《形变热处理》PPT课件.ppt
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1、第八章 形变热处理,8.1 热变形时金属的组织变化 8.2 时效型合金的形变热处理 8.3 马氏体型合金的形变热处理,概 述:将塑性变形的形变强化与热处理时的相变强化结合,使成型工艺与最终性能统一起来。缺陷与相变相互作用!在塑性变型中,合金内部缺陷(以位错为主)增加,且晶体缺陷分布发生改变若有相变,则相变与缺陷的相互影响,不是简单的形变强化与相变强化的叠加,也不是任何变形与热处理的简单组合形变热处理与常规热处理相比,具有高密度位错和亚结构(亚晶)实质:亚结构强化,Yield strength:400600MPa or higher for some aluminum alloys!,An ex
2、ample:AA6061-Al-Mg-Si series Effect of thermomechanical treatment on alloy properties,SPD:强变形 ARB:多道叠轧HRDSR:高比值差分轧制,Different microstructures for AA6061 after different processes:803K for 4hrWQ or FCHRDSR(-aging at 373K),with the roll surfaces was maintained at 413K through the whole HRDSR process.F
3、C:furnace cooling;HRDSR:High-ration differential speed rolling;WQ:water quenching.Ys=455MPa,UTS=489MPaRef:W.J.Kim et al.,Mater.Sci.Eng.A 520(2009),23-28.,EBSD images,AA6061:(a)FC-HRDSR(as received),(b)WQ-HRDSR,(c)WQ-HRDSR-aging at 373K for 48hr,(d)WQ-HRDSR-aging at 373K for 48hr(RD-ND plane),(e)prec
4、ipitates,and/or,(f)other particles!Ref:Mater.Sci.Eng.A 520(2009),23-28.,8.1 热变形时金属的组织变化,变形速度、变形程度、温度不断变化;合金、变形方式、设备-应力-应变图,热变形过程中与热变形完成后的结构变化 动态回复:边加工边回复 动态再结晶:加工与再结晶同时发生 静态恢复与再结晶 亚动态再结晶:,回复与再结晶过程(造成一定软化),热变形中组织变化复杂,不是单纯再结晶:动态的!热变形对应于位错可以攀移的温度:0.5Tm,动态回复,热变形时,回复机制:位错交滑移、攀移。多次动态多边化,使位错密度恒定。,位错密度急剧增加阶
5、段-加工硬化大。稳定阶段,即回复导致的消失与加工导致的增加平衡。在热作用下,位错组合成亚晶即多边化(亚晶等轴状)。,775OC测定的Zr-0.7Sn合金在不同应变速率下的应力应变曲线(动态回复),亚晶平均直径D与温度、变形速率的关系:,可见:变形温度高、变形速率低,达到稳定变形阶段的应力越小,位错密度越小,生成的亚晶越粗!,775OC测定的Zr-0.7Sn合金在不同应变速率下的应力应变曲线(动态回复),775测定的Zr-0.7Sn合金在不同应变速率下的应力应变曲线(动态回复),高层错能金属热变形时易发生位错交滑移和攀移,即易发生动态回复,例:Al,alpha-Fe,Mo,W,Alpha-Zr,
6、Be,Zn等,这些金属即使大变形也难出现再结晶。添加低层错能原子将显著阻碍动态回复,有利于动态再结晶。,注意:冷变形中也可能产生动态回复,降低加工硬化系数,但难达到稳定变形阶段。冷变形时唯一的动态回复机制是位错交滑移,位错消失速率小,不能抵消位错增殖,因而位错密度不断增加。位错能攀移的温度T=0.5Tm。热变形温度高于此。,明显波浪:硬化与软化!,先硬化再软化;有平衡值。,动态再结晶,层错能低的合金:Cu,Ni,gama-Fe,Ag,Au,Pb,Co等热变形时易发生。变形速率小时,晶界弓出机制;速率大时亚晶长大。,波浪线:波峰对应再结晶开始,波谷对应再结晶结束。,随变形速率变化,曲线特征稍有变
7、化:变形快时,应力达到一定值后下降。继续变形,流变应力降至再结晶状态与未再结晶状态的中间值并逐渐稳定。变形慢时则出现波浪变形段,周期大体相同,而振幅逐渐衰减!,热变形时,变形与再结晶同时发生,即新晶粒形核长大的同时还要变形,因此再结晶完成时晶内仍处于变形态,产生加工硬化。晶界两侧位错密度有差别,但不大,晶界迁移慢。动态再结晶后金属内部变形程度不均匀,流变应力高。各晶粒内亚结构不均匀:再结晶新晶粒、回复、加工硬化态。晶界锯齿、新晶粒出现在原始晶粒周围、等轴(不同于动态回复)溶质原子和第二相的作用分析:层错能和晶界可动性!,Question 1:How to determine the param
8、eters for a deformation processing which makes the Al-base alloys dynamically recrystallize?Question 2:Analyze the factors which affect dynamic recrystallization of alloys.,热变形完成后的组织结构变化,缓冷时:位错密度减小,软化。该软化包括:静态回复、静态再结晶、亚动态再结晶。亚动态再结晶是已开始的动态再结晶的继续。热变形后合金不断冷却,组织变化规律复杂。软化的类型、动力学特征、对产品组织性能的影响与热变形中止的阶段有关。,
9、回复,静态再结晶,亚动态再结晶,变形强化阶段,无静态再结晶变形强化剧烈,足以引起静态再结晶动态再结晶阶段但未稳定,亚动态再结晶动态再结晶稳定阶段,无静态再结晶,再结晶孕育期,再结晶(软化)与热变形程度的关系,0.68%碳钢以1.3x10-3S-1的速率变形在 780时的应力应变曲线(a)及该钢变形后在780 保温时间与软化程度的关系(b),变形程度C,静态回复软化;变形程度D,开始出现动态再结晶的变形程度;S为稳定变形阶段的变形程度。OABFGH为软化与应变的对应关系。,热轧过程的动态与静态再结晶示意图,工业生产中合金变形与软化情况,若道次压下量累积,可产生动态再结晶!,热挤压过程的动态与静态
10、再结晶示意图,变形量大!若变形区仅有动态回复,则挤压后可能出现两种情况。若挤压时有动态再结晶,则可出现亚动态与静态再结晶。,层错能高,层错能低,时效型合金形变热处理工艺:低温;高温;综合;预形变,8.2 时效型合金的形变热处理,形变热处理的分类:按温度分高温和低温 按相变分时效性和马氏体型,时效型合金的形变热处理多用于有色合金马氏体转变型的形变热处理用于各种有马氏体转变的合金(钢),8.2.1 低温形变热处理,在时效前进行冷变形。较高抗拉强度和屈服强度,但塑性较低。,组织分析:冷变形引入位错,提高储能,低温时效时,基体回复,出现亚晶;(未冷变形的合金,则晶粒仍为淬火态的晶粒有可能保留再结晶)弥
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