬取向(取向因子較小的位向) 小于或大于45,都不利于滑移.1.4 滑移時晶體的轉動：滑移時晶體的轉動：以只有一個滑移面的密排六方金屬

8、為例進行分析:晶體在拉伸力F作用下產生滑移.n設不受夾頭限制,滑移面的滑移方向保持不變,則拉伸軸的取向必不斷變化.(a.b)n但實際肯定有夾頭固定限制,拉伸軸方向不能改變, 則晶體取向就會不斷發生變化(c) . 力求使滑移面轉到與外力平行的方向。角增大為 ，, 角減小,即拉伸軸與滑移方向的夾角不斷減小,造成了晶體位向的改變u如圖，1和2組成力偶使滑移面向外力軸轉.1和2組成力偶使晶體滑移u當外力作用在滑移面上的最大切應力與滑移方向不一致時，還會產生以滑移面法線方向為軸的轉動.u此時,切應力1和2分解為滑移方向和垂直于滑移方向的分切應力.u其中,垂直滑移方向的分切應力b及b,組成的力偶將使滑移方

9、向轉向最大切應力方向.u 同理，在壓縮時也發生轉動，滑移面力求轉到與壓力軸垂直的方向,如圖. 晶體的轉動使和角發生變化,取向因子改變,導致r 具有一個滑移系的晶體具有一個滑移系的晶體,產生產生幾何軟化：由于滑移和轉動，使原來不利于滑移的晶面轉到有利于滑移的方向上,（滑移面的法向與外力軸的夾角接近45），從而有利于滑移進行,這種現象稱之.幾何硬化：由于滑移和轉動，使原來有利于滑移的晶面轉到不利于滑移的方向上，（滑移面的法向與外力軸的夾角遠離45），從而使滑移越來越困難,這種現象稱之.r具有多組滑移系的晶體,產生多滑移多滑移1.6 滑移的位錯機制：滑移的位錯機制：1.6.1位錯的運動與晶體的滑移：

10、位錯的運動與晶體的滑移：r問題：問題：實際金屬晶體滑移時所需的臨界切應力K遠小于理想晶體的K，為什么？r回答回答:n實際晶體中存在位錯,晶體的滑移是通過位錯在切應力的作用下沿著滑移面逐步移動的結果 .如圖n滑移實際是源源不斷的位錯沿著滑移面的運動.如圖n位錯沿滑移面的運動只需要很小的切應力即可實現，因此,實際滑移的K遠小于理論計算的K.1.6.2位錯的增殖：位錯的增殖：n問題：問題：形成一條滑移線需要上千個位錯,晶體塑性變形時產生大量滑移帶,需要為數極多的位錯，晶體中有如此大量的位錯嗎？滑移是位錯掃過滑移面并移出晶體表面造成的.隨著塑性變形的進行，晶體中的位錯數目是否會越來越少，形成無位錯的理

11、想晶體？n回答：回答：通過塑性變形，晶體中位錯數目會顯著增多n原因原因:變形過程中,晶體中存在不斷增殖的位錯源n位錯增殖機制：位錯增殖機制：弗蘭克瑞德位錯源r 最終，最終，在切應力作用下, 位錯線段DD變為一個重結的 DD位錯線段和一個封閉的位錯環 動動 畫畫r增殖機制總結：增殖機制總結：u 在切應力作用下, 位錯線段DD變為一個重結的 DD位錯線段和一個封閉的位錯環u隨著外力繼續作用, 以上過程不斷重復,不斷產生新的位錯環,晶體中便產生大量位錯環.u一個位錯環移出晶體,晶體沿滑移面產生一個原子間距的位移；大量位錯環逐個移出晶體,晶體就不斷產生滑移,并在表面形成許多滑移臺階.r 晶體滑移的實質

12、：晶體滑移的實質：u不斷的消耗位錯，不斷產生新位錯的過程.u晶體的滑移,實際上是源源不斷的位錯沿著滑移面的運動.r塞積：塞積：當位錯運動遇到障礙物（固定位錯、雜質粒子、晶界等）的阻礙時，領先的位錯在障礙物前被阻止，后續的位錯被堵塞，這種現象叫做位錯的塞積；r塞積的結果：塞積的結果：形成位錯的平面塞積群,并在障礙物前端形成高度應力集中，如圖 動動 畫畫u 塞積處產生的應力集中塞積處產生的應力集中為：為：0 其中,：塞積在障礙處產生的應力集中； 0：在滑移方向的分切應力值； ：位錯塞積群的位錯數； :障礙物至位錯源的距離u 位錯塞積群的位錯數n與障礙物至位錯源的距 離成正比.u 因此， 應力集中

