動(dòng)態(tài)回復(fù)及再結(jié)晶

1、5.4 熱變形與動(dòng)態(tài)回復(fù)、再結(jié)晶熱變形與動(dòng)態(tài)回復(fù)、再結(jié)晶 冷塑性變形引起的加工硬化，可以通過(guò)冷塑性變形引起的加工硬化，可以通過(guò)加熱發(fā)生再結(jié)晶來(lái)加以消除。如果金屬在再加熱發(fā)生再結(jié)晶來(lái)加以消除。如果金屬在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行壓力加工，那么塑性變形結(jié)晶溫度以上進(jìn)行壓力加工，那么塑性變形所引起的加工硬化就可以立即被再結(jié)晶過(guò)程所引起的加工硬化就可以立即被再結(jié)晶過(guò)程所消除。所消除。將金屬或合金加熱至再結(jié)晶溫度以將金屬或合金加熱至再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的壓力加工稱為熱加工。上進(jìn)行的壓力加工稱為熱加工。 在再結(jié)晶溫在再結(jié)晶溫度以下的加工稱為冷加工。度以下的加工稱為冷加工。 在熱加工過(guò)程中，金屬內(nèi)部同時(shí)進(jìn)行著在熱加工

2、過(guò)程中，金屬內(nèi)部同時(shí)進(jìn)行著加工硬化和再結(jié)晶軟化這兩個(gè)相反的過(guò)程，加工硬化和再結(jié)晶軟化這兩個(gè)相反的過(guò)程，不過(guò)此時(shí)的再結(jié)晶是在加工的同時(shí)發(fā)生的，不過(guò)此時(shí)的再結(jié)晶是在加工的同時(shí)發(fā)生的，稱為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，它與上一章介紹的冷加工稱為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，它與上一章介紹的冷加工后退火時(shí)發(fā)生的再結(jié)晶是不盡相同的。有時(shí)后退火時(shí)發(fā)生的再結(jié)晶是不盡相同的。有時(shí)在熱加工過(guò)程中硬化和軟化這兩個(gè)因素不能在熱加工過(guò)程中硬化和軟化這兩個(gè)因素不能剛好全部抵消。剛好全部抵消。5.4.1 動(dòng)態(tài)回復(fù)與動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)態(tài)回復(fù)與動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 熱加工時(shí)，硬化過(guò)程與軟化過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行熱加工時(shí)，硬化過(guò)程與軟化過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行的，按其特征不同，可分為下述五種形式

3、：的，按其特征不同，可分為下述五種形式： (1) 動(dòng)態(tài)回復(fù)動(dòng)態(tài)回復(fù) (2) 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 （1）、（）、（2）是在溫度和負(fù)荷聯(lián)合作用下發(fā)生的。）是在溫度和負(fù)荷聯(lián)合作用下發(fā)生的。 (3) 亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 (4) 靜態(tài)再結(jié)晶靜態(tài)再結(jié)晶 (5) 靜態(tài)回復(fù)靜態(tài)回復(fù) （3）、（）、（4）、（）、（5）是在變形停止之后，即在）是在變形停止之后，即在無(wú)負(fù)荷作用下發(fā)生的。無(wú)負(fù)荷作用下發(fā)生的。1 動(dòng)態(tài)回復(fù)動(dòng)態(tài)回復(fù)（圖圖5.38）特點(diǎn)：流變應(yīng)力不隨應(yīng)變而變的穩(wěn)態(tài)流變。特點(diǎn)：流變應(yīng)力不隨應(yīng)變而變的穩(wěn)態(tài)流變。 1）真應(yīng)力真應(yīng)力真應(yīng)變真應(yīng)變曲線（曲線（圖圖5.37） I微應(yīng)變階段微應(yīng)變階段 II動(dòng)態(tài)回

