1、一金属的塑性加工一金属的塑性加工二轧制过程基本概念二轧制过程基本概念 金属的塑性：是指金属在外力作用下，稳定金属的塑性：是指金属在外力作用下，稳定地发生永久变形而又不破坏其完整性的能力。地发生永久变形而又不破坏其完整性的能力。塑性好的金属，变形量既使很大也不破坏；而塑性好的金属，变形量既使很大也不破坏；而塑性差的金属，变形量即使很小也可能产生裂塑性差的金属，变形量即使很小也可能产生裂纹。纹。金属的塑性和柔软性是两个完全不同的概念，金金属的塑性和柔软性是两个完全不同的概念，金属的柔和硬是指金属对变形的抵抗能力，金属柔属的柔和硬是指金属对变形的抵抗能力，金属柔说明该金属材料对变形抵抗能力小，也就是
2、说只说明该金属材料对变形抵抗能力小，也就是说只需较小的变形力就可以使金属产生塑性变形。金需较小的变形力就可以使金属产生塑性变形。金属硬说明该金属抵抗变形的能力大，就说需要用属硬说明该金属抵抗变形的能力大，就说需要用较大的变形力才能使金属产生塑性变形。较大的变形力才能使金属产生塑性变形。金属材料通过冶炼、铸造，获得铸锭后，可通过金属材料通过冶炼、铸造，获得铸锭后，可通过塑性加工的方法获得具有一定形状、尺寸和机械性能塑性加工的方法获得具有一定形状、尺寸和机械性能的型材、板材、管材或线材，以及零件毛坯或零件。的型材、板材、管材或线材，以及零件毛坯或零件。塑性加工包括锻压、轧制、塑性加工包括锻压、轧制
3、、挤压、拉拔、冲压等方挤压、拉拔、冲压等方法。法。金属在承受塑性加工时，金属在承受塑性加工时，产生塑性变形，这对产生塑性变形，这对金属的组织结构和性能会产生重要的影响金属的组织结构和性能会产生重要的影响 塑性变形中的力塑性变形中的力 力和应力力和应力 金属压力加工过程，通过工具（轧辊或模具）把金属压力加工过程，通过工具（轧辊或模具）把外力传到金属上，在外力作用下，金属运动受到阻碍时，外力传到金属上，在外力作用下，金属运动受到阻碍时，金属内部则产生与外力平衡地内力，同时引起金属变形。金属内部则产生与外力平衡地内力，同时引起金属变形。故金属发生的变形是受外力和内力作用的结果。故金属发生的变形是受外
4、力和内力作用的结果。外力外力 金属在变形时所受的外力可分为三种；即作用力、约束反金属在变形时所受的外力可分为三种；即作用力、约束反力、摩擦力。力、摩擦力。A A 作用力是由压力加工设备的动作而产生的（如锻锤的机械作用力是由压力加工设备的动作而产生的（如锻锤的机械动作，轧辊的转动等）。作用力的大小由金属变形时所需能动作，轧辊的转动等）。作用力的大小由金属变形时所需能量的大小所决定。量的大小所决定。B B 约束反力：在变形过程中，工具或模具阻止被加工物体的约束反力：在变形过程中，工具或模具阻止被加工物体的整体运动和质点流动而作用于该物体上的力称为约束反力。整体运动和质点流动而作用于该物体上的力称为
5、约束反力。C C 摩擦力：摩擦力在金属压力加工中一般来讲总是存在的。摩擦力：摩擦力在金属压力加工中一般来讲总是存在的。因为在加工工具与金属的接触面上总是有一定程度的粗糙不因为在加工工具与金属的接触面上总是有一定程度的粗糙不平，当变形金属的质点与接触面相对运动时，接触面上必然平，当变形金属的质点与接触面相对运动时，接触面上必然产生一个与金属质点运动方向相反的阻力产生一个与金属质点运动方向相反的阻力T T，这个阻力叫摩，这个阻力叫摩擦力。擦力。内力和应力内力和应力 物体在外力或其它物理或物理物体在外力或其它物理或物理化学的作用下，使原子化学的作用下，使原子间距发生变化，就产生内力。间距发生变化，就
