1、n金属的一项重要特性就是具有金属的一项重要特性就是具有塑性塑性，能够，能够在外力作用下进行在外力作用下进行塑性变形塑性变形。n利用其塑性，可对金属材料进行各种利用其塑性，可对金属材料进行各种压力压力加工加工（如轧制、锻造、挤压、拉丝、冲压（如轧制、锻造、挤压、拉丝、冲压等等），为金属件的成形提供经济而有效等等），为金属件的成形提供经济而有效的途径。的途径。n金属经压力加工变形后，不仅改变了其外金属经压力加工变形后，不仅改变了其外形和尺寸，还使其内部组织和有关性能发形和尺寸，还使其内部组织和有关性能发生变化。生变化。第三节第三节 金属的塑性变形与再结晶金属的塑性变形与再结晶韧性断口韧性断口脆性解
2、理断口脆性解理断口n 滑移滑移n滑移滑移是指晶体的一部分沿一定的晶是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。位移的现象。l塑性变形的形式：塑性变形的形式：滑移滑移和和孪生。孪生。一、单晶体金属的塑性变形一、单晶体金属的塑性变形n单晶体受力后，外力单晶体受力后，外力在任何晶面上都可分在任何晶面上都可分解为解为正应力正应力和和切应力切应力。正应力正应力只能引起弹性只能引起弹性变形及解理断裂。变形及解理断裂。只只有在有在切应力切应力的作用下的作用下金属晶体才能产生塑金属晶体才能产生塑性变形。性变形。外力在晶面上的分解外力在晶面上的分解切应力作用
3、下的变形切应力作用下的变形锌单晶的拉伸照片锌单晶的拉伸照片n1、滑移变形的特点、滑移变形的特点：n 滑移只能在切应力的作滑移只能在切应力的作用下发生。用下发生。产生滑移的最产生滑移的最小切应力称小切应力称临界切应力临界切应力.n 滑移常沿晶体中原滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和子密度最大的晶面和晶向发生。晶向发生。因原子密因原子密度最大的晶面和晶向度最大的晶面和晶向之间原子间距最大，之间原子间距最大，结合力最弱，产生滑结合力最弱，产生滑移所需切应力最小。移所需切应力最小。l沿其发生滑移的晶面和晶向分别叫做沿其发生滑移的晶面和晶向分别叫做滑移面滑移面和和滑移滑移方向方向。通常是晶体中的密排面和
4、密排方向。通常是晶体中的密排面和密排方向。n一个滑移一个滑移面和其上面和其上的一个滑的一个滑移方向构移方向构成一个成一个滑滑移系。移系。体心立方晶格体心立方晶格面心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格密排六方晶格110111110111晶格晶格滑移面滑移面滑移滑移方向方向滑移系滑移系三种典型金属晶格的滑移系三种典型金属晶格的滑移系n滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性也滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大越好，其中滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大。n因而金属的塑性，面心立方晶格好于体心立方晶格因而金属的塑性，面心立方晶格好于体心立方晶格,体心