4、復(fù)的初動(dòng)態(tài)回復(fù)的初始階段始階段 III穩(wěn)態(tài)變形階段穩(wěn)態(tài)變形階段圖圖5.37 真應(yīng)力真應(yīng)力真應(yīng)變曲線真應(yīng)變曲線圖圖 5.38 動(dòng)態(tài)回復(fù)的應(yīng)力應(yīng)變曲線（流變曲線動(dòng)態(tài)回復(fù)的應(yīng)力應(yīng)變曲線（流變曲線） 2）組織結(jié)構(gòu)的變化）組織結(jié)構(gòu)的變化 熱加工后的晶熱加工后的晶粒沿變形方向伸長(zhǎng)，粒沿變形方向伸長(zhǎng)，同時(shí)，晶粒內(nèi)部出同時(shí)，晶粒內(nèi)部出現(xiàn)動(dòng)態(tài)回復(fù)所形成現(xiàn)動(dòng)態(tài)回復(fù)所形成的等軸亞晶粒。的等軸亞晶粒。 亞晶尺寸與穩(wěn)亞晶尺寸與穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力成反比，態(tài)流變應(yīng)力成反比，并隨變形溫度升高并隨變形溫度升高和變形速度降低而和變形速度降低而增大增大(圖圖5.39)。圖圖 5.39 鋁在鋁在400oC擠壓時(shí)動(dòng)態(tài)擠壓時(shí)動(dòng)態(tài)回復(fù)所形成的亞

5、晶回復(fù)所形成的亞晶 3）動(dòng)態(tài)回復(fù)的機(jī)制）動(dòng)態(tài)回復(fù)的機(jī)制 (1).是位錯(cuò)的攀移和交滑移，攀移在動(dòng)態(tài)回復(fù)中是位錯(cuò)的攀移和交滑移，攀移在動(dòng)態(tài)回復(fù)中起主要的作用。起主要的作用。 (2).層錯(cuò)能的高低是決定動(dòng)態(tài)回復(fù)進(jìn)行充分與否層錯(cuò)能的高低是決定動(dòng)態(tài)回復(fù)進(jìn)行充分與否的關(guān)鍵因素的關(guān)鍵因素 (3). 動(dòng)態(tài)回復(fù)易在層錯(cuò)能高的金屬，如鋁及鋁合動(dòng)態(tài)回復(fù)易在層錯(cuò)能高的金屬，如鋁及鋁合金中發(fā)生。金中發(fā)生。 壓力加工是利用塑性變形的方法使金屬成形并壓力加工是利用塑性變形的方法使金屬成形并改性的工藝方法。由于在常溫下進(jìn)行塑性變形會(huì)引改性的工藝方法。由于在常溫下進(jìn)行塑性變形會(huì)引起金屬的加工硬化，即出現(xiàn)變形抗力增大、塑性下起金

6、屬的加工硬化，即出現(xiàn)變形抗力增大、塑性下降，這使得對(duì)某些尺寸較大或塑性低的金屬在常溫降，這使得對(duì)某些尺寸較大或塑性低的金屬在常溫下難以進(jìn)行塑性變形。生產(chǎn)上通常采用在加熱條件下難以進(jìn)行塑性變形。生產(chǎn)上通常采用在加熱條件下進(jìn)行塑性變形。下進(jìn)行塑性變形。 熱變形熱變形或或熱加工熱加工指金屬材料在再結(jié)晶溫度以上指金屬材料在再結(jié)晶溫度以上的加工變形。工業(yè)生產(chǎn)個(gè)，高溫進(jìn)行的鍛造，軋制的加工變形。工業(yè)生產(chǎn)個(gè)，高溫進(jìn)行的鍛造，軋制等壓力加工屬熱加工。熱加工過(guò)程中，在金屬內(nèi)部等壓力加工屬熱加工。熱加工過(guò)程中，在金屬內(nèi)部同時(shí)進(jìn)行著加工硬化與回復(fù)再結(jié)晶軟化兩個(gè)相反的同時(shí)進(jìn)行著加工硬化與回復(fù)再結(jié)晶軟化兩個(gè)相反的過(guò)程。