6、产生内力。压力加工中金属的内力是由以下两方面原因引起；压力加工中金属的内力是由以下两方面原因引起；由于平衡外部的机械作用所产生的内力（在金属内部产由于平衡外部的机械作用所产生的内力（在金属内部产生与外力平衡的力）生与外力平衡的力）由于物理或物理由于物理或物理化学过程所产生的相互平衡的内力，化学过程所产生的相互平衡的内力，一般是由于变形不均匀，温度不均匀及相变等原因引起的。一般是由于变形不均匀，温度不均匀及相变等原因引起的。提示：内力的大小用应力来表示。正应力是指单位面积上提示：内力的大小用应力来表示。正应力是指单位面积上所受的法向内力。由于大多数情况下内力的分布是不均匀所受的法向内力。由于大多
7、数情况下内力的分布是不均匀的，因此常用平均正应力来表示内力的大小。的，因此常用平均正应力来表示内力的大小。变形抗力变形抗力 在压力加工中，金属抵抗变形的能力，叫变形抗力。在压力加工中，金属抵抗变形的能力，叫变形抗力。变形抗力大说明金属抵抗变形的能力大，也就是所金变形抗力大说明金属抵抗变形的能力大，也就是所金属比较硬，需要较大的外力才能使金属变形。属比较硬，需要较大的外力才能使金属变形。影响变形抗力的各种因素影响变形抗力的各种因素A A、金属的化学成分及组织结构：纯金属与合金的变形抗、金属的化学成分及组织结构：纯金属与合金的变形抗力是不同的，一般纯金属的变形抗力都较小。钢中含碳力是不同的，一般纯
8、金属的变形抗力都较小。钢中含碳量增加，变形抗力也增加。另一方面，化学成分相同的量增加，变形抗力也增加。另一方面，化学成分相同的金属，由于组织结构不同，其变形抗力也不相同，一般金属，由于组织结构不同，其变形抗力也不相同，一般细晶粒有较大的变形抗力，粗晶粒金属的变形抗力较小。细晶粒有较大的变形抗力，粗晶粒金属的变形抗力较小。B B、变形温度：一般来说金属的变形抗力随变形温度的升、变形温度：一般来说金属的变形抗力随变形温度的升高而降低。高而降低。C C、变形速度：金属在热变形时，因变形速度的增加，金、变形速度：金属在热变形时，因变形速度的增加，金属的再结晶软化过程来不及完成，加工硬化现象来不及属的再
9、结晶软化过程来不及完成，加工硬化现象来不及消除，因此使变形抗力增加。消除，因此使变形抗力增加。D D、变形程度：金属在热轧时，所有钢中的变形抗力都随、变形程度：金属在热轧时，所有钢中的变形抗力都随着轧制温度的降低，压下量的增加而增加，随变形程度着轧制温度的降低，压下量的增加而增加，随变形程度的增加而增加。的增加而增加。塑性变形的基本定律塑性变形的基本定律A A、体积不变定律、体积不变定律 在塑性变形过程中，根据实测和研究，铸造状态的金属开始加工时，在塑性变形过程中，根据实测和研究，铸造状态的金属开始加工时，由于内部存在疏松、缩孔、气泡和裂纹等缺陷。因此锻轧初期将使金属的由于内部存在疏松、缩孔、
