1、第二章 金屬塑性變形的物理基礎第一節 金屬冷態下的塑性變形第二節 金屬熱態下的塑性變形第三節 金屬在塑性加工過程中的塑性行為第四節 金屬的超塑性第一節 金屬冷態下的塑性變形1.塑性變形機理2.塑性變形特點3.合金的塑性變形4.冷塑性變形對金屬組織和性能的影響多晶體是由許多微小的單個晶粒雜亂組合而成。多晶體是由許多微小的單個晶粒雜亂組合而成。多晶體在其組織結構上的特點：多晶體在其組織結構上的特點：（1）多晶體的各個晶粒，其形狀和大小是不同的，）多晶體的各個晶粒，其形狀和大小是不同的，化學成分和力學性能的分布不均勻；化學成分和力學性能的分布不均勻；（2）多晶體各相鄰晶粒的取向一般不同；）多晶體各相

2、鄰晶粒的取向一般不同；（3）在多晶體中存在大量的晶界，晶界的結構和性）在多晶體中存在大量的晶界，晶界的結構和性質與晶粒本身不同，并在晶界上聚集著其它物質的質與晶粒本身不同，并在晶界上聚集著其它物質的雜質。雜質。 1.塑性變形機理單晶體的塑性變形 滑移和孿生多晶體的塑性變形 晶內變形和晶界變形多晶體的晶內變形可以看做是一個單晶的塑性變形（一）晶內變形晶內變形的主要方式和單晶體一樣為滑移和孿生。其中滑移變形是主要的；而孿生變形是次要的，一般僅起調節作用。但在體心立方金屬，特別是密排六方金屬中，孿生變形也是主要的。（一）晶內變形（1）滑移滑移:晶體一部分沿一定晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）相對另一

3、部分發生相對移動和切變。產生宏觀的塑性變形。滑移面：原子排列密度最大的晶面。 滑移方向：原子排列密度最大的方向。 滑移系:一種滑移面及其上的一個滑移方向構成滑移總是沿著原子密度最大的晶面和晶向發生。因為原子密度最大的晶面，原子間距小，原子間結合力強；而其晶面間的距離則較大，晶面與晶面之間的結合力較弱，滑移阻力較小。1 1、滑移系多的比少的容易變形。、滑移系多的比少的容易變形。2 2、體心和面心立方同樣具有、體心和面心立方同樣具有1212個滑移系，面心比體心易個滑移系，面心比體心易變形，滑移方向的作用大于滑移面的作用。變形，滑移方向的作用大于滑移面的作用。3 3、滑移面對溫度具有敏感性。溫度升高

4、，原子密度次大、滑移面對溫度具有敏感性。溫度升高，原子密度次大的晶面也參與滑移，故溫度升高，金屬塑性提高。的晶面也參與滑移，故溫度升高，金屬塑性提高。滑移系的存在只能夠說明金屬晶體有產生滑移的可能性。還需要一個臨界切應力。臨界切應力：要使滑移能夠發生，需要沿滑移面的滑移方向上作用一定大小的切應力。臨界切應力的大小取決于金屬的類型、純度、晶體結構的完整度、變形溫度、應變速率和預先變形程度等。晶面轉動單晶體拉伸單晶體壓縮滑移的微觀描述單滑移（平移滑移）：是沿著單滑移（平移滑移）：是沿著一定的結晶面和結晶方間進行。一定的結晶面和結晶方間進行。它僅可能在最初始的塑性變形它僅可能在最初始的塑性變形階段發

5、生。階段發生。雙滑移：指從某一變形程度開雙滑移：指從某一變形程度開始，同時有兩個滑移系統進行始，同時有兩個滑移系統進行工作。但這并不意味著它們的工作。但這并不意味著它們的作用是同步的。作用是同步的。多滑移：與雙滑移相似，晶體多滑移：與雙滑移相似，晶體在滑移過程中，如果滑移同時在滑移過程中，如果滑移同時在各個滑移系統上進行時，則在各個滑移系統上進行時，則稱此滑移為多滑移。稱此滑移為多滑移。交滑移：若滑移是沿兩個不同交滑移：若滑移是沿兩個不同的滑移面和共有的滑移方向上的滑移面和共有的滑移方向上進行時，則稱為交滑移。進行時，則稱為交滑移。 （一）晶內變形 面心立方晶體孿生變形示意a) 孿生面和孿生方

6、向 b) 孿生變形時原子的移動孿生面孿生面孿生方向孿生方向孿生區域2.孿生孿生：晶體在切應力的作用下，其一部分孿生：晶體在切應力的作用下，其一部分沿某一定晶面和晶向，按一定的關系發生沿某一定晶面和晶向，按一定的關系發生相對的位向移動，其結果使晶體的一部分相對的位向移動，其結果使晶體的一部分與原晶體的位向處于相互對稱的位置。與原晶體的位向處于相互對稱的位置。這種在變形過程中產生的孿生變形部分稱這種在變形過程中產生的孿生變形部分稱為為“形變孿晶形變孿晶” 在孿生變形時，在孿生變形時，所有平行于孿生所有平行于孿生面的原子平面都面的原子平面都朝著一個方向移朝著一個方向移動。每一晶面移動。每一晶面移動距

7、離的大小與動距離的大小與它距孿生面的距它距孿生面的距離成正比。每一離成正比。每一晶面與相鄰晶面晶面與相鄰晶面的相對移動恒等的相對移動恒等于點陣常數的若于點陣常數的若干分之一。干分之一。 晶體以何種方式變形，取決于那張變形需晶體以何種方式變形，取決于那張變形需要的切應力低。要的切應力低。常溫下滑移切應力低于孿生，很低溫度下，常溫下滑移切應力低于孿生，很低溫度下，孿生低于滑移。孿生低于滑移。變形速度的增加可促使晶體的孿生化，如變形速度的增加可促使晶體的孿生化，如高速沖擊。高速沖擊。高應力集中處會誘發孿生變形。高應力集中處會誘發孿生變形。密排六方滑移系少，主要以孿生為主。密排六方滑移系少，主要以孿生

8、為主。滑移和孿生可交替進行。滑移和孿生可交替進行。 鎂中的變形孿晶和滑移帶鎂中的變形孿晶和滑移帶 孿生與滑移的區別 由孿生的變形過程可知，孿生所發生的切變均勻地波及整由孿生的變形過程可知，孿生所發生的切變均勻地波及整個孿生變形區，而滑移變形只集中在滑移面上，切變是不個孿生變形區，而滑移變形只集中在滑移面上，切變是不均勻的；均勻的；孿生切變時原子移動的距離不是孿生方向原子間距的整數孿生切變時原子移動的距離不是孿生方向原子間距的整數倍（而是幾分之一原子間距），而滑移時原子移動的距離倍（而是幾分之一原子間距），而滑移時原子移動的距離是滑移方向原子間距的整數倍；是滑移方向原子間距的整數倍；孿生變形后，