7、過(guò)程。 1.1.熱加工與冷加工熱加工與冷加工 稱為稱為熱熱加工加工，發(fā)生硬化、回復(fù)、再結(jié)晶。而，發(fā)生硬化、回復(fù)、再結(jié)晶。而冷加工冷加工發(fā)生加工硬化發(fā)生加工硬化 例如鎢的再結(jié)晶溫度約為例如鎢的再結(jié)晶溫度約為12001200，因此，即使在，因此，即使在10001000進(jìn)行變形加工也屬于冷加工。進(jìn)行變形加工也屬于冷加工。 2.2.熱加工特點(diǎn)熱加工特點(diǎn) 在熱加工過(guò)程中，金屬同時(shí)在熱加工過(guò)程中，金屬同時(shí)進(jìn)行著兩個(gè)過(guò)程：形變強(qiáng)化和進(jìn)行著兩個(gè)過(guò)程：形變強(qiáng)化和再結(jié)晶軟化再結(jié)晶軟化( (如下如下圖圖) )。塑性變。塑性變形使金屬產(chǎn)生形變強(qiáng)化，而同形使金屬產(chǎn)生形變強(qiáng)化，而同時(shí)發(fā)生的再結(jié)晶時(shí)發(fā)生的再結(jié)晶( (稱為動(dòng)

8、態(tài)再稱為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶結(jié)晶) )過(guò)程又將形變強(qiáng)化現(xiàn)象過(guò)程又將形變強(qiáng)化現(xiàn)象予以消除。因此，熱加工時(shí)一予以消除。因此，熱加工時(shí)一般不產(chǎn)生明顯加工硬化現(xiàn)象。般不產(chǎn)生明顯加工硬化現(xiàn)象。 熱加工時(shí)，硬化過(guò)程與軟化過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行的，按熱加工時(shí)，硬化過(guò)程與軟化過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行的，按其特征不同，可分為下述五種形式：其特征不同，可分為下述五種形式： (1) (1) 動(dòng)態(tài)回復(fù)動(dòng)態(tài)回復(fù) (2) (2) 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 （1 1）、（）、（2 2）是在溫度和負(fù)荷聯(lián)合作用下發(fā)生的。）是在溫度和負(fù)荷聯(lián)合作用下發(fā)生的。 (3) (3) 亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 (4) (4) 靜態(tài)再結(jié)晶靜態(tài)再結(jié)晶 (5) (5) 靜態(tài)回復(fù)

9、靜態(tài)回復(fù) （3 3）、（）、（4 4）、（）、（5 5）是在變形停止之后，即在無(wú)負(fù)）是在變形停止之后，即在無(wú)負(fù)荷作用下發(fā)生的。荷作用下發(fā)生的。 在金屬冷形變后的加熱過(guò)程中發(fā)生的，稱為在金屬冷形變后的加熱過(guò)程中發(fā)生的，稱為靜態(tài)回復(fù)靜態(tài)回復(fù)和和靜態(tài)再結(jié)晶靜態(tài)再結(jié)晶。若提高金屬變形的溫度。若提高金屬變形的溫度, ,使金屬在較高的溫度下使金屬在較高的溫度下形變時(shí)，金屬在熱變形的同時(shí)也發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶，這種與形變時(shí)，金屬在熱變形的同時(shí)也發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶，這種與金屬熱變形同時(shí)發(fā)生的回復(fù)和再結(jié)晶稱為金屬熱變形同時(shí)發(fā)生的回復(fù)和再結(jié)晶稱為動(dòng)態(tài)回復(fù)動(dòng)態(tài)回復(fù)(dynamic (dynamic recovery)re

10、covery)和和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)態(tài)再結(jié)晶(dynamic recrystallization(dynamic recrystallization) )。 動(dòng)態(tài)回復(fù)動(dòng)態(tài)回復(fù)：在熱加工過(guò)程中，塑性變形使金屬產(chǎn)生形變?cè)跓峒庸み^(guò)程中，塑性變形使金屬產(chǎn)生形變強(qiáng)化的同時(shí)發(fā)生的回復(fù)強(qiáng)化的同時(shí)發(fā)生的回復(fù)的的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)態(tài)再結(jié)晶：在熱加工過(guò)程中，塑性變形使金屬產(chǎn)生形在熱加工過(guò)程中，塑性變形使金屬產(chǎn)生形變強(qiáng)化的同時(shí)發(fā)生的再結(jié)晶變強(qiáng)化的同時(shí)發(fā)生的再結(jié)晶的的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 這是在通常的熱加工時(shí)發(fā)生的過(guò)程。在發(fā)生回復(fù)和再結(jié)這是在通常的熱加工時(shí)發(fā)生的過(guò)程。在發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶時(shí)，由形變?cè)斐傻募庸び不c由動(dòng)態(tài)回復(fù)，