13、；u 合金中的位錯塞積；合金中的位錯塞積；第三節第三節 多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形r多晶體與單晶體塑性變形的相同點多晶體與單晶體塑性變形的相同點: 每個晶粒的塑性變形仍以滑移、孿生方式進行；r多晶體與單晶體塑變過程的不同點多晶體與單晶體塑變過程的不同點:(復雜)n多晶體塑變受晶界阻礙和位向不同的晶粒的影響；n任一個晶粒的塑變都不是處于獨立的自由變形狀態,需要周圍晶粒同時發生變形來配合，以保持晶粒間的結合和整個物體的連續性。n原因原因:(多晶體的特點多晶體的特點) 相鄰晶粒位向不同；各晶粒間存在晶界；r多晶體的塑性變形過程多晶體的塑性變形過程的特點的特點n各晶粒變形的不同時性. 隨外力增加

14、，對位向有利的晶粒，其滑移系的分切應力首先達到臨界值，開始塑變。相鄰晶粒位向不同，先變形晶粒滑移面的運動位錯在晶界處受阻，形成位錯的平面塞積群，造成很大應力集中。n各晶粒變形的相互協調性. 多晶體中晶粒彼此相鄰，鄰近晶粒必須相互配合，多個滑移系同時滑移,協調變形,以保持晶體連續性.n多晶體變形的不均勻性多晶體變形的不均勻性. 由于晶界及相鄰晶粒位向不同, 晶粒之間及晶粒內部變形都是不均勻的.如圖r 晶粒大小對塑性變形的影響晶粒大小對塑性變形的影響 1.晶粒越細小晶粒越細小, 強化效果越好強化效果越好舉例：舉例：Zn多晶體的強度顯著高于單晶體原因：原因：晶界和相鄰晶粒位向差阻礙了位錯運動。 多晶

15、體晶界多，晶粒越小，強化效果好。晶界強化晶界強化:用細化晶粒增加晶界, 提高金屬強度的方法稱為晶界強化. r晶粒平均直徑晶粒平均直徑d與屈服強度與屈服強度s s關系關系（霍爾-配奇公式） s s = =0 0+kd+kd-1/2-1/2 0:常數,單晶體金屬的屈服強度； k：常數;表示晶界對強度的影響程度； d:多晶體中各晶粒的平均直徑r看出看出: : 晶粒越細小晶粒越細小, 屈服強度越高屈服強度越高( d,s)r原因原因:晶粒越細小,位錯源到晶界的距離L小,發放的位錯數目n少, 應力集中小, 發生塑變機會少,s高;晶粒越大,相反: 應力集中 ,位錯塞積造成大的應力集中, 周圍晶粒易發生塑變,

16、s低.0ns s = =0 0+kd+kd-1/2-1/22.晶粒越細小晶粒越細小, 塑韌性越好塑韌性越好.原因：原因：晶粒越細小，單位面積的晶粒數目多，有利于變形的取向多.晶粒越細小，晶內和晶界的應變差異小，變形均勻，引起的應力集中小，不易開裂.晶粒越細小，晶界多，且曲折，不利于裂紋的產生和傳播.綜上,細晶粒具有強度高,塑、韌性好的綜合機械性能,故生產中希望得到細小均勻晶粒組織.第四節第四節 合金的塑性變形合金的塑性變形合合 金金固溶體合金固溶體合金（單相合金）固溶體合金第二相固溶體合金第二相(多相合金)以基體金屬為基的單相固溶體各組元形成的化合物或另一種固溶體以基體金屬為基的單相固溶體1、

17、單相固溶體合金的塑性變形、單相固溶體合金的塑性變形r與多晶體純金屬的基本相同與多晶體純金屬的基本相同,但產生固溶強化但產生固溶強化.n 固溶強化固溶強化:由于固溶體中溶質原子的存在,使其塑性變形抗力增加,強度、硬度增高,塑韌性下降的現象n固溶強化是提高金屬機械性能的重要途徑.r原因：原因：n固溶體發生晶格畸變,阻礙滑移面上位錯運動.n溶質原子在位錯線附近偏聚，形成“柯氏氣團柯氏氣團”,對位錯有釘扎作用，使位錯運動的阻力增大,增加了塑性變形抗力. 置換固溶體置換固溶體 間隙固溶體間隙固溶體a)R溶質R溶劑 b) R溶質R溶劑 c)間隙固溶體 柯氏氣團對位錯起釘扎作用柯氏氣團對位錯起釘扎作用r 固