5、立方晶格好于密排六方晶格。体心立方晶格好于密排六方晶格。n滑移时，晶体两部分的相滑移时，晶体两部分的相对位移量是原子间距的整数对位移量是原子间距的整数倍倍.n滑移的结果在晶体表面形成滑移的结果在晶体表面形成台阶，称台阶，称滑移线滑移线，若干条滑，若干条滑移线组成一个移线组成一个滑移带滑移带。铜拉伸试样表面滑移带铜拉伸试样表面滑移带n 滑移的同时伴随着晶体的转动滑移的同时伴随着晶体的转动n转动有两种：转动有两种：滑移面向外力轴方向转动和滑移面上滑移面向外力轴方向转动和滑移面上滑移方向向最大切应力方向转动。滑移方向向最大切应力方向转动。切应力作用下的变形和滑移面向外力方向的转动切应力作用下的变形和
6、滑移面向外力方向的转动韧性断口韧性断口多多 脚脚 虫虫 的的 爬爬 行行 把滑移设想为刚性整体滑动所需的理论把滑移设想为刚性整体滑动所需的理论临界切应力值比实际测量临界切应力值临界切应力值比实际测量临界切应力值大大3-4个数量级个数量级。滑移是通过滑移面上位滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的。错的运动来实现的。滑移的机理滑移的机理l晶体通过位错运动产生滑移时，晶体通过位错运动产生滑移时，只在位错中心的少数原子发生移只在位错中心的少数原子发生移动，它们移动的距离远小于一个动，它们移动的距离远小于一个原子间距，因而所需临界切应力原子间距，因而所需临界切应力小，这种现象称作小，这种现象称作位错的易
7、动性位错的易动性。刃位错的运动刃位错的运动n 孪生孪生n孪生孪生是指晶体的一是指晶体的一部分沿一定晶面和部分沿一定晶面和晶向相对于另一部晶向相对于另一部分所发生的切变。分所发生的切变。n发生切变的部分称发生切变的部分称孪生带孪生带或或孪晶孪晶，沿其发生孪生的，沿其发生孪生的晶面称晶面称孪生面孪生面。n孪生的结果使孪生面两侧的晶体呈镜面对称孪生的结果使孪生面两侧的晶体呈镜面对称。孪晶组织孪晶组织孪生示意图孪生示意图n与滑移相比：与滑移相比：n孪生使晶格位向发生改变；孪生使晶格位向发生改变；n所需切应力比滑移大得多所需切应力比滑移大得多,变形速度极快变形速度极快,接近声速接近声速;n孪生时相邻原子
8、面的相对位移量小于一个原子间距孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距.n密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。体心立方晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生体心立方晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。孪生变形。面心立方晶格金属，一般不发生孪生变面心立方晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现有孪晶存在，这是由于相变过程中原形，但常发现有孪晶存在，这是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的，称子重新排列时发生错排而产生的，称退火孪晶退火孪晶。奥氏体不锈钢中退火孪晶奥氏体不锈钢中退火孪晶钛合金六方相中的形变孪晶钛合金六方相中的形变孪
9、晶三、多晶体金属的塑性变形三、多晶体金属的塑性变形n单个晶粒变形与单晶体相似单个晶粒变形与单晶体相似,多多晶体变形比单晶体复杂。晶体变形比单晶体复杂。n(一一)晶界及晶粒位向差的影响晶界及晶粒位向差的影响n1、晶界的影响、晶界的影响n当位错运动到晶界附近时，受当位错运动到晶界附近时，受到晶界的阻碍而堆积起来到晶界的阻碍而堆积起来,称称位位错的塞积错的塞积。要使变形继续进行。要使变形继续进行,则必须增加外力则必须增加外力,从而使金属的从而使金属的变形抗力提高。变形抗力提高。图图2-7 由两个晶粒所做成的试样由两个晶粒所做成的试样 图图2-8 锌的拉伸曲线锌的拉伸曲线 在拉伸时的变形在拉伸时的变形