9、孿晶面兩邊晶體位向不同，成鏡像對稱；而孿生變形后，孿晶面兩邊晶體位向不同，成鏡像對稱；而滑移時，滑移面兩邊晶體位向不變；滑移時，滑移面兩邊晶體位向不變；由于孿生改變了晶體的取向，因此孿晶經拋光浸蝕后仍可由于孿生改變了晶體的取向，因此孿晶經拋光浸蝕后仍可觀察到，而滑移所造成的臺階經拋光浸蝕后不會重現。觀察到，而滑移所造成的臺階經拋光浸蝕后不會重現。（二）晶間變形晶粒相互滑動和轉動在冷態變形條件下，多晶體的塑性變形主要在冷態變形條件下，多晶體的塑性變形主要集中在晶內。晶間變形只起次要作用。而且集中在晶內。晶間變形只起次要作用。而且需要其他變形機制的協調。這主要是由于晶需要其他變形機制的協調。這主要

10、是由于晶界強度高于晶內，其變形比晶內困難。而且界強度高于晶內，其變形比晶內困難。而且多晶體各晶粒間犬牙交錯，造成晶界滑移困多晶體各晶粒間犬牙交錯，造成晶界滑移困難，如晶界發生變形，必將引起裂紋，故晶難，如晶界發生變形，必將引起裂紋，故晶界變形量是很小的。界變形量是很小的。2.塑性變形特點1.各晶粒變形的不同時性2.各晶粒變形的相互協調性3.晶粒與晶粒之間和晶粒內部與晶界附近區域之間變形的不均勻性。1.變形的不同時性切應力達到要求的有利滑移系切應力達到要求的有利滑移系晶粒先變形，取向不利的尚未晶粒先變形，取向不利的尚未開始變形。開始變形。位錯開動在晶內滑移，在晶界位錯開動在晶內滑移，在晶界處塞積

11、，造成應力場，作用于處塞積，造成應力場，作用于相鄰晶粒。如果此附加應力足相鄰晶粒。如果此附加應力足夠的，造成相鄰晶粒取向不利夠的，造成相鄰晶粒取向不利的滑移系開動，則發生滑移，的滑移系開動，則發生滑移，塑性變形。塑性變形。位錯塞積處應力釋放，位錯塞積處應力釋放，A A中位中位錯繼續移動，發生形狀改變。錯繼續移動，發生形狀改變。2.各晶粒變形的相互協調性多晶體中晶粒處于其他晶粒的包圍中，它們的變形不是孤立和任意的，需要其他晶粒的相互協調配合，否則無法保持晶粒之間的連續性。在晶粒內部，除了取向有利的滑移外，還要求其他不利的滑移系也參與滑移，才能保證晶粒形狀的改變，而與周圍晶粒的協調性。3.變形的不

12、均勻性宏觀變形的不均勻是外部條件造成的微觀變形不均勻是由多晶體的結構決定的。軟取向先滑移，硬取向后滑移。晶界和晶內性能不同。粗晶粒鋼沖壓會出現“桔皮”3.合金的塑性變形合金相結構兩類：固溶體和化合物常見的合金組織種類：（一）單相固溶體合金（二）兩相或多相合金3.合金的塑性變形( (一一) ) 單相固溶體的塑性變形單相固溶體的塑性變形1 1 固溶體的結構固溶體的結構與純金屬組織無差異；變形機理與多晶純金屬相同，即滑移和孿生，變形也與純金屬組織無差異；變形機理與多晶純金屬相同，即滑移和孿生，變形也會受相鄰晶粒影響。不同就是有異類原子存在，固溶或置換。會受相鄰晶粒影響。不同就是有異類原子存在，固溶或

13、置換。 2 2 固溶強化固溶強化 （1 1）固溶強化：）固溶強化：固溶體材料隨溶質含量提高其強度、硬度固溶體材料隨溶質含量提高其強度、硬度提高而塑性、韌性下降的現象。提高而塑性、韌性下降的現象。 （2 2）強化機制：）強化機制：柯氏氣團強化，導致晶格畸變減小，位錯柯氏氣團強化，導致晶格畸變減小，位錯應變能降低，阻礙位錯運動。應變能降低，阻礙位錯運動。( (一一) ) 單相固溶體的塑性變形單相固溶體的塑性變形 2 2 固溶強化固溶強化 （3 3）屈服和應變時效）屈服和應變時效 現象：上下屈服點、屈服延伸（呂德斯帶擴展）。現象：上下屈服點、屈服延伸（呂德斯帶擴展）。 預變形和時效的影響：去載后立即

14、加載不出現屈服現象；預變形和時效的影響：去載后立即加載不出現屈服現象；去載后放置一段時間或去載后放置一段時間或200200加熱后再加載出現屈服。加熱后再加載出現屈服。這種現象叫做這種現象叫做應變時效。應變時效。 原因：柯氏氣團的存在、破壞和重新形成。原因：柯氏氣團的存在、破壞和重新形成。( (一一) ) 單相固溶體的塑性變形單相固溶體的塑性變形 2 2 固溶強化固溶強化 （4 4）屈服效應）屈服效應當金屬的變形量恰好處于屈服延伸的范圍時，金屬表面會出現粗糙不平、變形不均勻的痕跡，稱為呂德斯帶。防止措施：a.薄板在拉延前進行微量冷軋（12%壓下量），使被溶質碳原子釘扎的位錯脫釘，然后沖壓加工。b

15、.鋼中加入少量鈦、鋁等強碳化物形成元素，減少碳、氮對位錯的釘扎，消除屈服效應。（二）（二） 多相合金的塑性變形多相合金的塑性變形1.1.結構：基體（結構：基體（70%70%）第二相。）第二相。2.2.分類：分類：a.a.聚合型兩相合金，即第二相粒子尺寸與基體相晶粒屬于同一數量級。（聚合型兩相合金，即第二相粒子尺寸與基體相晶粒屬于同一數量級。（- -兩相黃銅、碳鋼中鐵素體和粗大滲碳體）兩相黃銅、碳鋼中鐵素體和粗大滲碳體）b.b.彌散分布型兩相合金，第二相粒子十分細小，彌散分布在基體晶粒內。（鋼彌散分布型兩相合金，第二相粒子十分細小，彌散分布在基體晶粒內。（鋼中細小碳化物彌散分布）中細小碳化物彌散