18、溶強化規律固溶強化規律在固溶體溶解度范圍內，濃度越大，強化效果越大；溶質原子與溶劑原子的尺寸相差越大，則造成的晶格畸變越大，強化效果越大；形成間隙固溶體的溶質元素的強化作用大于形成置換固溶體的溶質元素；溶質原子與溶劑原子的價電子數相差越大，強化作用越大；2、多相合金的塑性變形、多相合金的塑性變形r合金中兩相的性能相近合金中兩相的性能相近 合金中兩相含量相差不大,且二者變形能力相近,則合金變形性能為兩相的平均值. 式中，和:兩相的強度極限； 和:兩相的體積分數；r 合金中合金中兩相的性能差別較大兩相的性能差別較大 1、硬脆的第二相呈連續網狀分布于塑性相晶界、硬脆的第二相呈連續網狀分布于塑性相晶界

19、 情況惡劣，脆性相在空間把塑性相分割開, 使其變形能力無法發揮,合金脆性增加,塑韌性和強度下降.2、脆性的第二相呈片層狀分布于塑性相基體、脆性的第二相呈片層狀分布于塑性相基體 強度、硬度比純金屬高得多，塑、韌性有所下降，但不致使之脆化。（如珠光體） 3、脆性的第二相呈顆粒狀分布于基體、脆性的第二相呈顆粒狀分布于基體顆粒狀脆性第二相對位錯的阻礙作用小于片狀，故強度、硬度降低，塑韌性升高.顆粒狀硬脆第二相呈彌散粒子均勻分布于塑性基體,會顯著提高合金強度. 原因原因: :細小彌散第二相粒子與位錯交互作用兩種強化機制：兩種強化機制：切過機制與繞過機制 圖圖6-28 位錯繞過第二相粒子示意圖位錯繞過第二

20、相粒子示意圖繞過機制：繞過機制：第二相為堅硬粗大質點,位錯線將繞過該粒子運動(彌散強化).位錯繞過時所需切應力：Gb 動動 畫畫切過機制：切過機制：第二相為軟質點,運動位錯將切過粒子與基體一起變形(沉淀強化) 含銅鋼時效強化峰的TEM形貌(彌散分布的銅粒子)第五節第五節 塑性變形對金屬組織和性能的影響塑性變形對金屬組織和性能的影響1、對組織的影響、對組織的影響r顯微組織顯微組織 晶粒外形變化.如圖如圖 r亞結構亞結構 位錯密度增加,亞結構細化.如圖如圖r變形織構變形織構n定義定義:由于塑性變形,使晶粒具有擇優取向的組織n分類分類:絲織構和板織構n特點：特點：使材料出現各向異性； 優點:Al箔電

21、容器. 缺點:“制耳”現象.如圖2、對性能的影響、對性能的影響r產生加工硬化產生加工硬化n定義：定義：隨著變形程度的增加，金屬的強度、硬度增加，塑性、韌性下降的現象；n原因：原因：位錯密度的增加,使位錯運動阻力,變形抗力.位錯之間交互作用，產生割階，纏結等n優點：優點：提高材料的強度：使材料變形均勻.n缺點：缺點：阻礙塑變進行r其他影響其他影響、對不能通過熱處理提高強度 的材料，可利用此法；、提高零件在使用中的安全性、某些工件或半成品成型的重 要因素；3、塑性變形的殘余應力：、塑性變形的殘余應力：r分類分類n宏觀內應力（第一類內應力）：宏觀內應力（第一類內應力）：由于金屬工件或材料各部分的宏觀

22、變形不均勻引起，其平衡范圍是物體的整個體積；n微觀內應力（第二類內應力）：微觀內應力（第二類內應力）：由于各晶粒或各亞晶粒之間的變形不均勻而產生的，其平衡范圍為幾個晶粒或幾個亞晶粒；n點陣畸變（第三類內應力）：點陣畸變（第三類內應力）：由于塑變使點陣發生畸變，其作用范圍在幾十至幾百納米范圍r影響影響 使工件產生變形、開裂和應力腐蝕第七章第七章 金屬及合金的回復與再結晶金屬及合金的回復與再結晶r金屬及合金塑性變形后：金屬及合金塑性變形后：晶粒外形發生變化；組織結構發生變化；性能發生變化(強度、硬度升高，塑韌性下降)這給進一步的冷成形加工帶來困難.r因此，常需將金屬加熱進行退火處理，通過回復與再結