11、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶造晶時(shí)，由形變?cè)斐傻募庸び不c由動(dòng)態(tài)回復(fù)，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶造成的軟化同時(shí)發(fā)生。成的軟化同時(shí)發(fā)生。 , ,分為三段分為三段 第第階段階段微應(yīng)變階段微應(yīng)變階段: :應(yīng)力增加很快應(yīng)力增加很快, ,但應(yīng)變量不大但應(yīng)變量不大( (小于小于1%),1%),加工硬加工硬化開始出現(xiàn)。化開始出現(xiàn)。 第第階段階段均勻變形階段均勻變形階段: :曲線的斜率逐漸下降，金屬材料開始均勻塑曲線的斜率逐漸下降，金屬材料開始均勻塑性變形，即開始流變，并發(fā)生加工硬化，且隨加工硬化作用的加強(qiáng)性變形，即開始流變，并發(fā)生加工硬化，且隨加工硬化作用的加強(qiáng), ,開始出開始出現(xiàn)動(dòng)態(tài)回復(fù)并逐漸加強(qiáng)現(xiàn)動(dòng)態(tài)回復(fù)并逐漸加強(qiáng), ,其造成的軟化逐漸

12、抵消加工硬化作用其造成的軟化逐漸抵消加工硬化作用, ,使曲線的斜使曲線的斜率下降并趨于水平，加工硬化率為零，進(jìn)入第三階段。率下降并趨于水平，加工硬化率為零，進(jìn)入第三階段。 第第階段階段穩(wěn)態(tài)流變階段穩(wěn)態(tài)流變階段: :在達(dá)到第三階段后，即可實(shí)現(xiàn)持續(xù)形變。表現(xiàn)在達(dá)到第三階段后，即可實(shí)現(xiàn)持續(xù)形變。表現(xiàn)為由變形產(chǎn)生的加工硬化與動(dòng)態(tài)回復(fù)產(chǎn)生的軟化為由變形產(chǎn)生的加工硬化與動(dòng)態(tài)回復(fù)產(chǎn)生的軟化 達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡, ,流變應(yīng)力不再隨應(yīng)變的增加而增大流變應(yīng)力不再隨應(yīng)變的增加而增大, ,曲線保持水平狀態(tài)。達(dá)到穩(wěn)態(tài)流變時(shí)應(yīng)力值與變曲線保持水平狀態(tài)。達(dá)到穩(wěn)態(tài)流變時(shí)應(yīng)力值與變形溫度和應(yīng)變速率有關(guān)形溫度和應(yīng)變速率有關(guān)

13、, ,增高變形溫度或降低應(yīng)變?cè)龈咦冃螠囟然蚪档蛻?yīng)變速率速率, ,都將使穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力降低。都將使穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力降低。這一特性已用于鋼材，如在這一特性已用于鋼材，如在750750以下的熱加工。以下的熱加工。 注意：當(dāng)應(yīng)變速率增大時(shí)：曲線整體移向上方，注意：當(dāng)應(yīng)變速率增大時(shí)：曲線整體移向上方，即穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力增大；溫度升高時(shí)：曲線下移，即穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力增大；溫度升高時(shí)：曲線下移，穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力減小。穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力減小。 , 金 屬 中 的 位 錯(cuò) 密 度 由 退 火 態(tài) 的金 屬 中 的 位 錯(cuò) 密 度 由 退 火 態(tài) 的10101011m-2增至增至10111012m-2。位錯(cuò)密度繼續(xù)位錯(cuò)密度繼續(xù)升高升高,

14、但因動(dòng)態(tài)回復(fù)的出現(xiàn)但因動(dòng)態(tài)回復(fù)的出現(xiàn),位錯(cuò)消失率也增大。位錯(cuò)消失率也增大。，位錯(cuò)的增殖率和消失率達(dá)到平衡，位錯(cuò)密度維，位錯(cuò)的增殖率和消失率達(dá)到平衡，位錯(cuò)密度維持在持在10141015m-2。和冷形變時(shí)相同，隨著位錯(cuò)密度的。和冷形變時(shí)相同，隨著位錯(cuò)密度的增大，金屬中形成位錯(cuò)纏結(jié)和位錯(cuò)胞。位錯(cuò)密度的增增大，金屬中形成位錯(cuò)纏結(jié)和位錯(cuò)胞。位錯(cuò)密度的增大導(dǎo)致了回復(fù)過(guò)程的發(fā)生，位錯(cuò)消失的速率隨應(yīng)變的大導(dǎo)致了回復(fù)過(guò)程的發(fā)生，位錯(cuò)消失的速率隨應(yīng)變的增大不斷增大，最后終于使位錯(cuò)增殖與位錯(cuò)消失達(dá)到增大不斷增大，最后終于使位錯(cuò)增殖與位錯(cuò)消失達(dá)到平衡，不再發(fā)生加工硬化的穩(wěn)態(tài)流變階段。平衡，不再發(fā)生加工硬化的穩(wěn)態(tài)流變階