16、分布）3.3.性能性能 （1 1）兩相性能接近：按強度分數相加計算。）兩相性能接近：按強度分數相加計算。 （2 2）軟基體硬第二相）軟基體硬第二相 第二相網狀分布于晶界（二次滲碳體）；第二相網狀分布于晶界（二次滲碳體）； a a結構結構 兩相呈層片狀分布（珠光體）；兩相呈層片狀分布（珠光體）； 第二相呈顆粒狀分布（三次滲碳體）。第二相呈顆粒狀分布（三次滲碳體）。兩相合金中，如一相為塑性相，而另一相為脆性相，則合金的力學性能主要取決于脆性相的存在情況。（二）（二） 多相合金的塑性變形多相合金的塑性變形3 3 性能性能（2 2）軟基體硬第二相）軟基體硬第二相 不可變形粒子，位錯繞過第二相粒子不可變

17、形粒子，位錯繞過第二相粒子( (粒子、位錯環阻礙位錯運動粒子、位錯環阻礙位錯運動) ) b b 彌散強化彌散強化 可變形粒子位錯切過第二相粒子（表面能、錯排能、粒子阻可變形粒子位錯切過第二相粒子（表面能、錯排能、粒子阻 礙位錯運動）礙位錯運動）2Gb沉淀強化：通過過飽和固溶體的時效處理而沉淀析出并產生強化的稱為沉淀強化或時效強化。多屬可變形粒子。彌散強化：第二相微粒是借粉末冶金方法加入而起強化作用的。屬于不可變形粒子。4. 4. 塑性變形對材料組織和性能的影響塑性變形對材料組織和性能的影響 （一）（一） 對組織結構的影響對組織結構的影響 晶粒拉長晶粒拉長; ;（1 1） 形成纖維組織形成纖維組

18、織 雜質呈細帶狀或鏈狀分布。雜質呈細帶狀或鏈狀分布。（一）（一） 對組織結構的影響對組織結構的影響（2 2） 形成形變織構形成形變織構a.a.形變織構：多晶體材料由塑性變形導致的各晶粒呈擇優形變織構：多晶體材料由塑性變形導致的各晶粒呈擇優 取向的組織。取向的組織。 絲織構絲織構：某一晶向趨于與拔絲方向平行。（拉拔時形成）某一晶向趨于與拔絲方向平行。（拉拔時形成）b.b.類型類型 板織構板織構：某晶面趨于平行于軋制面，某晶向趨于平某晶面趨于平行于軋制面，某晶向趨于平 行于主變形方向。（軋制時形成）行于主變形方向。（軋制時形成） 第五節 塑性變形對材料組織和性能的影響塑性變形對材料組織和性能的影響

19、 （一）（一） 對組織結構的影響對組織結構的影響（2 2） 形成形變織構形成形變織構 力學性能：利力學性能：利: :深沖板材變形控制深沖板材變形控制; ;弊：制耳弊：制耳。c.c.對性能的影響對性能的影響 ( (各向異性各向異性) ) 物理性能物理性能: :硅鋼片硅鋼片100100100100織構可減少鐵損。織構可減少鐵損。（一）（一） 對組織結構的影響對組織結構的影響 （3 3） 形成位錯胞形成位錯胞 變形量變形量 位錯纏結位錯纏結 位錯胞位錯胞 （大量位錯纏結在胞壁，胞內位錯密度低。（大量位錯纏結在胞壁，胞內位錯密度低。) )（二）（二） 對性能的影響對性能的影響 （1 1） 對力學性能的

20、影響（加工硬化）對力學性能的影響（加工硬化） a.a.加工硬化（形變強化、冷作強化）：隨變形量的增加，材料的加工硬化（形變強化、冷作強化）：隨變形量的增加，材料的強度、硬度升高而塑韌性下降的現象。強度、硬度升高而塑韌性下降的現象。4.塑性變形對材料組織和性能的影響塑性變形對材料組織和性能的影響 （二）（二） 對性能的影響對性能的影響 （1 1） 對力學性能的影響（加工硬化）對力學性能的影響（加工硬化） 強化金屬的重要途徑；強化金屬的重要途徑； 利利 提高材料使用安全性；提高材料使用安全性； b.b.利弊利弊 材料加工成型的保證。材料加工成型的保證。 弊弊 變形阻力提高，動力消耗增大；變形阻力提

21、高，動力消耗增大； 脆斷危險性提高。脆斷危險性提高。（二）（二） 對性能的影響對性能的影響 （2 2） 對物理、化學性能的影響對物理、化學性能的影響 導電率、導磁率下降，比重、熱導率下降；導電率、導磁率下降，比重、熱導率下降； 結構缺陷增多，擴散加快；結構缺陷增多，擴散加快； 化學活性提高，腐蝕加快。化學活性提高，腐蝕加快。熱塑性變形的概念實際熱加工溫度遠高于再結晶溫度在熱塑性變形過程中，回復、再結晶與加工硬化同時發生，加工硬化不斷被回復或再結晶所抵消，而使金屬處于高塑性、低變形抗力的軟化狀態。軟化分類：相變軟化和熱軟化。第二節金屬熱態下的塑性變形第二節金屬熱態下的塑性變形第二節金屬熱態下的塑

22、性變形第二節金屬熱態下的塑性變形1.1.熱塑性變形時軟化過程熱塑性變形時軟化過程（1）動態回復 動態回復是在熱變形過程中發生的回復，金屬即使在遠高于靜態再結晶溫度下塑性變形時一般也只發生動態回復。（2）動態再結晶 動態再結晶是在熱變形過程中發生的再結晶，與靜態再結晶一樣，也是通過形核和生長來完成的。它容易發生在層錯能較低且有較大熱變形程度的金屬上。第二節金屬熱態下的塑性變形第二節金屬熱態下的塑性變形1.1.熱塑性變形時軟化過程熱塑性變形時軟化過程（3）靜態回復 在較低的溫度下、或在較早階段發生轉變的過程稱為靜態回復。它是變形后的金屬自發地向自由能降低的方向轉變的過程。（4）靜態再結晶 在再結晶

23、溫度以上，金屬原子有更大的活動能力，會在原變形金屬中重新形成新的無畸變等軸晶，并最終取代冷變形組織，此過程稱為金屬的靜態再結晶。 圖4-9 冷變形金屬加熱時組織和性能的變化冷變形金屬加熱時組織和性能的變化如圖第二節金屬熱態下的塑性變形第二節金屬熱態下的塑性變形1.1.熱塑性變形時軟化過程熱塑性變形時軟化過程 （5）亞動態再結晶 熱變形中已經形成但未長大的再結晶晶核以及長大途中遺留下的再結晶晶粒，但變形停止后溫度足夠高時，會繼續長大，此過程稱為亞動態再結晶。它不需形核，所以進行得很快。 圖4-10 動、靜回復和再結晶示意熱軋和熱擠時，動、靜態回復和再結晶的示意圖。4.2.2熱熱塑性變形機理塑性變