10、气泡和裂纹等缺陷。因此锻轧初期将使金属的密度增加体积缩小，当在轧制后的再结晶退火过程中，密度将重新恢复到密度增加体积缩小，当在轧制后的再结晶退火过程中，密度将重新恢复到原来的状态，为此得出。金属在压力加工时，金属变形前后的体积保持不原来的状态，为此得出。金属在压力加工时，金属变形前后的体积保持不变，这一规律称为体积不变定律。变，这一规律称为体积不变定律。B B、最小阻力定律、最小阻力定律 最小阻力定律：金属塑性变形时，任何部分的质点都按照所需功最小最小阻力定律：金属塑性变形时，任何部分的质点都按照所需功最小的路程来移动，当路程相同时，则质点将沿着阻力最小的方向移动，这一的路程来移动，当路程相同
11、时，则质点将沿着阻力最小的方向移动，这一规律称为最小阻力定律。规律称为最小阻力定律。C C、弹塑性共存定律、弹塑性共存定律 弹塑性共存定律指的是金属在塑性变形过程中，一定有弹性变形存在，弹塑性共存定律指的是金属在塑性变形过程中，一定有弹性变形存在，但并不是说在金属发生弹性变形时，一定没有塑性变形产生。但并不是说在金属发生弹性变形时，一定没有塑性变形产生。影响塑性的各种因素影响塑性的各种因素 影响塑性的内因影响塑性的内因A A、化学成分、化学成分纯金属和它的固溶体具有良好的塑性，化合物塑性较差，纯金属和它的固溶体具有良好的塑性，化合物塑性较差，钢中化学成分和杂质的增加，会降低金属的塑性。钢中化学
12、成分和杂质的增加，会降低金属的塑性。B B、组织结构、组织结构金属的组织结构取决于金属的化学成分，组成合金的主金属的组织结构取决于金属的化学成分，组成合金的主要元素的晶格；杂质的性质、数量及其分布；晶粒形状要元素的晶格；杂质的性质、数量及其分布；晶粒形状的大小。另外同一化学成分的金属或合金，由于组织不的大小。另外同一化学成分的金属或合金，由于组织不同，其塑性也不同，一般细晶粒的钢具有较好的塑性。同，其塑性也不同，一般细晶粒的钢具有较好的塑性。化合物杂质呈球状分布时徐行较好，呈片状、网状分布化合物杂质呈球状分布时徐行较好，呈片状、网状分布在晶界上时，使金属塑性下降。在晶界上时，使金属塑性下降。影
13、响塑性的各种因素影响塑性的各种因素 影响塑性的外因影响塑性的外因A A 变形温度变形温度一般的说，在较高温度下金属和合金的塑性是较好的。一般的说，在较高温度下金属和合金的塑性是较好的。B B 变形速度变形速度变形速度是指单位时间内变形程度的变化率。金属在变变形速度是指单位时间内变形程度的变化率。金属在变形过程中，加工硬化发生的速度，超过软化进行的速度，形过程中，加工硬化发生的速度，超过软化进行的速度，塑性明显下降，如果软化过程比产生硬化过程快或者当塑性明显下降，如果软化过程比产生硬化过程快或者当变形速度增加时，由于热效应使金属温度升高，金属由变形速度增加时，由于热效应使金属温度升高，金属由脆性
14、区转变为塑性区的温度时，塑性有所提高。脆性区转变为塑性区的温度时，塑性有所提高。C C 应力状态应力状态金属在变形时受拉应力成分越少，压应力成分越多，则金属在变形时受拉应力成分越少，压应力成分越多，则金属塑性越好。金属塑性越好。金属的塑性变形金属的塑性变形 单晶体的塑性变形的基本方式有两种：滑移和孪生。单晶体的塑性变形的基本方式有两种：滑移和孪生。滑移滑移:滑移是晶体在切应力的作用下滑移是晶体在切应力的作用下,晶体的一部分沿晶体的一部分沿一定的晶面一定的晶面(滑移面滑移面)上的一定方向上的一定方向(滑移方向滑移方向)相对于另相对于另一部分发生滑动。一部分发生滑动。金属的塑性变形金属的塑性变形