10、 1-多晶试样多晶试样 2-单晶体单晶体晶界处的原子晶界处的原子：杂乱；晶格严重畸变；杂质原子比较集中：杂乱；晶格严重畸变；杂质原子比较集中增大了晶增大了晶格畸变格畸变滑移时位错运动的阻力滑移时位错运动的阻力(即塑性变形抗力即塑性变形抗力)增大增大变形难。变形难。图图5-9，拉伸时：拉伸时：晶界处塑性变形抗力大、变形小晶界处塑性变形抗力大、变形小形成了形成了“竹节竹节现象现象晶界对塑性变形的影响晶界对塑性变形的影响Cu-4.5Al合金晶合金晶界的位错塞积界的位错塞积l当滑移面、滑移方向与外力方向都呈当滑移面、滑移方向与外力方向都呈45角时，滑移角时，滑移 方向上切应力最方向上切应力最大，因而最
11、容易大，因而最容易发生滑移发生滑移.l滑移后滑移后,滑移面两滑移面两侧晶体的位向关侧晶体的位向关系未发生变化。系未发生变化。A0A1FFA0n2、晶粒位向的影响、晶粒位向的影响n拉伸时，在与外力成拉伸时，在与外力成45方向上的切应方向上的切应力最大，偏移该方向越远，则切应力越力最大，偏移该方向越远，则切应力越小小(与外力平行或垂直方向的切应力等与外力平行或垂直方向的切应力等于零于零)。n各个晶粒的位向是无序的，有的晶粒的各个晶粒的位向是无序的，有的晶粒的滑移面和滑移方向可能接近滑移面和滑移方向可能接近45方向方向(称称为软位向为软位向)，有的晶粒的滑移面和滑移有的晶粒的滑移面和滑移方向可能偏离
12、方向可能偏离45方向方向(称为硬位向称为硬位向)。n处于软位向的晶粒先发生滑移变形，处于软位向的晶粒先发生滑移变形，而而处于硬位向的晶粒可能还只有弹性变形。处于硬位向的晶粒可能还只有弹性变形。图图2-10 多晶体金属不均匀塑性变多晶体金属不均匀塑性变形过程的示意图形过程的示意图n多晶体中首先发生滑移的是滑移系与外力夹角等于或接近多晶体中首先发生滑移的是滑移系与外力夹角等于或接近于于45的晶粒。的晶粒。当塞积位错前端的应力达到一定程度，加当塞积位错前端的应力达到一定程度，加上相邻晶粒的转动，使相邻晶粒中原来处于不利位向滑移上相邻晶粒的转动，使相邻晶粒中原来处于不利位向滑移系上的位错开动，从而使滑
13、移由系上的位错开动，从而使滑移由一批晶粒传递到另一批一批晶粒传递到另一批晶粒，晶粒，当有大量晶粒发当有大量晶粒发生滑移后，金属便显示生滑移后，金属便显示出明显的塑性变形。出明显的塑性变形。多晶体中各晶多晶体中各晶粒位向的不同粒位向的不同其中任一晶粒的滑移都会受其中任一晶粒的滑移都会受到周围不同位向晶粒的约束和限制到周围不同位向晶粒的约束和限制滑移抗力滑移抗力 多晶体多晶体的塑性变形抗力总是高于单晶体。的塑性变形抗力总是高于单晶体。由于各相邻晶粒位向不同，由于各相邻晶粒位向不同，当一当一个晶粒发生塑性变形时，个晶粒发生塑性变形时，为了保为了保持金属的连续性，周围的晶粒若持金属的连续性，周围的晶粒
14、若不发生塑性变形，则必不发生塑性变形，则必以弹性变以弹性变形来与之协调形来与之协调。n晶粒间的位向不同晶粒间的位向不同塑性变形产生不均匀性。塑性变形产生不均匀性。（三）（三）晶粒大小对金属力学性能的影响晶粒大小对金属力学性能的影响n1.金属的晶粒越细，其强度和硬度越高。金属的晶粒越细，其强度和硬度越高。n因为因为金属金属晶粒越晶粒越细，晶界总面积细，晶界总面积越大，位错障碍越大，位错障碍越多；需要协调越多；需要协调的具有不同位向的具有不同位向的晶粒越多，的晶粒越多，使使金属塑性变形的金属塑性变形的抗力越高。抗力越高。晶粒大小与金属强度关系晶粒大小与金属强度关系n2.金属的晶粒越细，其塑性和韧性