24、形機理第二節金屬熱態下的塑性變形第二節金屬熱態下的塑性變形2.熱塑性變形的機理 變形機理主要有：晶內滑移、晶內孿生、晶界滑移和擴散蠕變。 一般來說，晶內滑移是最主要和常見的；孿生多在高溫變形時發生，但對劉芳晶系金屬，這種機理起重要作用。晶界滑移和擴散蠕變只在高溫變形時才發揮作用。 （1）晶內滑移 熱變形的主要機理仍然是晶內滑移。高溫時原子間距加大，熱振動和擴散速度增加，位錯滑移、攀移、交滑移及節點脫錨比低溫容易；滑移系增多，滑移靈便性提高，各晶粒之間變形更加協調；晶界對位錯運動阻礙作用減弱。第二節金屬熱態下的塑性變形第二節金屬熱態下的塑性變形2.熱塑性變形的機理 （2）晶界滑移 熱塑性變形時，

25、由于晶界強度降低，使得晶界滑動易于進行；又由于擴散作用的增強，即使消除了晶界滑動引起的破壞。因此，與冷變形相比晶界滑動的變形量要大的多。此外，降低應變速率和減小晶粒尺寸，有利于增大晶界滑動量。三向應力的作用也利于“塑性焊合”，修復晶界滑動引起的裂縫。在常規的熱塑性變形中，其占的比例很小。 擴散蠕變示意a）空位和原子的移動方向 b）晶內擴散 c）晶界擴散2.熱塑性變形的機理 （3）擴散性蠕變擴散性蠕變是在應力場作用下，由空位的定向移動所引起的。受拉應力的晶界(特別是與拉應力相垂直的晶界)的空位濃度高于其他部位的晶界。由于各部位空位的化學勢能差，引起空位的定向移動，即空位從垂直于拉應力的晶界放出，

26、而被平行于拉應力的晶界所吸收。 a圖中虛箭頭方向表示空位移動的方向，實箭頭方向表示原子的移動方向。空位移動的實質就是原子的定向轉移，從而發生了物質的遷移，引起晶粒形狀的改變，產生了塑性變形。 按擴散途徑的不同，可分為晶內擴散相晶界擴散。晶內擴散引起晶粒在拉應力方向上的伸長變形(見圖b)，或在受壓方向上的縮短變形；而晶界擴散引起晶粒的“轉動”，如圖c所示。擴散性蠕變既直接為塑性變形作貢獻，也對晶界滑移起調節作用。溫度越高，擴散越強。晶粒越細，擴散距離越短；應變速率低，擴散具有足夠的時間。第二節金屬熱態下的塑性變形第二節金屬熱態下的塑性變形熱塑性變形的主要機理仍然是晶內滑移；由于晶界滑動和擴散蠕變

27、作用的增加，再加之變形時會產生動態回復和再結晶。因此，熱態下金屬塑性變形能力比冷態下高，變形抗力較低。 第二節金屬熱態下的塑性變形第二節金屬熱態下的塑性變形3.雙相合金熱塑性變形的特點 1)對于彌散型雙相合金，由于位錯在第二相粒子附近塞積，使位錯密度增加、分布不均，因而有利于再結晶形核。但如果彌散的第二相粒子直徑和間距都很小，則位錯的分布會較為均勻，在熱變形過程中不易重新排列和形成大角度晶界，因而反而不利于再結晶形核。第二相粒子一般在熱塑性變形過程中會聚合和軟化，使第二相粒子的直徑和間距加大，因而有利于再結晶形核。彌散的第二相粒子對晶界具有釘扎作用，降低了晶界的可動性，因而既限制了高溫過程的晶

28、粒長大，也限制了動態再結晶、靜態再結晶以及聚合再結晶的晶粒長大。 2)對于聚合型的雙相合金，由于各相的性能和體積百分數的不同，同樣會對熱變形時的再結晶行為產生影響。對于變形小的那一相，再結晶的晶核只能在相界旁形成，而對于變形大的那一相，既可在相界旁也可在內部生成。由于形核機率不同，再結晶的情況及晶粒大小必然不同，這就造成熱變形時的不均勻流動和較大的內應力，降低了合金的塑性變形能力。兩相變形量的差異越大，這種后果就會越明顯。3)兩相合金熱變形時，在較大的變形程度條件下，可將粗大的第二相打碎、并改變其分布狀況，使第二相(包括夾雜物)呈帶狀、線狀或鏈狀分布。4)雙相合金熱變形時，由于具備有利的原子擴

29、散條件，會使第二相的形態發生改變。特別是在較高的變形溫度和較低的應變速率下，第二相粒子可能發生粗化。在亞共析鋼和共析鋼中，還可看到第二相的球化。 5)當第二相為低熔點純金屬相或低熔點共晶體分布于晶界時，則熱變形時會局部熔化，造成金屬的熱脆性，在熱鍛、熱軋時容易沿晶界開裂。第二節金屬熱態下的塑性變形第二節金屬熱態下的塑性變形3.雙相合金熱塑性變形的特點 1 1）對組織的影響）對組織的影響（1 1）改善晶粒組織，細化晶粒）改善晶粒組織，細化晶粒 對于鑄態金屬，粗大的樹枝狀晶經塑性變形及再結晶而變成等軸（細）晶粒組織；對于經軋制、鍛造或擠壓的鋼坯或型材，在以后的熱加工中通過塑性變形與再結晶，其晶粒組

30、織一般也可得到改善。晶粒越細小均勻，金屬的強度和塑、韌性指標均越高。盡管晶粒度還可以通過鍛后的熱處理來改善，但如果鍛件的晶粒過于粗大，則這種改善也不可能很徹底。至于那些無固態相變、不能通過熱處理來改善其晶粒度的金屬(如奧氏體不銹鋼、鐵索體不銹鋼和一些耐熱合金等)，控制其塑性變形再結晶晶粒度就更具有十分重要的意義。第二節金屬熱態下的塑性變形第二節金屬熱態下的塑性變形4.熱塑性變形對金屬組織和性能的影響熱塑性變形對金屬組織和性能的影響 1 1）對組織的影響）對組織的影響（2 2）鍛合內部缺陷）鍛合內部缺陷 鑄態金屬中疏松、空隙和微裂紋等缺陷被壓實，提高金屬致密度。鍛合經歷兩個階段：缺陷區發生塑性變