15、滑移特点：滑移特点：A A 滑移只能在切应力作用下才会发生；滑移只能在切应力作用下才会发生；B B 滑移是晶体内部位错在切应力作用下运动的结果。滑移是晶体内部位错在切应力作用下运动的结果。位借位借运动造成滑移；运动造成滑移；C C 由于位错每移出晶体一次即造成一个原子间距的变形量由于位错每移出晶体一次即造成一个原子间距的变形量,因此晶体发生的总变形量一定是这个方向上的原子间距的整因此晶体发生的总变形量一定是这个方向上的原子间距的整数倍。数倍。D D 滑移总是沿着晶体中原子密度最大的晶面滑移总是沿着晶体中原子密度最大的晶面(密排面密排面)和其和其上密度最大的晶向上密度最大的晶向(密排方向密排方向
16、)进行进行,这是由于密排面之间、这是由于密排面之间、密排方向之间的间距最大，结合力最弱。金属发生滑移的可密排方向之间的间距最大，结合力最弱。金属发生滑移的可能性越大，能性越大，塑性就越好。滑移方向对滑移所起的作用比滑移塑性就越好。滑移方向对滑移所起的作用比滑移面大，所以面心立方晶格金属比体心立方晶格金属的塑性更面大，所以面心立方晶格金属比体心立方晶格金属的塑性更好。好。孪孪 生生 在切应力作用下晶体的一在切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶部分相对于另一部分沿一定晶面面(孪生面孪生面)和晶向和晶向(孪生方向孪生方向)发生切变的变形过程称孪生。发生切变的变形过程称孪生。发生切变、位向改
17、变的这一部发生切变、位向改变的这一部分晶体称为孪晶。孪晶与未变分晶体称为孪晶。孪晶与未变形部分晶体原子分布形成对称。形部分晶体原子分布形成对称。孪生所需的临界切应力比滑移孪生所需的临界切应力比滑移的大得多。孪生只在滑移很难的大得多。孪生只在滑移很难进行的情况下才发生。体心立进行的情况下才发生。体心立方晶格金属（如铁）在室温或方晶格金属（如铁）在室温或受冲击时才发生孪生。而滑移受冲击时才发生孪生。而滑移系较少的密排六方晶格金属如系较少的密排六方晶格金属如镁、锌、镉等镁、锌、镉等,则比较容易发则比较容易发生孪生。生孪生。多晶体的塑性变形多晶体的塑性变形 A A 多晶体中多晶体中,由于晶界上原子排列
18、不很规则由于晶界上原子排列不很规则,阻碍位错的运动阻碍位错的运动,使使变形抗力增大。金属晶粒越细，晶界越多，变形抗力越大，金属的变形抗力增大。金属晶粒越细，晶界越多，变形抗力越大，金属的强度就越大。强度就越大。B B 多晶体中每个晶粒位向不一致。一些晶粒的滑移面和滑移方向接多晶体中每个晶粒位向不一致。一些晶粒的滑移面和滑移方向接近于最大切应力方向近于最大切应力方向(称晶粒处于软位向称晶粒处于软位向),),另一些晶粒的滑移面和另一些晶粒的滑移面和滑移方向与最大切应力方向相差较大滑移方向与最大切应力方向相差较大(称晶粒处于硬位向称晶粒处于硬位向)。在发生。在发生滑移时，软位向晶粒先开始。当位错在晶
19、界受阻逐渐堆积时，其它滑移时，软位向晶粒先开始。当位错在晶界受阻逐渐堆积时，其它晶粒发生滑移。因此多晶体变形时晶粒分批地逐步地变形，变形分晶粒发生滑移。因此多晶体变形时晶粒分批地逐步地变形，变形分散在材料各处。晶粒越细，金属的变形越分散，减少了应力集中，散在材料各处。晶粒越细，金属的变形越分散，减少了应力集中，推迟裂纹的形成和发展，使金属在断裂之前可发生较大的塑性变形，推迟裂纹的形成和发展，使金属在断裂之前可发生较大的塑性变形，因此使金属的塑性提高。因此使金属的塑性提高。由于细晶粒金属的强度较高，塑性较好，由于细晶粒金属的强度较高，塑性较好，所以断裂时需要消耗较大的功，因而韧性也较好。因此细晶