15、也越高。金属的晶粒越细，其塑性和韧性也越高。n因为因为晶粒越细，晶粒越细，单位体积内晶粒数目越多，单位体积内晶粒数目越多，参与变参与变形的晶粒数目也越形的晶粒数目也越多，变形越均匀，多，变形越均匀，使在断裂前发生较使在断裂前发生较大的塑性变形。大的塑性变形。强强度和塑性同时增加度和塑性同时增加,金属在断裂前消耗金属在断裂前消耗的功也大，的功也大，因而其因而其韧性也比较好。韧性也比较好。应变应变应力应力塑性材料塑性材料脆性脆性材料材料通过通过压力加工和热处理压力加工和热处理细细化晶粒来同时提高金属的化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性强度、硬度、塑性和韧性的方法称的方法称细晶强化。细晶强
16、化。第二节第二节 塑性变形对组织和性能的影响塑性变形对组织和性能的影响 n一、塑性变形对组织结构的影响一、塑性变形对组织结构的影响 n金属发生塑性变形时，不仅外形发生变化，而且其金属发生塑性变形时，不仅外形发生变化，而且其内部的晶内部的晶粒也相应地被拉长或压扁。粒也相应地被拉长或压扁。n(一一)晶粒形状的变化。晶粒形状的变化。塑性变形后晶粒的外形沿着变形方向塑性变形后晶粒的外形沿着变形方向被压扁或拉长，形成细条状或纤维状，晶界变得模糊不清，被压扁或拉长，形成细条状或纤维状，晶界变得模糊不清，且随变形量增大而加剧。且随变形量增大而加剧。(a)30压下量压下量 (b)55压下量压下量 (c)75压
17、下量压下量 图图5-12 纯铁经不同程度冷轧变形后的显微组织纯铁经不同程度冷轧变形后的显微组织(250)(二二)亚结构的形成。亚结构的形成。在未变形的晶粒内部存在着大量的在未变形的晶粒内部存在着大量的位错壁位错壁(亚晶亚晶界界)和位错网，和位错网，随着塑性变形的发生，即位错运动，在位错之间产随着塑性变形的发生，即位错运动，在位错之间产生一系列复杂的交互作用，使大量的位错在位错壁和位错网旁边造生一系列复杂的交互作用，使大量的位错在位错壁和位错网旁边造成堆积和相互纠缠，产生了成堆积和相互纠缠，产生了位错缠结现象。位错缠结现象。随着变形的增加，位错随着变形的增加，位错缠结现象的进一步发展，便会把各晶
18、粒破碎成为细碎的缠结现象的进一步发展，便会把各晶粒破碎成为细碎的亚晶粒。亚晶粒。变变形愈大，晶粒的碎细程度便愈大，亚晶界也愈多，位错密度显著增形愈大，晶粒的碎细程度便愈大，亚晶界也愈多，位错密度显著增加。同时，加。同时，细碎的亚晶粒也随着变形的方向被拉长。细碎的亚晶粒也随着变形的方向被拉长。工业纯铁在塑性变形前后的组织变化工业纯铁在塑性变形前后的组织变化5%冷变形纯铝中的位错网冷变形纯铝中的位错网(a)正火态正火态(c)变形变形80%(b)变形变形40%(三三)形变织构的产生。形变织构的产生。在在定向变形定向变形情况下，金属中的情况下，金属中的晶粒晶粒不仅被破碎拉长，不仅被破碎拉长，而且各而且