31、形，使空隙兩壁閉合；在壓應力作用下，加上高溫，使金屬焊合成一體。沒有足夠大的變形，不能實現空隙閉合，很難達到宏觀缺陷焊合。足夠大三向壓應力，能實現微觀缺陷鍛合。 第二節金屬熱態下的塑性變形第二節金屬熱態下的塑性變形4.熱塑性變形對金屬組織和性能的影響熱塑性變形對金屬組織和性能的影響 1 1）對組織的影響）對組織的影響（3 3）形成纖維組織）形成纖維組織 在熱變形過程中，隨變形程度增加，鋼錠內粗大樹枝晶沿主在熱變形過程中，隨變形程度增加，鋼錠內粗大樹枝晶沿主變形方向伸長，與此同時，晶間富集的雜質和非金屬夾雜物的走向變形方向伸長，與此同時，晶間富集的雜質和非金屬夾雜物的走向也逐漸與主變形方向一致，

32、形成流線。由于再結晶的結果，被拉長也逐漸與主變形方向一致，形成流線。由于再結晶的結果，被拉長的晶粒變成細小的等軸晶，而流線卻很穩定地保留下來直至室溫。的晶粒變成細小的等軸晶，而流線卻很穩定地保留下來直至室溫。第二節金屬熱態下的塑性變形第二節金屬熱態下的塑性變形4.熱塑性變形對金屬組織和性能的影響熱塑性變形對金屬組織和性能的影響鋼錠鍛造過程中纖維組織形成的示意 1 1）對組織的影響）對組織的影響（4）破碎改善碳化物和非金屬夾雜在鋼中分布 高速鋼、高鉻鋼、高碳工具鋼等，其內部含有大量的碳化物。通過鍛造或軋制，可使這些碳化物被打碎、并均勻分布，從而改善了它們對金屬基體的削弱作用。（5）在一定程度上改

33、善鑄造組織的偏析是由于熱變形破碎枝晶和加速擴散所致。其小枝晶偏析(或顯微偏析)改善較大，區域性偏析改善不明顯。第二節金屬熱態下的塑性變形第二節金屬熱態下的塑性變形4.熱塑性變形對金屬組織和性能的影響熱塑性變形對金屬組織和性能的影響2 2）對性能的影響）對性能的影響 細化晶粒、鍛合內部缺陷、破碎并改善碳化物和非金細化晶粒、鍛合內部缺陷、破碎并改善碳化物和非金屬夾雜在鋼中分布可提高材料的強度、硬度、塑性和韌性。屬夾雜在鋼中分布可提高材料的強度、硬度、塑性和韌性。 纖維組織形成，使金屬力學性能呈各向異性，沿流線纖維組織形成，使金屬力學性能呈各向異性，沿流線方向比垂直流線方向具有較高的力學性能，其中尤

34、以塑性、方向比垂直流線方向具有較高的力學性能，其中尤以塑性、韌性指標最為顯著。韌性指標最為顯著。 第二節金屬熱態下的塑性變形第二節金屬熱態下的塑性變形4.熱塑性變形對金屬組織和性能的影響熱塑性變形對金屬組織和性能的影響第二節金屬熱態下的塑性變形第二節金屬熱態下的塑性變形5.熱變形加工的優缺點熱加工變形的優點：1) 金屬熱變形時，變形抗力低，能耗少。高溫時原子運動及熱振動增強，擴散和溶解加速，臨界切應力降低；滑移系統增多，變形更為協調；加工硬化因完全再結晶而被消除。2) 金屬熱變形時，塑性升高，產生斷裂的傾向減小。由于完全再結晶使加工硬化消除，在斷裂與愈合的過程中使愈合加速。3) 與冷加工相比較

35、，熱加工變形一般不易產生織構。在高溫下發生滑移的系統較多，滑移面和滑移方向不斷發生變化。4) 在生產過程中，不需要像冷加工那樣的中間退火，從而可使生產工序簡化，生產效率提高。5) 熱加工變形可引起組織性能的變化，以滿足對產品某些組織與性能的要求。熱加工變形的不足：1) 對薄或細的軋件，由于散熱較快，在生產中保持熱加工的溫度條件比較困難。因此，生產薄的或細的金屬材料一般仍采用冷加工方法。2) 熱加工后軋件的表面不如冷加工生產的尺寸精確和光潔。因為熱軋件表面生成氧化皮和冷卻時有收縮。3) 熱加工后產品的組織及性能不如冷加工時均勻。因為熱加工結束時，各處的溫度難以均勻一致，溫度偏高處的晶粒尺寸要大一

36、些。4) 從提高材料的強度來看，熱加工不及冷加工，因為熱加工時由于溫度的作用使金屬軟化。5) 有些金屬不宜進行熱加工。例如，在一般的鋼中含有較多的FeS，或在銅中含有鉍時，在熱加工中由于晶界上由這些雜質所組成的低熔點共晶體發生熔化，使晶間的結合遭到破壞，而引起金屬斷裂。第二節金屬熱態下的塑性變形第二節金屬熱態下的塑性變形5.熱變形加工的優缺點第二節金屬熱態下的塑性變形第二節金屬熱態下的塑性變形6.熱變形溫度的確定根據合金相圖及塑性圖，可選擇熱變形溫度范圍：1) 溫度的上限，大致絕對熔化溫度()的0.95倍。這樣可保證不會熔化，也可避免產生過度氧化。若該合金中含有低熔點物質，則應比其熔點溫度稍低

37、。2) 溫度的下限，要求保證在變形的過程中再結晶能充分迅速地進行，并且整個變形過程是在單相系統內完成。若產生了相變，則因變形材料性能的不一致而顯著降低塑性。超塑性則相反。另外，再結晶開始溫度與其所承受的變形程度有關。變形程度越大，開始再結晶的溫度越低。一般取0.7左右，并應比相變線稍高。 3) 根據相圖確定了變形溫度范圍后，尚需用抗力圖來校正，應設法保證整個熱變形過程是在金屬變形抗力最小的區間內完成。為了獲取晶粒較細小的產品，對于多道次變形的熱變形作業，在最后道次時，一般應將變形溫度降低到可以及時充分進行再結晶，完工后的冷卻又不致再發生晶粒長大的溫度，即熱變形的完工溫度(或終了溫度)應選取稍高