20、强化是所以断裂时需要消耗较大的功，因而韧性也较好。因此细晶强化是金属的一种很重要的强韧化手段。金属的一种很重要的强韧化手段。塑性变形对金属组织结构的影响塑性变形对金属组织结构的影响 A A 金属发生塑性变形后金属发生塑性变形后,晶粒发生变形晶粒发生变形,沿形变方向被拉长沿形变方向被拉长或压扁。当变形量很大时或压扁。当变形量很大时,晶粒变成细条状晶粒变成细条状(拉伸时拉伸时),),金属金属中的夹杂物也被拉长中的夹杂物也被拉长,形成纤维组织。形成纤维组织。塑性变形对金属组织结构的影响塑性变形对金属组织结构的影响 B B 亚结构形成亚结构形成 金属金属经大的塑性变形时经大的塑性变形时,由于位错的密度
21、增大由于位错的密度增大和发生交互作用和发生交互作用,大大量位错堆积在局部地量位错堆积在局部地区区,并相互缠结并相互缠结,形形成不均匀的分布成不均匀的分布,使使晶粒分化成许多位向晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块略有不同的小晶块,而在晶粒内产生亚晶而在晶粒内产生亚晶粒。粒。塑性变形对金属组织结构的影响塑性变形对金属组织结构的影响 形变织构产生形变织构产生 金属塑性变形到很大程度金属塑性变形到很大程度(70%(70%以上以上)时时,由于晶粒发生转动由于晶粒发生转动,使各晶粒的位向趋近于一致使各晶粒的位向趋近于一致,形成形成特殊的择优取向特殊的择优取向,这种有序化的结构叫做形变织构。这种有序化的结构
22、叫做形变织构。塑性变形对金属性能的影响塑性变形对金属性能的影响 A A 金属发生塑性变形金属发生塑性变形,随变形度的增大随变形度的增大,金属的强金属的强度和硬度显著提高度和硬度显著提高,塑性和韧性明显下降。这种现象塑性和韧性明显下降。这种现象称为加工硬化称为加工硬化,也叫形变强化。也叫形变强化。产生加工硬化的原因是：金属发生塑性变形时产生加工硬化的原因是：金属发生塑性变形时,位错位错密度增加密度增加,位错间的交互作用增强位错间的交互作用增强,相互缠结相互缠结,造成造成位错运动阻力的增大位错运动阻力的增大,引起塑性变形抗力提高。另一引起塑性变形抗力提高。另一方面由于晶粒破碎细化方面由于晶粒破碎细
23、化,使强度得以提高。在生产中使强度得以提高。在生产中可通过冷轧、冷拔提高钢板或钢丝的强度。可通过冷轧、冷拔提高钢板或钢丝的强度。塑性变形对金属性能的影响塑性变形对金属性能的影响 B 由于纤维组织和形变织构的形成由于纤维组织和形变织构的形成,使金属的性能产生使金属的性能产生各向异性。如沿纤维方向的强度和塑性明显高于垂直方各向异性。如沿纤维方向的强度和塑性明显高于垂直方向的。用有织构的板材冲制筒形零件时向的。用有织构的板材冲制筒形零件时,即由于在不同即由于在不同方向上塑性差别很大方向上塑性差别很大,零件的边缘出现零件的边缘出现“制耳制耳”。塑性变形对金属性能的影响塑性变形对金属性能的影响 C C