15、段。是位錯(cuò)的攀移和交滑移，攀移在動(dòng)是位錯(cuò)的攀移和交滑移，攀移在動(dòng)態(tài)回復(fù)中起主要的作用。層錯(cuò)能的高低是決定動(dòng)態(tài)回態(tài)回復(fù)中起主要的作用。層錯(cuò)能的高低是決定動(dòng)態(tài)回復(fù)進(jìn)行充分與否的關(guān)鍵因素。動(dòng)態(tài)回復(fù)易在層錯(cuò)能高復(fù)進(jìn)行充分與否的關(guān)鍵因素。動(dòng)態(tài)回復(fù)易在層錯(cuò)能高的金屬，如鋁及鋁合金中發(fā)生。的金屬，如鋁及鋁合金中發(fā)生。 動(dòng)態(tài)回復(fù)過(guò)程隨變形的進(jìn)行金屬中的晶粒延伸成纖維狀，而動(dòng)態(tài)回復(fù)過(guò)程隨變形的進(jìn)行金屬中的晶粒延伸成纖維狀，而通過(guò)多邊化或位錯(cuò)胞規(guī)整化形成大量的亞晶粒組織始終保持等通過(guò)多邊化或位錯(cuò)胞規(guī)整化形成大量的亞晶粒組織始終保持等軸狀，即使形變量很大也是如此。這被解釋為動(dòng)態(tài)回復(fù)過(guò)程中軸狀，即使形變量很大也是如此

16、。這被解釋為動(dòng)態(tài)回復(fù)過(guò)程中亞晶界的遷移和多邊化的結(jié)果。亞晶的尺寸及相互間位向差取亞晶界的遷移和多邊化的結(jié)果。亞晶的尺寸及相互間位向差取決于金屬類型、形變溫度和應(yīng)變速率。決于金屬類型、形變溫度和應(yīng)變速率。 亞晶平均直徑亞晶平均直徑d與與T、的關(guān)系如下：的關(guān)系如下： a、b為常數(shù)為常數(shù) 動(dòng)態(tài)回復(fù)所獲得的亞穩(wěn)組織可通過(guò)熱變形后的迅速冷卻而保動(dòng)態(tài)回復(fù)所獲得的亞穩(wěn)組織可通過(guò)熱變形后的迅速冷卻而保留下來(lái)，其強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于再結(jié)晶組織的強(qiáng)度。但若從高溫緩冷留下來(lái)，其強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于再結(jié)晶組織的強(qiáng)度。但若從高溫緩冷下來(lái)，則將發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶。下來(lái)，則將發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶。 對(duì)于給定金屬材料，動(dòng)態(tài)回復(fù)亞晶粒的大小受形變溫度和

17、形對(duì)于給定金屬材料，動(dòng)態(tài)回復(fù)亞晶粒的大小受形變溫度和形變速率的影響：形變溫度越高或形變速率越低，亞晶粒越大。變速率的影響：形變溫度越高或形變速率越低，亞晶粒越大。 動(dòng)態(tài)回復(fù)組織已成功地應(yīng)用于提高建筑合金擠壓型材的強(qiáng)度動(dòng)態(tài)回復(fù)組織已成功地應(yīng)用于提高建筑合金擠壓型材的強(qiáng)度方面。方面。 壓力加工是利用塑性變形的方法使金屬成形并壓力加工是利用塑性變形的方法使金屬成形并改性的工藝方法。由于在常溫下進(jìn)行塑性變形會(huì)引改性的工藝方法。由于在常溫下進(jìn)行塑性變形會(huì)引起金屬的加工硬化，即出現(xiàn)變形抗力增大、塑性下起金屬的加工硬化，即出現(xiàn)變形抗力增大、塑性下降，這使得對(duì)某些尺寸較大或塑性低的金屬在常溫降，這使得對(duì)某些尺