38、于開始再結晶的溫度(約0.5以上)。同時，也應采用較大的終了變形程度以求再結晶后晶粒的尺寸最小。第三節 影響金屬塑性的因素3.1 影響金屬塑性的內部因素3.2 影響金屬塑性的外部因素3.3 提高金屬塑性的途徑化學成份化學成份 組織結構組織結構 變形速度變形速度 變形程度變形程度 應力狀態應力狀態 變形溫度變形溫度 接觸摩擦接觸摩擦1 1 化學成份對變形抗力的影響化學成份對變形抗力的影響化學成份對變形抗力的影響非常復雜。一般情況下，化學成份對變形抗力的影響非常復雜。一般情況下，對于各種純金屬，因原子間相互作用不同，變形抗對于各種純金屬，因原子間相互作用不同，變形抗力也不同。同一種金屬，純度愈高，

39、變形抗力愈小。力也不同。同一種金屬，純度愈高，變形抗力愈小。合金元素對變形抗力的影響，主要取決于合金元素合金元素對變形抗力的影響，主要取決于合金元素的原子與基體原子間相互作用特性、原子體積的大的原子與基體原子間相互作用特性、原子體積的大小以及合金原子在基體中的分布情況。合金元素引小以及合金原子在基體中的分布情況。合金元素引起基體點陣畸變程度愈大，變形抗力也越大。起基體點陣畸變程度愈大，變形抗力也越大。第三節 影響金屬塑性的因素3.1 影響金屬塑性的內部因素圖圖(a)是形成無限固溶的二元合金之硬度隨成分而變化的圖示，它表明固溶體的硬度是形成無限固溶的二元合金之硬度隨成分而變化的圖示，它表明固溶體

40、的硬度比純金屬的高。變形抗力的最大值對應于固溶體的最大飽和度，從而對應于點陣的比純金屬的高。變形抗力的最大值對應于固溶體的最大飽和度，從而對應于點陣的最大畸變。最大畸變。圖圖(b)指出了形成共晶體二元合金的硬度隨成分變化的情況。共晶體混合物可由指出了形成共晶體二元合金的硬度隨成分變化的情況。共晶體混合物可由純金屬構成，也可由其他化合物或固溶體構成。純金屬構成，也可由其他化合物或固溶體構成。圖圖(c)是形成化合物的二元合金的硬度隨成分變化的圖示。是形成化合物的二元合金的硬度隨成分變化的圖示。碳碳在較低的溫度下隨著鋼中在較低的溫度下隨著鋼中含碳量的增加，鋼的塑性含碳量的增加，鋼的塑性變形抗力升高。

41、溫度升高變形抗力升高。溫度升高時其影響減弱。圖中示出，時其影響減弱。圖中示出，在不同變形溫度和變形速在不同變形溫度和變形速度條件下，壓下率為度條件下，壓下率為30時含碳量對變形抗力的時含碳量對變形抗力的影響。可見，低溫時的影影響。可見，低溫時的影響比高溫時大得多。響比高溫時大得多。熱加工中，碳雖能完全溶熱加工中，碳雖能完全溶解在解在A 中，但中，但C含量高，含量高，鋼的熔化溫度降低，鍛造鋼的熔化溫度降低，鍛造溫度范圍變窄，奧氏體晶溫度范圍變窄，奧氏體晶粒長大傾向越大，再結晶粒長大傾向越大，再結晶速度越慢，對熱加工不利。速度越慢，對熱加工不利。錳錳由于鋼中含錳量的增多，可使鋼成為中錳鋼和高錳鋼。

42、其中中錳結構鋼(15Mn50Mn)的變形抗力稍高于具有相同含碳量的碳鋼，而高錳鋼(Mn12)有更高的變形抗力。硅硅鋼中含硅對塑性變形抗力有明顯的影響。用硅使鋼合金化時，可使鋼的變形抗力有較大的提高。例如含硅量為1.52.0的結構鋼(55Si2、60Si2)在一般的熱加工條件下，其變形抗力比中碳鋼約高出2025。含硅量高達56以上時，熱加工較為困難。鉻鉻對含鉻量為0.71.0的鉻鋼來講，影響其變形抗力的不是鉻，而是鋼中的含碳量。這些鋼的變形抗力僅比其相應含碳量的碳鋼高510。高碳鉻鋼GCr6GCrl5(含鉻量0.451.65)的變形抗力雖稍高于碳鋼，但影響變形抗力的主要因素也是碳。鎳鎳鎳在鋼中可

43、使變形抗力稍有提高。但是，對25NiA，30NiA和13Ni2A等來講，其變形抗力與碳鋼相差不大。含鎳量較高的鋼(Ni25Ni28)，這種差別是很大的。在許多情況下，在鋼中同時加入幾種合金元素，例如在鋼中加入鉻和鎳。這時，鋼中的碳、鉻和鎳對變形抗力都要產生影響。12CrNi3A鋼的變形抗力比45號碳鋼高出20。Cr18Ni9Ti鋼的變形抗力比碳鋼提高50。雜質元素磷冷脆硫熱脆氮蘭脆氫氫脆、白點2 2 組織結構對變形抗力的影響組織結構對變形抗力的影響晶粒大小晶粒大小結構變化結構變化單相組織和多相組織單相組織和多相組織第三節 影響金屬塑性的因素3.1 影響金屬塑性的內部因素晶粒大小晶粒大小金屬的變

44、形抗力與其組織有密切關系，其中晶粒金屬的變形抗力與其組織有密切關系，其中晶粒大小是一個重要因素。大小是一個重要因素。試驗結果表明，晶粒越細小變形抗力越大。試驗結果表明，晶粒越細小變形抗力越大。位錯理論位錯理論也有人認為，當晶粒變小時，晶粒的表面積相對也有人認為，當晶粒變小時，晶粒的表面積相對增大，從而使表面力（表面張力和周圍晶粒影響增大，從而使表面力（表面張力和周圍晶粒影響所產生的力所產生的力)增大，結果使變形抗力升高。增大，結果使變形抗力升高。在變形金屬中夾雜物的存在也會影響到變形抗力。在一般情況下，夾雜物會使物體的變形抗力升高。雜質含量對變形抗力有影響，含量增大，抗力顯著增大。雜質原子與基

45、體組元組成固溶體時，會引起基體組元點陣畸變，從而提高變形抗力。雜質元素在周期表中離基體愈遠，則雜質的硬化作用愈強烈，因而變形抗力提高愈顯著。若雜質以單獨夾雜物的形式彌散分布在晶粒內或晶粒之間，則對變形抗力的影響較小。若雜質元素形成脆性的網狀夾雜物，則使變形抗力下降。結構變化結構變化金屬與合金的性質取決于結構，即取決于原子間金屬與合金的性質取決于結構，即取決于原子間的結合方式和原子在空間排布情況。當原子的排的結合方式和原子在空間排布情況。當原子的排列方式發生變化時，即發生了相變，則抗力也會列方式發生變化時，即發生了相變，則抗力也會發生一定的變化。發生一定的變化。組織狀態不同，抗力值也有差異，如退