19、各晶粒的位向晶粒的位向也会朝着变形的方向也会朝着变形的方向逐步发生转动。当变形量达到一定值逐步发生转动。当变形量达到一定值(7090以上以上)时，时，金属中的每个晶粒的位向都趋于大体一致，这种现象称为金属中的每个晶粒的位向都趋于大体一致，这种现象称为“织构织构”现象，或称现象，或称“择优取向择优取向”。n由于晶粒的转动，当塑性变形达到一定程度时，会使绝大部分晶由于晶粒的转动，当塑性变形达到一定程度时，会使绝大部分晶粒的某一位向与变形方向趋于一致，这种现象称粒的某一位向与变形方向趋于一致，这种现象称织构或择优取向。织构或择优取向。这种有序化的结构叫做这种有序化的结构叫做形变织构。形变织构。n形变
20、织构形变织构一般分两种：一种是各晶粒的一定晶向平行于拉拔方向，一般分两种：一种是各晶粒的一定晶向平行于拉拔方向，称为称为丝织构，丝织构，例如低碳钢经高度冷拔后，其（例如低碳钢经高度冷拔后，其（110）平行于拔丝方）平行于拔丝方向另一种是各晶粒的一定晶面和晶向平行于轧制方向，称为向另一种是各晶粒的一定晶面和晶向平行于轧制方向，称为板织板织构，构，低碳钢的板织构为低碳钢的板织构为001110见下图；见下图；l形变织构使金属呈形变织构使金属呈现各向异性现各向异性，在深，在深冲零件时，易产生冲零件时，易产生“制耳制耳”现象，使零件边缘不齐，厚薄不匀。但织构现象，使零件边缘不齐，厚薄不匀。但织构可提高硅
21、钢片的导磁率。可提高硅钢片的导磁率。板织构板织构丝织构丝织构形变织构示意图形变织构示意图各向异性导致的铜板各向异性导致的铜板“制耳制耳”有有无无轧制铝板的轧制铝板的“制耳制耳”现象现象二、加工硬化二、加工硬化 n随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称性、韧性下降的现象称加工硬化加工硬化。冷塑性变形量，冷塑性变形量，%屈服强度，屈服强度，MPa1040钢钢(0.4%C)黄铜黄铜铜铜冷塑性变形量，冷塑性变形量，%伸长率，伸长率，%1040钢钢(0.4%C)黄铜黄铜铜铜冷塑性变形与性能关系冷塑性变形与性能关系n产生加工硬化的原因是
22、产生加工硬化的原因是:n1、随变形量增加、随变形量增加,位错密度增加，位错密度增加，由于位错之间的交互作用由于位错之间的交互作用(堆积堆积、缠结缠结)，使变形抗力增加。使变形抗力增加。n2.随变形量增加，亚结构细化随变形量增加，亚结构细化n3.随变形量增加随变形量增加,空位密度增加空位密度增加位错密度与强度关系位错密度与强度关系n4.几何硬化：几何硬化：由晶粒转动引起由晶粒转动引起n由于加工硬化由于加工硬化,使已变形部分发生硬使已变形部分发生硬化而停止变形化而停止变形,而未变形部分开始变而未变形部分开始变形。形。没有加工硬化，金属就不会发没有加工硬化，金属就不会发生均匀生均匀塑性变形。塑性变形
23、。n优点：优点：加工硬化是强化金属的重要加工硬化是强化金属的重要手段之一，手段之一，对于不能热处理强化的对于不能热处理强化的金属和合金尤为重要。金属和合金尤为重要。n缺点：缺点：电阻率增加；耐蚀性下降电阻率增加；耐蚀性下降变形变形20%纯铁中的位错纯铁中的位错未变形纯铁未变形纯铁三、残余内应力三、残余内应力 n内应力内应力是指平衡于金属内部的应力是指平衡于金属内部的应力。是由于金属受力时是由于金属受力时,内部内部变形不均匀而引起的。金属发生塑性变形时变形不均匀而引起的。金属发生塑性变形时,外力所做的功只外力所做的功只有有10%转化为内应力残留于金属中转化为内应力残留于金属中.n内应力分为三类：