18、寸較大或塑性低的金屬在常溫下難以進(jìn)行塑性變形。生產(chǎn)上通常采用在加熱條件下難以進(jìn)行塑性變形。生產(chǎn)上通常采用在加熱條件下進(jìn)行塑性變形。下進(jìn)行塑性變形。 熱變形熱變形或或熱加工熱加工指金屬材料在再結(jié)晶溫度以上指金屬材料在再結(jié)晶溫度以上的加工變形。工業(yè)生產(chǎn)個(gè)，高溫進(jìn)行的鍛造，軋制的加工變形。工業(yè)生產(chǎn)個(gè)，高溫進(jìn)行的鍛造，軋制等壓力加工屬熱加工。熱加工過(guò)程中，在金屬內(nèi)部等壓力加工屬熱加工。熱加工過(guò)程中，在金屬內(nèi)部同時(shí)進(jìn)行著加工硬化與回復(fù)再結(jié)晶軟化兩個(gè)相反的同時(shí)進(jìn)行著加工硬化與回復(fù)再結(jié)晶軟化兩個(gè)相反的過(guò)程。過(guò)程。 1.1.熱加工與冷加工熱加工與冷加工 稱為稱為熱熱加工加工，發(fā)生硬化、回復(fù)、再結(jié)晶。而，發(fā)生硬

19、化、回復(fù)、再結(jié)晶。而冷加工冷加工發(fā)生加工硬化發(fā)生加工硬化 例如鎢的再結(jié)晶溫度約為例如鎢的再結(jié)晶溫度約為12001200，因此，即使在，因此，即使在10001000進(jìn)行變形加工也屬于冷加工。進(jìn)行變形加工也屬于冷加工。 2.2.熱加工特點(diǎn)熱加工特點(diǎn) 在熱加工過(guò)程中，金屬同時(shí)在熱加工過(guò)程中，金屬同時(shí)進(jìn)行著兩個(gè)過(guò)程：形變強(qiáng)化和進(jìn)行著兩個(gè)過(guò)程：形變強(qiáng)化和再結(jié)晶軟化再結(jié)晶軟化( (如下如下圖圖) )。塑性變。塑性變形使金屬產(chǎn)生形變強(qiáng)化，而同形使金屬產(chǎn)生形變強(qiáng)化，而同時(shí)發(fā)生的再結(jié)晶時(shí)發(fā)生的再結(jié)晶( (稱為動(dòng)態(tài)再稱為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶結(jié)晶) )過(guò)程又將形變強(qiáng)化現(xiàn)象過(guò)程又將形變強(qiáng)化現(xiàn)象予以消除。因此，熱加工時(shí)一予以消除

20、。因此，熱加工時(shí)一般不產(chǎn)生明顯加工硬化現(xiàn)象。般不產(chǎn)生明顯加工硬化現(xiàn)象。 熱加工時(shí)，硬化過(guò)程與軟化過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行的，按熱加工時(shí)，硬化過(guò)程與軟化過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行的，按其特征不同，可分為下述五種形式：其特征不同，可分為下述五種形式： (1) (1) 動(dòng)態(tài)回復(fù)動(dòng)態(tài)回復(fù) (2) (2) 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 （1 1）、（）、（2 2）是在溫度和負(fù)荷聯(lián)合作用下發(fā)生的。）是在溫度和負(fù)荷聯(lián)合作用下發(fā)生的。 (3) (3) 亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 (4) (4) 靜態(tài)再結(jié)晶靜態(tài)再結(jié)晶 (5) (5) 靜態(tài)回復(fù)靜態(tài)回復(fù) （3 3）、（）、（4 4）、（）、（5 5）是在變形停止之后，即在無(wú)負(fù)）是在變形停止之后，