23、晶過程使其性能向塑變前狀態轉變，即塑韌性提高，強度、硬度下降。r 塑變后的金屬及合金在退火時的變化塑變后的金屬及合金在退火時的變化n退火：退火：將金屬材料加熱到一定溫度，保溫一定時間，然后緩冷到室溫的操作；n目的：目的：改變金屬材料內部的組織結構，獲得要求的性能。n儲存能是轉變的驅動力儲存能是轉變的驅動力r退火過程退火過程(3個階段):回復、再結晶、晶粒長大r本章內容本章內容: :回復,再結晶,晶粒長大空位：空位：比例較小位錯：位錯：8090n儲存能：儲存能：塑性變形時，外加能量儲存在形變金屬內部的能量.n儲存形式儲存形式:彈性應變和增加晶體缺陷的形式彈性應變能：彈性應變能：312畸變能：畸變

24、能：r 儲存能是轉變的驅動力儲存能是轉變的驅動力u 儲存能儲存能u 儲存能使塑變后金屬材料的自由能升高，處于 熱力學上不穩定的亞穩狀態. 第二節第二節 回復回復r定義：定義： 冷塑性變形的金屬在加熱時，新晶粒（再結晶晶粒）出現以前，某些亞結構和性能發生變化的過程。r特點特點:退火處理時，組織和性能變化的早期階段.加熱溫度不太高，原子擴散能力較低，顯微組織無明顯變化，只是物理、化學性能部分恢復到變形前狀態。r驅動力：驅動力：儲存能r回復機理：回復機理：(點缺陷和位錯發生運動)溫度溫度機制機制注釋注釋低溫低溫點缺陷移至晶界或位錯處消失點缺陷移至晶界或位錯處消失點缺陷彼此對消或結合點缺陷彼此對消或結

25、合加熱溫度低，加熱溫度低，原子活動能力原子活動能力小小中溫中溫位錯纏結內的位錯重新排列位錯纏結內的位錯重新排列異號位錯相消異號位錯相消亞晶長大亞晶長大加熱溫度升高，加熱溫度升高，位錯可以滑移位錯可以滑移運動；運動；高溫高溫位錯攀移位錯攀移亞晶合并亞晶合并多邊化多邊化位錯不但可以位錯不但可以滑移還可以攀滑移還可以攀移移r解釋：解釋：位錯的攀移：位錯的攀移：刃位錯沿與柏氏矢量（滑移面）相垂直的方向運動；如圖. Note：攀移必須通過空位和原子的擴散實現，室溫下很難進行。只有在較高溫度下，原子擴散能力足夠大時，才容易進行。亞晶長大：（亞晶長大：（亞結構變化）;金屬在冷塑性變形后，形成胞狀亞結構，胞內

26、位錯密度低,胞壁位錯密度高.;回復退火時，空位密度下降，胞內位錯向胞壁滑移，與胞壁異號位錯抵消,位錯密度下降。;回復進行,胞壁位錯形成低能位錯網絡,胞壁變為亞晶界,亞晶粒通過亞晶界遷移而長大.多邊化：多邊化： 冷變形后，晶體中同號刃位錯在滑移面塞積,導致晶格彎曲.退火時，通過位錯的滑移和攀移，同號刃位錯沿垂直滑移面的方向排列成小角度亞晶界，叫多邊化；如圖r回復退火特點：回復退火特點： 加熱溫度不高，使冷加工件在保持加工硬化的狀態下，降低內應力，減輕工件的變形，降低電阻率，提高材料的耐蝕性，改善塑韌性。r應用應用: 對于深沖件、鑄件、焊接件、機加工件，需進行回復退火（去應力退火），以避免冷加工殘

27、余內應力（第一類內應力）可能引起的變形開裂。 第三節第三節 再結晶再結晶r定義：定義： 冷變形后的金屬加熱到一定溫度之后，在原來的變形組織中重新產生了無畸變的新晶粒（等軸晶粒），性能也發生了明顯變化，并恢復到完全軟化狀態，這個過程叫再結晶.r驅動力：驅動力：冷變形產生的儲存能.r特點特點: : 經過再結晶，金屬材料的強度、硬度下降，塑性、韌性上升，又可繼續對材料進行塑性變形.r 再結晶過程示意圖再結晶過程示意圖看出看出: :r再結晶并非簡單恢復到變形前組織的過程r也是形核和長大的過程；r再結晶與重結晶的異同再結晶與重結晶的異同n相同：相同：兩者都經歷了形核與長大兩個階段；n相異：相異： 再結晶