24、塑性变形可影响金属的物理、化学性能。如使塑性变形可影响金属的物理、化学性能。如使电阻增大电阻增大,耐腐蚀性降低。耐腐蚀性降低。D D 由于金属在发生塑性变形时由于金属在发生塑性变形时,金属内部变形不金属内部变形不均匀均匀,位错、空位等晶体缺陷增多，位错、空位等晶体缺陷增多，金属内部会金属内部会产生残余内应力。即外力去除后，金属内部会残留产生残余内应力。即外力去除后，金属内部会残留下来应力。残余内应力会使金属的耐腐蚀性能降低，下来应力。残余内应力会使金属的耐腐蚀性能降低，严重时可导致零件变形或开裂。严重时可导致零件变形或开裂。塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化塑性变形后的金属在加热时组织和
25、性能的变化 金属经塑性变形金属经塑性变形后，组织结构和性能后，组织结构和性能发生很大的变化。如发生很大的变化。如果对变形后的金属进果对变形后的金属进行加热，金属的组织行加热，金属的组织结构和性能又会发生结构和性能又会发生变化。随着加热温度变化。随着加热温度的提高，变形金属将的提高，变形金属将相继发生回复、再结相继发生回复、再结晶和晶粒长大过程。晶和晶粒长大过程。塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化 金属经塑性变形金属经塑性变形后，组织结构和性能后，组织结构和性能发生很大的变化。如发生很大的变化。如果对变形后的金属进果对变形后的金属进行加热，金属的组织
26、行加热，金属的组织结构和性能又会发生结构和性能又会发生变化。随着加热温度变化。随着加热温度的提高，变形金属将的提高，变形金属将相继发生回复、再结相继发生回复、再结晶和晶粒长大过程。晶和晶粒长大过程。回回 复复 变形后的金属在较低温度进行加热，会发生回变形后的金属在较低温度进行加热，会发生回复过程。由于加热温度不高复过程。由于加热温度不高,原子扩散能力不很大原子扩散能力不很大,只是晶粒内部位错、空位、间隙原子等缺陷通过移只是晶粒内部位错、空位、间隙原子等缺陷通过移动、复合消失而大大减少，而晶粒仍保持变形后的动、复合消失而大大减少，而晶粒仍保持变形后的形态，形态，变形金属的显微组织不发生明显的变化
27、。变形金属的显微组织不发生明显的变化。此时材料的强度和硬度只略有降低，塑性有增高，此时材料的强度和硬度只略有降低，塑性有增高，但残余应力则大大降低。工业上常利用回复过程对但残余应力则大大降低。工业上常利用回复过程对变形金属进行变形金属进行 去应力退火、以降低残余内应力，去应力退火、以降低残余内应力，保留加工硬化效果。保留加工硬化效果。再再 结结 晶晶 A A、再结晶过程及其对金属组织、性能的影响、再结晶过程及其对金属组织、性能的影响 变形后的金属在较高温度加热时，由于原子扩散能力增大，变形后的金属在较高温度加热时，由于原子扩散能力增大，被拉长（或压扁）、破碎的晶粒通过重新生核、长大变成新的被拉
28、长（或压扁）、破碎的晶粒通过重新生核、长大变成新的均匀、细小的等轴晶。这个过程称为再结晶。变形金属进行再均匀、细小的等轴晶。这个过程称为再结晶。变形金属进行再结晶后，金属的强度和硬度明显降低，而塑性和韧性大大提高，结晶后，金属的强度和硬度明显降低，而塑性和韧性大大提高，加工硬化现象被消除，加工硬化现象被消除，此时内应力全部消失，物理、化学性此时内应力全部消失，物理、化学性能基本上恢复到变形以前的水平。再结晶生成的新的晶粒的晶能基本上恢复到变形以前的水平。再结晶生成的新的晶粒的晶格类型与变形前、变形后的晶格类型均一样。格类型与变形前、变形后的晶格类型均一样。B B、再结晶温度、再结晶温度 变形后