46、火態與加組織狀態不同，抗力值也有差異，如退火態與加工態，抗力明顯不同。工態，抗力明顯不同。單相組織與多相組織單相組織與多相組織當合金是單相組織時，變形抗力的提高是晶格畸變當合金是單相組織時，變形抗力的提高是晶格畸變的結果。當合金為多相組織時，第二相的性質、大的結果。當合金為多相組織時，第二相的性質、大小、形狀、數量與分布狀況對變形抗力都有影響。小、形狀、數量與分布狀況對變形抗力都有影響。一般而言，硬而脆的第二相在基體相晶粒內呈顆粒一般而言，硬而脆的第二相在基體相晶粒內呈顆粒狀彌散分布，合金的抗力就高。第二相越細，分布狀彌散分布，合金的抗力就高。第二相越細，分布越均勻，數量越多，則變形抗力越高。

47、越均勻，數量越多，則變形抗力越高。化學成份化學成份應力狀態應力狀態組織結構組織結構接觸摩擦接觸摩擦變形溫度變形溫度變形速度變形速度變形程度變形程度第三節 影響金屬塑性的因素3.2 影響金屬塑性的外部因素應力狀態應力狀態應力狀態對塑性的影響，從卡爾曼經典的大理石和紅砂石試驗可清楚看出。其用白色卡拉大理石和紅砂石作成圓柱形試樣，將其置于專用的儀器內鐓粗，在儀器中可以產生軸向壓力和附加的側向壓力。當只用一個軸向壓力實驗時，大理石與砂石表現為脆性。如果除軸向壓力外再附加上側向壓力，那么大理石和紅石可產生塑性變形，并且隨著側向壓力的增加，變形能力也加大。卡爾曼利用側面壓力使大理石得到89%的壓縮變形。其

48、后，M. B. 拉斯切加耶夫也對大理石進行了變形試驗，在側壓力下拉伸時，得到25%的延伸率，在進行鐓粗試驗時，產生78%的壓縮率時仍末破壞。從上述情況中可以看出，金屬在塑性變形中所承受的應力狀態對其塑性的發揮有顯著的影響，靜水壓力值越大，金屬的塑性發揮得越好。按應力狀態圖的不同，可將其對金屬塑性的影響順序做這樣的排列：三向壓應力狀態圖最好，兩向壓向拉次之，兩向拉向壓更次，三向拉應力狀態圖為最差。在塑性加工的實際中，即使其應力狀態圖相同，但對金屬塑性的發揮也可能不同。例如，金屬的擠壓，圓柱體在兩平板間壓縮和板材的軋制等，其基本的應力狀態圖皆為三向壓應力狀態圖，但對塑性的影響程度卻不完全一樣。這就

49、要根據其靜水壓力的大小來判斷。靜水壓力越大，變形金屬所呈現的塑性越大。變形溫度變形溫度對大多數金屬隨著溫度升高，塑性增加，但并非簡對大多數金屬隨著溫度升高，塑性增加，但并非簡單的線性上升。在加熱中往往由于相態或晶粒邊界單的線性上升。在加熱中往往由于相態或晶粒邊界狀態的變化而出現脆性區，使金屬塑性下降。狀態的變化而出現脆性區，使金屬塑性下降。區低溫脆性區藍脆區熱脆區高溫脆性區溫度升高塑性增加的原因：（1）發生回復和再結晶（2）原子動能增加，位錯活動增加，滑移系增多，晶粒協調性增加。（3）金屬組織、結構發生變化（4）擴散蠕變機制起作用（5）晶間滑移作用增強變形速度變形速度（一）熱效應與溫度效應熱效

50、應：塑性變形時金屬所吸收的能量，絕大部分轉化為熱能的現象。溫度效應：塑性變形熱能，除一部分散失到周圍介質中，其余的使變形體溫度升高的現象。溫度效應的影響因素：（1）變形溫度 溫度越高，變形抗力越小，變形功也越小，其轉化為熱量也越小，其高溫下容易散失。故熱變形溫度效應小，冷變形溫度效應大。（2）變形速率 變形速率大，變形抗力所做的變形功也大，轉換為熱能的量也大，而且時間短，不容易散失。（3）變形程度 變形程度大，單位體積變形功也大，溫度效應越明顯。此外，溫度效應還與周圍介質的溫差及接觸表面的導熱情況有關。變形速度變形速度應變速率對塑性的影響機理1）增加應變速率會使金屬的真實應力增加。所有的變形機

51、理都是需要時間來完成的，時間不足，則相對于這些變形均不起作用。2）增加應變速率，由于沒有足夠時間進行回復再結晶，軟化過程不充分，金屬塑性降低。3）增加應變速率，溫度效應明顯增加。但不能使金屬進入脆性區。1）和2）的矛盾要結合起來分析，是兩方面綜合作用的結果。總的來說，熱變形時應變速率對金屬塑性的影響較冷變形大。另外還要考慮變形溫度的影響。變形速度變形速度應變速率對金屬塑性影響的一些基本結論應變速率對金屬塑性影響的一些基本結論1）2）對于具有脆性轉變的金屬，應變速率增加，溫度效應會使金屬進入脆性區，塑性降低。反之，由脆性區進入塑性區，塑性增加。3）從工藝角度出發，提高應變速率有以下幾個有利作用：

52、降低摩擦系數、降低成形時熱量損失、出現慣性流動效應、4）在非常高的應變速率下，金屬的流變行為發生變化，如爆炸成形、電液成形、電磁成形等。變形程度變形程度變形程度對變形抗力的影響，除其本身大小的影變形程度對變形抗力的影響，除其本身大小的影響外，還與變形物體的材質，當時的變形溫度條響外，還與變形物體的材質，當時的變形溫度條件和變形速度條件有關。件和變形速度條件有關。當變形金屬處于完全硬化狀態時，隨著變形程當變形金屬處于完全硬化狀態時，隨著變形程度的增加，變形抗力增大度的增加，變形抗力增大(曲線曲線1)。但在高溫。但在高溫條件下，對某些鐵素體類合金，因在變形過程條件下，對某些鐵素體類合金，因在變形過

