塑性变形与再结晶.ppt

塑性变形与再结晶,地点：电力楼材料实验室,主要内容,经塑性变形后，金属材料的显微组织变化。冷加工变形组织经回复和再结晶后的变化。,晶内变化,滑移带：由于晶体的塑性变形使试样抛光表面产生高低不一的台阶，在高倍下观察可知它是由更细的滑移线组成。孪晶带：孪生是一个发生在晶体内部，产生孪晶的均匀切变过程，孪晶本身是一个晶体中的变形区域，它与相邻未变形区域的晶体取向互成镜面对称关系。,纯铁滑移线,纯锌机械孪晶,纯铁机械孪晶,形变孪晶的产生与金属的点阵类型和层错能高低等因素有关，如密排六方金属(Zn，Mg等)，易以孪生方式变形而产生孪晶，层错能低的奥氏体不锈钢亦产生形变孪晶。工业纯铁为体心立方金属，它只有在0以下受冲击载荷时，才易产生孪晶。,晶粒形貌的变化,随着变形度的增加，等轴晶将逐渐沿变形方向伸长。当变形量很大时，晶粒变得模糊不清，形成纤维组织，纤维状组织是由晶界和滑移线组成。,低碳钢（0.05wt.%）经不同冷变形度冷变形后的组织变化,冷变形度5%,冷变形度10%,冷变形度15%,冷变形度20%,冷变形度30%,冷变形度50%,冷变形度70%,回复、再结晶和晶粒长大,冷塑性变形后的金属组织是不稳定的，空位、位错等结构缺陷密度增大，畸变能升高，处于热力学不稳定的高自由能状态。因此经塑性变形的材料具有自发恢复到变形前低自由能状态的趋势。当加热时会发生回复、再结晶和晶粒长大等过程。,回复,回复是指新的无畸变晶粒出现之前所产生的亚结构和性能变化的阶段。回复是一个弛豫过程。机制：低温回复：点缺陷发生迁移，密度明显下降；中温回复：位错滑移并重新分布。高温回复：位错可产生攀移，发生重新分布，并产生多边化结构。,再结晶,冷变形后的金属加热到一定程度之后，在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的状况，此过程称之为再结晶。是一种形核、长大过程，通过在变形组织的基体上产生新的无畸变再结晶晶核，并通过逐渐长大形成新等轴晶粒，从而取代全部变形组织，再结晶的晶核不是新相，其点阵(晶格)类型仍与旧晶粒相同。驱动力来自应变畸变能的下降。,晶粒长大,晶粒长大是指再结晶之后晶粒的继续长大，驱动力来自总界面能的下降。正常晶粒的长大规律：在恒温下，平均晶粒直径与保温时间的平方根呈正比。,影响再结晶的因素,变形度：变形度越大，储能增加，再结晶驱动力越大，再结晶温度越低，同时等温退火时的再结晶速度越快，但当变形量大到一定程度后，再结晶温度基本稳定。在给定温度下，发生再结晶需要一个最小变形量（临界变形度）低于此变形度，不发生再结晶。同时，变形度越大，得到的再结晶晶粒越细。退火温度：提高退火温度可使再结晶速度显著加快，临界变形度数值变小，若再结晶过程已经完成，随后还有一个晶粒长大阶段很明显，温度越高，晶粒越粗。,变形度对再结晶组织的影响,冷变形程度对再结晶后晶粒大小影响规律：如变形程度很小时，造成的储能不足以驱动再结晶，所以晶粒大小没有变化。当变形程度增大到一定数值后，可以引起再结晶，但由于形核率很小，所以得到的晶粒特别粗大，把对应于再结晶后得到特别粗大晶粒的变形程度称为临界变形度，一般金属的临界变形为210。当变形量大于临界变形量后，储能随变形量的增加而增大，从而使形核率增加，由此再结晶晶粒得到细化。,冷变形度5%+850保温0.5小时,冷变形度10%+850保温0.5小时,冷变形度15%+850保温0.5小时,冷变形度20%+850保温 0.5小时,冷变形度50%+850保温 0.5小时,冷变形度70%+850保温 0.5小时,截线法测定晶粒大小,n 单位面积中的晶粒个数N 数到的晶粒数Lt 测试线长度（mm）注:在400倍的放大倍数下每格长度为0.0033mm/格,退火温度对再结晶组织的影响,当变形程度和退火保温时间一定时，退火温度越高，再结晶速度越快，产生一定体积分数的再结晶所需要的时间越短，再结晶后的晶粒越粗大。,变形度70%+400 退火0.5小时,变形度70%+450 退火0.5小时,变形度70%+500 退火0.5小时,变形度70%+600 退火0.5小时,变形度70%+850 退火0.5小时,退火孪晶,某些面心立方金属和合金如铜及铜合金等冷变形后经再结晶退火后，其晶粒中会出现退火孪晶。,纯铜退火孪晶,退火孪晶的生成机制,一般认为是在晶粒生长过程中形成的，当晶粒通过晶界移动而生长时，原子层在晶界角（111）面上的堆垛顺序偶然错堆，就会出现一共格的孪晶界，该退火孪晶通过大角度晶界的移动而长大。在长大过程中，如果在原子（111）面上再次发生错堆而恢复原来的堆垛顺序，则又形成第二个共格的孪晶界，构成孪晶带。层错能低的晶体容易形成退火孪晶。,实验步骤,观察并描绘纯铁冷变形的滑移线。观察低碳钢经5，10，20，50，70变形度变形后的显微组织，并描绘其组织特征。观察低碳钢经5，10，20，30，70六种变形度变形后在850 退火半小时后组织，并用割线法测得其晶粒度。观察低碳钢经70变形度在400，450，500，600，850 退火半小时后的试样，从中找出再结晶后晶粒大小与退火温度之间的定性关系。观察并描绘黄铜的退火孪晶。,实验报告要求,分析低碳钢经不同冷变形后的显微组织。分析金属再结晶温度及再结晶后晶粒度大小的影响因素。,