29、的金属发生再结晶的温度是一个温度范围，并非某变形后的金属发生再结晶的温度是一个温度范围，并非某一恒定温度。一般所说的再结晶温度指的是最低再结晶温度一恒定温度。一般所说的再结晶温度指的是最低再结晶温度(T(T再再),),通常用经大变形量通常用经大变形量(70%(70%以上以上)的冷塑性变形的金属的冷塑性变形的金属,经一经一小时加热后能完全再结晶的最低温度来表示。小时加热后能完全再结晶的最低温度来表示。最低再结晶温度与下列因素有关：最低再结晶温度与下列因素有关：A A 预先变形度：金属再结晶前塑性变形的相对变形量称为预先变形度：金属再结晶前塑性变形的相对变形量称为预先变形度。预先变形度越大预先变形
30、度。预先变形度越大,金属的晶体缺陷就越多金属的晶体缺陷就越多,组织越不稳定组织越不稳定,最低再结晶温度也就越低。当预先变形度最低再结晶温度也就越低。当预先变形度达到一定大小后达到一定大小后,金属的最低再结晶温度趋于某一稳定金属的最低再结晶温度趋于某一稳定值。值。B B 金属的熔点：熔点越高金属的熔点：熔点越高,最低再结晶温度也就越高。最低再结晶温度也就越高。C C 杂质和合金元素：由于杂质和合金元素特别是高熔点元杂质和合金元素：由于杂质和合金元素特别是高熔点元素素,阻碍原子扩散和晶界迁移阻碍原子扩散和晶界迁移,可显著提高最低再结晶温可显著提高最低再结晶温度。度。D D 加热速度和保温时间：再结
31、晶是一个扩散过程加热速度和保温时间：再结晶是一个扩散过程,需要一需要一定时间才能完成。提高加热速度会使再结晶在较高温度下定时间才能完成。提高加热速度会使再结晶在较高温度下发生发生,而保温时间越长而保温时间越长,再结晶温度越低。再结晶温度越低。再结晶后晶粒的晶粒度再结晶后晶粒的晶粒度 晶粒大小影响金属的强度、晶粒大小影响金属的强度、塑性和韧性塑性和韧性,因此生产上非常重视控制再结晶后的晶因此生产上非常重视控制再结晶后的晶粒度。粒度。A A 加热温度加热温度越高加热温度加热温度越高,原子扩散能力越强原子扩散能力越强,则晶则晶界越易迁移界越易迁移,晶粒长大也越快。晶粒长大也越快。B B 预先变形度变
32、形度的影响主要与金属变形的均匀度预先变形度变形度的影响主要与金属变形的均匀度有关。变形越不均匀有关。变形越不均匀,再结晶退火后的晶粒越大。变再结晶退火后的晶粒越大。变形度很小时，因不足以引起再结晶，晶粒不变。形度很小时，因不足以引起再结晶，晶粒不变。由于塑性变形后的金属加热发生再结晶后，可消由于塑性变形后的金属加热发生再结晶后，可消除加工硬化现象，恢复金属的塑性和韧性，除加工硬化现象，恢复金属的塑性和韧性，因此生产因此生产中常用再结晶退火工艺来恢复金属塑性变形的能力，中常用再结晶退火工艺来恢复金属塑性变形的能力，以便继续进行形变加工。以便继续进行形变加工。晶粒长大晶粒长大 再结晶完成后的晶粒是
33、细小的再结晶完成后的晶粒是细小的,但如果继续加热但如果继续加热,加热温加热温度过高或保温时间过长时度过高或保温时间过长时,晶粒会明显长大晶粒会明显长大,最后得到粗大晶最后得到粗大晶粒的组织粒的组织,使金属的强度、硬度、塑性、韧性等机械性能都显使金属的强度、硬度、塑性、韧性等机械性能都显著降低。著降低。一般情况下晶粒长大是应当避免发生的现象。一般情况下晶粒长大是应当避免发生的现象。当金属变形较大当金属变形较大,产生织构产生织构,含有较多的杂质时含有较多的杂质时,晶界的晶界的迁移将受到阻碍迁移将受到阻碍,因而只会有少数处于优越条件的晶粒因而只会有少数处于优越条件的晶粒(例如例如尺寸较大尺寸较大,取