28、前后各晶粒的晶格類型不變，成分不變，再結晶只是一種組織的轉變，并不是相變. 重結晶發生了晶格類型的變化,是相變；r再結晶的形核與長大：再結晶的形核與長大：1.形核：形核： 實驗表明,再結晶形核在塑變引起的最大畸變處形成，回復階段的多邊形化為再結晶形核做了準備。n亞晶形核機制亞晶形核機制:(變形度較大時發生) 回復階段，塑變形成的胞狀組織經多邊形化后變為亞晶，有些亞晶長大，成為再結晶的晶核.n晶界凸出形核機制晶界凸出形核機制:(變形度較小時發生) 變形度小,使得金屬變形很不均勻，回復退火后亞晶粒大小不同。再結晶退火時，晶界中某一段向亞晶粒細小位錯密度高一側弓出，晶界掃過的區域位錯密度下降，形成再

29、結晶晶核。2.長大：長大：u 再結晶晶核形成后,自發、穩定的生長，界面向畸變區推進。u界面移動的驅動力是無畸變的新晶粒與周圍基體的畸變能差。u界面移動的方向是背向其曲率中心的方向。u最終，舊的畸變晶粒消失，新的無畸變再結晶晶粒形成。r再結晶溫度及影響因素：再結晶溫度及影響因素：1.再結晶溫度的定義：再結晶溫度的定義：n理論：能發生再結晶的最低溫度；n實際：經過嚴重冷變形（變形度在70以上）的金屬，在規定時間內（1h）能夠完成再結晶或再結晶達到規定程度（95）的最低溫度；nNote:再結晶溫度在一定范圍內變化；n金屬的最低再結晶溫度與熔點之間的經驗關系： T再=T熔 (單位： K , :系數)

30、純金屬:0.350.4；合金:0.50.7；n再結晶退火的溫度再結晶退火的溫度:最低再結晶溫度以上100200. 2.影響再結晶溫度的因素（影響再結晶溫度的因素（4個）個）金屬的預變形度越大，再結晶溫度越低.u原因原因:金屬的變形度越大,金屬中的儲存能越多,再結晶的驅動力越大,故再結晶溫度低. 如圖,變形度達到一定程度后，再結晶溫度趨于某一最低值，即最低再結晶溫度。金屬的純度越高，再結晶溫度越低.u原因原因:雜質和合金元素溶入基體后，在位錯、晶界處偏聚，阻礙了位錯運動、晶界遷移和原子擴散,從而提高了再結晶溫度,故純度越高，T再越低.加熱速度和時間影響再結晶溫度.u加熱速度極慢,變形金屬有足夠時

31、間回復,儲存能減少,則再結晶驅動力減少,再結晶溫度升高；u加熱速度過快，在不同溫度下停留的時間短，而再結晶的形核和長大都需要時間,速度過快,使之來不及形核和長大，故推遲到更高溫度才發生再結晶,再結晶溫度升高;u保溫時間越長,原子的擴散能力越大，再結晶溫度就越低。 原始晶粒越小，再結晶溫度越低3 再結晶晶粒大小的控制再結晶晶粒大小的控制n變形金屬經再結晶退火后，強度、硬度下降，塑性、韌性上升。但并不與變形前完全相同，中心問題是再結晶后的晶粒大小.n再結晶晶粒的平均直徑d : 其中其中, N：形核率；形核率； G：長大線速度；長大線速度；K：比例常數比例常數n可以看出, 控制影響N和 G的因素就可

32、達到控制再結晶晶粒大小. 影響因素如下:41)(NGkd r再結晶晶粒大小的影響因素（再結晶晶粒大小的影響因素（4個）個）變形程度：變形程度：如圖如圖變形程度很小時，晶粒大小沒有變化； 原因原因:變形度小，畸變能很小，不足以引起再結晶.變形程度在2%10%時，再結晶后的晶粒特別粗大。原因原因:變形度不大，G/N比值很大，易得到粗大晶粒。此范圍的變形度稱“臨界變形度”，應避免。變形程度大于臨界變形度后，晶粒逐漸細化，變形度越大，晶粒越細小。 原因：原因：變形度增加，儲存能增加，G和N同時增加， 但G/N減小，故再結晶晶粒變細。當變形程度大于90%以上時，某些金屬還會出現晶粒的異常長大，即二次再結