24、内应力分为三类：n第一类内应力第一类内应力金属表层和心部或这一部分和那一部分变形不金属表层和心部或这一部分和那一部分变形不均造成的、均造成的、平衡于表面与心部之间平衡于表面与心部之间（宏观内应力）。（宏观内应力）。n第二类内应力第二类内应力相邻晶粒之间或晶内不同区域变形不均造成的相邻晶粒之间或晶内不同区域变形不均造成的内应力，内应力，平衡于晶粒之间或晶粒内不同区域之间平衡于晶粒之间或晶粒内不同区域之间,（微观内应（微观内应力）。力）。n第三类内应力第三类内应力位错、空位等晶体缺陷的增多所造成的晶格畸位错、空位等晶体缺陷的增多所造成的晶格畸变应力（变应力（是由晶格缺陷引起的畸变应力）。是由晶格缺
25、陷引起的畸变应力）。n第三类内应力是形变金属中的主要内应力，也是金第三类内应力是形变金属中的主要内应力，也是金属强化的主要原因。而第一、二类内应力都使金属属强化的主要原因。而第一、二类内应力都使金属强度降低。强度降低。l内应力的存在，内应力的存在，使金使金属耐蚀性下降，属耐蚀性下降，引起引起零件加工、淬火过程零件加工、淬火过程中的变形和开裂。中的变形和开裂。因因此，金属在塑性变形此，金属在塑性变形后，通常要进行退火后，通常要进行退火处理，以消除或降低内应力。处理，以消除或降低内应力。晶界位错塞积所晶界位错塞积所引起的应力集中引起的应力集中第三节第三节 回复与再结晶回复与再结晶n一、冷变形金属在
26、加热时的组织和性能变化一、冷变形金属在加热时的组织和性能变化 n金属经冷变形后金属经冷变形后,组织处于不稳定状态组织处于不稳定状态,有自发恢复到稳定有自发恢复到稳定状态的倾向状态的倾向。但在常温下但在常温下，原子扩散能力小原子扩散能力小,不稳定状态可不稳定状态可长时间维持。长时间维持。加热可使原子扩散能力增加，金属将依次发加热可使原子扩散能力增加，金属将依次发生生回复、再结晶回复、再结晶和和晶粒长大。晶粒长大。加热温度加热温度 黄铜黄铜n 回复回复n回复回复是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。及位错近距离迁移而引
27、起的晶内某些变化。如如空位空位与其他缺陷合并、同一滑移面上的异号位错相遇合与其他缺陷合并、同一滑移面上的异号位错相遇合并并而使缺陷数量减少等。而使缺陷数量减少等。l由于位错运动使其由冷塑由于位错运动使其由冷塑性变形时的无序状态变为性变形时的无序状态变为垂直分布，形成亚晶界，垂直分布，形成亚晶界，这一过程称这一过程称多边形化。多边形化。n在回复阶段，在回复阶段，金属组织金属组织变化不明显，其强度、变化不明显，其强度、硬度略有下降，塑性略硬度略有下降，塑性略有提高，但有提高，但内应力、电内应力、电阻率等显著下降。阻率等显著下降。n工业上，常利用回复现工业上，常利用回复现象象将冷变形金属低温加将冷变
28、形金属低温加热，既稳定组织又保留热，既稳定组织又保留加工硬化，这种热处理加工硬化，这种热处理方法称方法称去应力退火去应力退火。图图2-16 变形金属在不同加热温度时晶粒大小和变形金属在不同加热温度时晶粒大小和性能变化的示意图性能变化的示意图n 再结晶再结晶n当变形金属被加热到当变形金属被加热到较高温度时，由于原较高温度时，由于原子活动能力增大，晶子活动能力增大，晶粒的形状开始发生变粒的形状开始发生变化，化，由破碎拉长的晶由破碎拉长的晶粒变为完整的等轴晶粒变为完整的等轴晶粒。粒。n这种这种冷变形组织在加冷变形组织在加热时重新彻底改组的热时重新彻底改组的过程称过程称再结晶再结晶。铁素体变形铁素体变