34、向有利等取向有利等)优先长大优先长大,迅速吞食周围的大量小晶迅速吞食周围的大量小晶粒粒,最后获得晶粒异常粗大的组织。这种不均匀的长大过程类最后获得晶粒异常粗大的组织。这种不均匀的长大过程类似于再结晶的生核似于再结晶的生核(较大稳定亚晶粒生成较大稳定亚晶粒生成)和长大和长大(吞食周围的吞食周围的小亚晶粒小亚晶粒)的过程的过程,所以称为二次再结晶所以称为二次再结晶,它大大降低金属的它大大降低金属的机械性能。机械性能。金属的热加工及其对组织、性能的影响金属的热加工及其对组织、性能的影响 在金属的再结晶温度以上的塑性变形加工称为热加工，例如钢材的热在金属的再结晶温度以上的塑性变形加工称为热加工，例如钢
35、材的热锻和热轧。由于温度处于再结晶温度以上，金属材料发生塑性变形后，随锻和热轧。由于温度处于再结晶温度以上，金属材料发生塑性变形后，随即发生再结晶过程。因此塑性变形引起的加工硬化效应随即被再结晶过程即发生再结晶过程。因此塑性变形引起的加工硬化效应随即被再结晶过程的软化作用所消除，使材料保持良好的塑性状态。的软化作用所消除，使材料保持良好的塑性状态。A A 热加工能使铸态金属中的气孔、疏松、微裂纹焊合，提高金属的致热加工能使铸态金属中的气孔、疏松、微裂纹焊合，提高金属的致密度；减轻甚至消除树枝晶偏析和改善夹杂物、第二相的分布等；提高金密度；减轻甚至消除树枝晶偏析和改善夹杂物、第二相的分布等；提高
36、金属的机械性能，特别是韧性和塑性。属的机械性能，特别是韧性和塑性。B B 热加工能打碎铸态金属中的粗大树枝晶和柱状晶，并通过再结晶获热加工能打碎铸态金属中的粗大树枝晶和柱状晶，并通过再结晶获得等轴细晶粒，而使金属的机械性能全面提高。但这与热加工的变形量和得等轴细晶粒，而使金属的机械性能全面提高。但这与热加工的变形量和加工终了温度关系很大，一般来说变形量应大些，加工终了温度不能太高。加工终了温度关系很大，一般来说变形量应大些，加工终了温度不能太高。C C 热加工能使金属中残存的枝晶偏析、可变形夹杂物和第二相沿金属热加工能使金属中残存的枝晶偏析、可变形夹杂物和第二相沿金属流动方向被拉长，形成纤维组
37、织流动方向被拉长，形成纤维组织(或称或称“流线流线”)，使金属的机械性能特别，使金属的机械性能特别是塑性和韧性具有方向性，纵向上的性能显著大于横向上的。因此热加工是塑性和韧性具有方向性，纵向上的性能显著大于横向上的。因此热加工时应力求工件流线分布合理。时应力求工件流线分布合理。金属的热加工及其对组织、性能的影响金属的热加工及其对组织、性能的影响 C C 热加工能使金属中残存的枝晶偏析、可变形夹杂物和第二相沿金属热加工能使金属中残存的枝晶偏析、可变形夹杂物和第二相沿金属流动方向被拉长，形成纤维组织流动方向被拉长，形成纤维组织(或称或称“流线流线”)，使金属的机械性能特别，使金属的机械性能特别是塑性和韧性具有方向性，纵向上的性能显著大于横向上的。因此热加工是塑性和韧性具有方向性，纵向上的性能显著大于横向上的。因此热加工时应力求工件流线分布合理。时应力求工件流线分布合理。