33、晶。 n臨界變形度的危害：臨界變形度的危害：原始晶粒度越小，再結晶晶粒越小 原因：原因：細晶粒具有較多晶界，晶界為再結晶形核提供了有利場所，故可得到細小晶粒組織。合金元素及雜質可細化晶粒 原因：原因：基體中的合金元素及雜質，可增加變形金屬的儲存能，并阻礙晶界運動。 變形溫度高，使晶粒粗化 原因：原因：變形溫度越高，回復程度越大，變形后 儲存能減小，使再結晶晶粒粗化。 第四節第四節 晶粒的長大晶粒的長大r定義定義:再結晶結束以后，隨著加熱溫度的升高或保溫時間的延長，晶粒之間就會相互吞并而長大，這一現象稱為晶粒的長大。r分類分類:(根據再結晶后晶粒長大過程的特點分類)晶粒的正常長大：晶粒的正常長大

34、：隨溫度的升高或保溫時間 的延長,晶粒均勻連續地長大.晶粒的反常長大：晶粒的反常長大：晶粒不均勻不連續地長大,也叫二次再結晶.1、晶粒的正常長大、晶粒的正常長大r晶粒長大的驅動力：晶粒長大的驅動力：從整體看，驅動力為晶粒長大前后總的界面能差 原因原因:細晶粒晶界多，界面能高；粗晶粒晶界少，界面能低，故細晶粒長大是使金屬自由能下降的自發過程，易進行。從晶界看，晶界移動的驅動力與界面能成正比,與晶界的曲率半徑成反比.r晶粒穩定形狀的兩個必備條件晶粒穩定形狀的兩個必備條件:所有晶界均為直線晶界間夾角均為120r晶粒的穩定形狀晶粒的穩定形狀:晶粒邊數為6,晶界平直,夾角120 r晶粒正常長大的規律：晶

35、粒正常長大的規律：晶粒長大主要靠晶界遷移，晶界向其曲率中心方向移動；隨著晶界的遷移，小晶粒逐漸被相鄰大晶粒吞并，彎曲晶界趨于平直.如圖當三個晶粒的晶界夾角不等于120時，晶界的移動總是力圖使三個夾角趨向于120；在二維坐標中，晶粒邊數少于6的晶粒，必然逐步縮小，甚至消失；晶粒邊數大于6的晶粒，則將逐漸長大；當晶粒邊數為6，晶界很平直，且夾角為120時，則晶界最穩定，如圖r 影響晶粒長大的因素影響晶粒長大的因素溫度溫度越高越高,晶粒長大速度越快晶粒長大速度越快 原因原因:晶界遷移的過程是原子的擴散過程,受溫度影響雜質和合金元素雜質和合金元素溶入基體溶入基體,會阻礙晶界運動會阻礙晶界運動 原因原因

36、:吸附在晶界的溶質原子會降低晶界的界面能,從 而降低界面移動的驅動力,使晶界不能移動.彌散的彌散的第二相質點第二相質點會阻礙晶界移動會阻礙晶界移動 第二相質點越細小,數量越多,對晶粒長大的阻礙越強相鄰晶粒位向差相鄰晶粒位向差越小，界面能越小，界面移動驅動越小，界面能越小，界面移動驅動 力越小力越小,晶界不易移動晶界不易移動.2. 晶粒的反常長大：晶粒的反常長大：r定義：定義： 經嚴重冷變形的金屬，在較高溫度退火時，少數晶粒優先長大，逐漸吞食周圍大量小晶粒而形成粗大晶粒的過程，叫二次再結晶。r特點：特點：n不是重新生核與長大，而是在一次再結晶完成之后，某些特殊晶粒長大形成的；n是不連續、不均勻的長大，故叫反常長大如圖r形成機理：形成機理：第二相或夾雜物質點的影響r對性能的影響：對性能的影響：不利：不利：*使材料晶粒粗大，降低材料的強度、塑韌性，對產品性能非常有害。*粗大晶粒使材料冷變形后表面粗糙度增加；有利：有利： 在硅鋼片生產時，用二次再結晶形成希望的晶粒擇優取向，獲得優良導磁性織構。r 再結晶退火：再結晶退火：將冷變形的金屬加熱到再結晶溫度以上，使其發生再結晶的處理過程，稱為再結晶退火.3.再結晶退火后的組織再結晶退火后的組織r 目的：目的：降低硬度、提高塑性，恢復改