29、形80%670加热加热650加热加热n再结晶也是一个晶核形成再结晶也是一个晶核形成和长大的过程，但不是相和长大的过程，但不是相变过程，变过程，再结晶前后新旧再结晶前后新旧晶粒的晶格类型和成分完晶粒的晶格类型和成分完全相同。全相同。冷变形奥氏体不锈钢冷变形奥氏体不锈钢加热时的再结晶形核加热时的再结晶形核SEM-再结晶晶粒在原再结晶晶粒在原变形组织晶界上形核变形组织晶界上形核TEM-再结晶晶粒形核再结晶晶粒形核于高密度位错基体上于高密度位错基体上n由于再结晶后组织的复由于再结晶后组织的复原，因而原，因而金属的强度、金属的强度、硬度下降，塑性、韧性硬度下降，塑性、韧性提高，加工硬化消失。提高，加工硬
30、化消失。冷变形黄铜组织性能随温度的变化冷变形黄铜组织性能随温度的变化 冷变形冷变形(变形量为变形量为38%)黄铜黄铜580C保温保温15分后的的再结晶组织分后的的再结晶组织n 再结晶后的晶粒长大再结晶后的晶粒长大n再结晶完成后，若继续再结晶完成后，若继续升高加热温度或延长保升高加热温度或延长保温时间，将发生晶粒长温时间，将发生晶粒长大，大，这是一个自发的过这是一个自发的过程。程。黄铜再结晶后晶粒的长大黄铜再结晶后晶粒的长大580C保温保温8秒后的组织秒后的组织580580C C保温保温1515分后的组织分后的组织700700C C保温保温1010分后的组织分后的组织n晶粒的长大是通过晶界迁移进
31、行的，是大晶粒吞晶粒的长大是通过晶界迁移进行的，是大晶粒吞并小晶粒的过程。并小晶粒的过程。晶粒粗大会使金属的强度，尤晶粒粗大会使金属的强度，尤其是塑性和韧性降低其是塑性和韧性降低。图图2-18 晶粒长大示意图晶粒长大示意图黄铜再结晶和晶粒长大各个阶段的金相照片黄铜再结晶和晶粒长大各个阶段的金相照片冷变形量为冷变形量为38的组织的组织580C保温保温3秒后的组织秒后的组织580C保温保温4秒后的组织秒后的组织580C保温保温8秒后的组织秒后的组织580C保温保温15分后的组织分后的组织 700C保温保温10分后的组织分后的组织二、再结晶温度二、再结晶温度n再结晶不是一个恒温过程，它是自某一温度开
32、始，再结晶不是一个恒温过程，它是自某一温度开始，在一个温度范围内连续进行的过程，在一个温度范围内连续进行的过程，发生再结晶发生再结晶的最低温度称的最低温度称再结晶温度。再结晶温度。580C保温保温3秒后的组织秒后的组织580C保温保温4秒后的组织秒后的组织580C保温保温8秒后的组织秒后的组织冷变形冷变形(变形量为变形量为38%)黄铜的再结晶黄铜的再结晶T再再与与的关系的关系n影响再结晶温度的因素为：影响再结晶温度的因素为：n1、金属的预先变形程度：、金属的预先变形程度：金属预先变形程度越大金属预先变形程度越大,再结再结晶温度越低。晶温度越低。当变形度达到一定值后，再结晶温度趋于当变形度达到一
33、定值后，再结晶温度趋于某一最低值，称某一最低值，称最低再结晶温度。最低再结晶温度。l纯金属的最低再结晶温度纯金属的最低再结晶温度与其熔点之间的近似关系与其熔点之间的近似关系:T再再0.4T熔熔 其中其中T再再、T熔熔为绝对温度为绝对温度.l金属熔点越高金属熔点越高,T再再也越高也越高.T再再=(T熔熔+273)0.4273，如，如Fe的的T再再=(1538+273)0.4273=451n2、金属的纯度、金属的纯度n金属中的微量杂质或合金元素，尤其高熔点元素起金属中的微量杂质或合金元素，尤其高熔点元素起阻碍扩散和晶界迁移作用阻碍扩散和晶界迁移作用，使再结晶温度显著提高使再结晶温度显著提高.n3、