53、程中只產生動態回復，所以當變形達到一定程度中只產生動態回復，所以當變形達到一定程度后，其應力保持不變后，其應力保持不變(曲線曲線2)，而對奧氏體類，而對奧氏體類合金，當變形達到一定程度后，因有動態再結合金，當變形達到一定程度后，因有動態再結晶的出現，使應力下降，直到達到平衡階段晶的出現，使應力下降，直到達到平衡階段(曲曲線線3)。由此可見，變形程度對變形抗力的影響。由此可見，變形程度對變形抗力的影響應隨變形物體的材質和變形條件的不同而異。應隨變形物體的材質和變形條件的不同而異。接觸摩擦接觸摩擦塑性加工中摩擦的主要特點：塑性加工中摩擦的主要特點：在高壓下產生的摩擦。在高壓下產生的摩擦。 較高溫度

54、下的摩擦。較高溫度下的摩擦。 不斷增加新的接觸表面，不斷增加新的接觸表面， 摩擦副（金屬與工具）的性質相差大摩擦副（金屬與工具）的性質相差大 接觸摩擦是金屬塑性加工時的重要變形條件。接觸摩擦是金屬塑性加工時的重要變形條件。接觸摩擦不僅決定著金屬變形時應力與變形的分接觸摩擦不僅決定著金屬變形時應力與變形的分布，而且還影響著金屬的塑性、變形抗力以及金布，而且還影響著金屬的塑性、變形抗力以及金屬的內部組織與性能。屬的內部組織與性能。摩擦一般會改變變形過程的應力狀態，因而對變摩擦一般會改變變形過程的應力狀態，因而對變形抗力產生影響。形抗力產生影響。影響摩擦的主要因素影響摩擦的主要因素金屬的種類和化學成

55、分金屬的種類和化學成分 工具材料及其表面狀態工具材料及其表面狀態 接觸面上的單位壓力接觸面上的單位壓力 變形溫度變形溫度 變形速度變形速度 潤滑狀態潤滑狀態提高材料成分和組織均勻性合理選擇變形溫度和變形速率選擇三向壓縮性較強的變形方式減小變形的不均勻性第三節 影響金屬塑性的因素3.3 提高金屬塑性的基本途徑第四節 金屬的超塑性納米銅的室溫超塑性在不同溫度下在不同溫度下ZnAl22的拉伸變形的拉伸變形(250時延伸時延伸率率 )%1083Bi-44Sn擠壓材料在擠壓材料在慢速拉伸下出現異常慢速拉伸下出現異常大的延伸率大的延伸率（ ） %1950高溫合金高溫合金INCONEL718的超塑性成形航天

56、器件的超塑性成形航天器件雙相不銹鋼超塑性成形的航天器件雙相不銹鋼超塑性成形的航天器件超塑成形的波形膨脹節用超塑成形的波形膨脹節用TC4鈦合金波紋管鈦合金波紋管超塑性的概念超塑性的力學特征超塑性的組織特征超塑性的機理超塑性的應用超塑性的概念超塑性是指材料在一定的內部（化學成分、組織）超塑性是指材料在一定的內部（化學成分、組織）條件（如晶粒形狀及尺寸、相變等）和外部（環條件（如晶粒形狀及尺寸、相變等）和外部（環境）條件下（如溫度、應變速率等），呈現出異境）條件下（如溫度、應變速率等），呈現出異常低的流變抗力、異常高的流變性能（例如大的常低的流變抗力、異常高的流變性能（例如大的延伸率）的現象。延伸率

57、）的現象。 一般說來，如果材料的延伸率超過一般說來，如果材料的延伸率超過100，就可，就可稱為超塑性。凡具有能超過稱為超塑性。凡具有能超過100延伸率的材料，延伸率的材料，則稱之為超塑性材料。現代已知的超塑性材料之則稱之為超塑性材料。現代已知的超塑性材料之延伸率最大可超過延伸率最大可超過1000，有的甚至可達，有的甚至可達2000 超塑性的概念可以理解為金屬和合金具有超常的均勻變形的能力。但從物理本質上確切的定義，至今沒有。故對超塑性的定義有很多種：（1）延伸率定義（2）應變速率敏感性指數m0.3（3）抵抗頸縮的能力。超塑性的特點超塑性的特點與一般情形相比，超塑性效應有以下的特點：（1）大延伸

58、率（2）無頸縮（3）低流動應力（4）易成形正是由于以上特點，且變形中無加工硬化現象，因此具有極好的流動性和充填性，能加工出復雜精確的零件。超塑性的分類超塑性的分類組織超塑性或恒溫超塑性。組織超塑性或恒溫超塑性。根據材料的組織形態特點也稱之為微細根據材料的組織形態特點也稱之為微細晶粒超塑性。晶粒超塑性。 特點是材料具有特點是材料具有微細微細的的等軸晶粒等軸晶粒組織。組織。溫度：溫度：Ts0.5Tm（Ts和和Tm分別為超塑變形和材料熔點溫度的絕對溫分別為超塑變形和材料熔點溫度的絕對溫度）度）變形速度：變形速度：10-510-1/s。微細晶粒尺寸其范圍在微細晶粒尺寸其范圍在0.55m之間。一般來說，

59、晶粒越細越有利之間。一般來說，晶粒越細越有利于塑性的發展，但對有些材料來說（例如于塑性的發展，但對有些材料來說（例如Ti合金）晶粒尺寸達幾十合金）晶粒尺寸達幾十微米時仍有很好的超塑性能。微米時仍有很好的超塑性能。由于超塑性變形是在一定的溫度區間進行的，因此即使初始組織具由于超塑性變形是在一定的溫度區間進行的，因此即使初始組織具有微細晶粒尺寸，如果熱穩定性差，在變形過程中晶粒迅速長大的有微細晶粒尺寸，如果熱穩定性差，在變形過程中晶粒迅速長大的話，仍不能獲得良好的超塑性。話，仍不能獲得良好的超塑性。 缺點：晶粒超細化、等軸化、穩定化受到限制，不是所有合金都能達到要求。缺點：晶粒超細化、等軸化、穩定

60、化受到限制，不是所有合金都能達到要求。超塑性的分類超塑性的分類相變超塑性或動態超塑性相變超塑性或動態超塑性這類超塑性，并不要求材料有超細晶粒，而是在一定的溫度和負荷條件下，這類超塑性，并不要求材料有超細晶粒，而是在一定的溫度和負荷條件下，經過多次的循環相變或同素異形轉變獲得大延伸。經過多次的循環相變或同素異形轉變獲得大延伸。主要控制因素：溫度幅度（主要控制因素：溫度幅度（t=tt=t上上-t-t下下）和溫度循環率。和溫度循環率。如碳素鋼和低合金鋼，加以一定的負荷，同時于如碳素鋼和低合金鋼，加以一定的負荷，同時于A1、3溫度上下施以反復的一溫度上下施以反復的一定范圍的加熱和冷卻，每一次循環發生（