34、再结晶加热速度和加热时间、再结晶加热速度和加热时间l提高加热速度会使再结晶推迟到较高温度发生提高加热速度会使再结晶推迟到较高温度发生,延长延长加热时间加热时间,使原子扩散充分使原子扩散充分,再结晶温度降低。再结晶温度降低。l生产中，把生产中，把消除加工硬化的热处理称为消除加工硬化的热处理称为再结晶退火再结晶退火。再结晶退火温度比再结晶温度高再结晶退火温度比再结晶温度高100200。黄铜黄铜580C保温保温8秒后的组织秒后的组织黄铜黄铜580C保温保温15分后的组织分后的组织第四节第四节 金属的热加工金属的热加工 n一、冷加工与热加工的区别一、冷加工与热加工的区别n在金属学中，冷热加工的界限是以
35、再结晶温度来划在金属学中，冷热加工的界限是以再结晶温度来划分的。分的。低于再结晶温度的加工称为低于再结晶温度的加工称为冷加工，冷加工，而高于而高于再结晶温度的加工称为再结晶温度的加工称为热加工。热加工。轧制轧制模锻模锻拉拔拉拔n如如 Fe 的再结晶温度为的再结晶温度为451，其在，其在400 以下的加以下的加工仍为冷加工。而工仍为冷加工。而 Sn 的再结晶温度为的再结晶温度为-71，则其，则其在室温下的加工为热加工。在室温下的加工为热加工。n热加工时产生的加工硬化很快被再结晶产生的软化热加工时产生的加工硬化很快被再结晶产生的软化所抵消，因而热加工不会带来加工硬化效果。所抵消，因而热加工不会带来
36、加工硬化效果。巨型自由锻件巨型自由锻件自自由由锻锻冷轧与热轧冷轧与热轧二、热加工对金属组织和性能的影响二、热加工对金属组织和性能的影响 n1.热加工可使铸态金属与合金中的热加工可使铸态金属与合金中的气孔焊合气孔焊合。n2.热加工可使热加工可使粗大的树枝晶或拄状晶破碎，粗大的树枝晶或拄状晶破碎，从而从而使使组织致密、成分均匀、晶粒细化，力学性能提高组织致密、成分均匀、晶粒细化，力学性能提高。锻压锻压热加工动态再热加工动态再结晶示意图结晶示意图n3.热加工使铸态金属中热加工使铸态金属中的非金属夹杂沿变形方的非金属夹杂沿变形方向向细碎拉长，细碎拉长，形成形成彼此彼此平行的宏观条纹，平行的宏观条纹，称
37、作称作流线，流线，由这种流线体现由这种流线体现的组织称的组织称纤维组织。纤维组织。它它使钢产生各向异性，使钢产生各向异性，纵纵向的强度、塑性和韧性向的强度、塑性和韧性显著大于横向，显著大于横向，在制定在制定加工工艺时，应使流线加工工艺时，应使流线分布合理，尽量与拉应分布合理，尽量与拉应力方向一致。力方向一致。吊钩中的纤维组织吊钩中的纤维组织锻钢曲轴中的纤维组织锻钢曲轴中的纤维组织n在加工亚共析钢时，在加工亚共析钢时，发现钢中的发现钢中的F与与P呈呈带状分布，这种组带状分布，这种组织称织称带状组织。带状组织。l带状组织与枝晶偏析带状组织与枝晶偏析被沿加工方向拉长有被沿加工方向拉长有关。关。可通过
38、多次正火可通过多次正火或扩散退火消除或扩散退火消除.正火组织正火组织带状组织带状组织n热加工热加工能量消耗小，能量消耗小，但钢材表面易氧化。但钢材表面易氧化。一般用于截面尺寸大一般用于截面尺寸大、变形量大、在室温下变形量大、在室温下加工困难的工件。加工困难的工件。n而冷加工而冷加工一般用于截一般用于截面尺寸小、塑性好、面尺寸小、塑性好、尺寸精度及表面光洁尺寸精度及表面光洁度要求高的工件。度要求高的工件。蒸汽蒸汽-空气锤空气锤人有了知识，就会具备各种分析能力，人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说古人说“书中自有黄金屋。书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进鼓舞我们前进。