21、即在無(wú)負(fù)荷作用下發(fā)生的。荷作用下發(fā)生的。 在金屬冷形變后的加熱過(guò)程中發(fā)生的，稱為在金屬冷形變后的加熱過(guò)程中發(fā)生的，稱為靜態(tài)回復(fù)靜態(tài)回復(fù)和和靜態(tài)再結(jié)晶靜態(tài)再結(jié)晶。若提高金屬變形的溫度。若提高金屬變形的溫度, ,使金屬在較高的溫度下使金屬在較高的溫度下形變時(shí)，金屬在熱變形的同時(shí)也發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶，這種與形變時(shí)，金屬在熱變形的同時(shí)也發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶，這種與金屬熱變形同時(shí)發(fā)生的回復(fù)和再結(jié)晶稱為金屬熱變形同時(shí)發(fā)生的回復(fù)和再結(jié)晶稱為動(dòng)態(tài)回復(fù)動(dòng)態(tài)回復(fù)(dynamic (dynamic recovery)recovery)和和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)態(tài)再結(jié)晶(dynamic recrystallization(dynam

22、ic recrystallization) )。 動(dòng)態(tài)回復(fù)動(dòng)態(tài)回復(fù)：在熱加工過(guò)程中，塑性變形使金屬產(chǎn)生形變?cè)跓峒庸み^(guò)程中，塑性變形使金屬產(chǎn)生形變強(qiáng)化的同時(shí)發(fā)生的回復(fù)強(qiáng)化的同時(shí)發(fā)生的回復(fù)的的現(xiàn)象。現(xiàn)象。 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)態(tài)再結(jié)晶：在熱加工過(guò)程中，塑性變形使金屬產(chǎn)生形在熱加工過(guò)程中，塑性變形使金屬產(chǎn)生形變強(qiáng)化的同時(shí)發(fā)生的再結(jié)晶變強(qiáng)化的同時(shí)發(fā)生的再結(jié)晶的的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 這是在通常的熱加工時(shí)發(fā)生的過(guò)程。在發(fā)生回復(fù)和再結(jié)這是在通常的熱加工時(shí)發(fā)生的過(guò)程。在發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶時(shí)，由形變?cè)斐傻募庸び不c由動(dòng)態(tài)回復(fù)，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶造晶時(shí)，由形變?cè)斐傻募庸び不c由動(dòng)態(tài)回復(fù)，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶造成的軟化同時(shí)發(fā)生。成的軟化同時(shí)發(fā)生。

23、, ,分為三段分為三段 第第階段階段微應(yīng)變階段微應(yīng)變階段: :應(yīng)力增加很快應(yīng)力增加很快, ,但應(yīng)變量不大但應(yīng)變量不大( (小于小于1%),1%),加工硬加工硬化開始出現(xiàn)?；_始出現(xiàn)。 第第階段階段均勻變形階段均勻變形階段: :曲線的斜率逐漸下降，金屬材料開始均勻塑曲線的斜率逐漸下降，金屬材料開始均勻塑性變形，即開始流變，并發(fā)生加工硬化，且隨加工硬化作用的加強(qiáng)性變形，即開始流變，并發(fā)生加工硬化，且隨加工硬化作用的加強(qiáng), ,開始出開始出現(xiàn)動(dòng)態(tài)回復(fù)并逐漸加強(qiáng)現(xiàn)動(dòng)態(tài)回復(fù)并逐漸加強(qiáng), ,其造成的軟化逐漸抵消加工硬化作用其造成的軟化逐漸抵消加工硬化作用, ,使曲線的斜使曲線的斜率下降并趨于水平，加工硬化率

24、為零，進(jìn)入第三階段。率下降并趨于水平，加工硬化率為零，進(jìn)入第三階段。 第第階段階段穩(wěn)態(tài)流變階段穩(wěn)態(tài)流變階段: :在達(dá)到第三階段后，即可實(shí)現(xiàn)持續(xù)形變。表現(xiàn)在達(dá)到第三階段后，即可實(shí)現(xiàn)持續(xù)形變。表現(xiàn)為由變形產(chǎn)生的加工硬化與動(dòng)態(tài)回復(fù)產(chǎn)生的軟化為由變形產(chǎn)生的加工硬化與動(dòng)態(tài)回復(fù)產(chǎn)生的軟化 達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡, ,流變應(yīng)力不再隨應(yīng)變的增加而增大流變應(yīng)力不再隨應(yīng)變的增加而增大, ,曲線保持水平狀態(tài)。達(dá)到穩(wěn)態(tài)流變時(shí)應(yīng)力值與變曲線保持水平狀態(tài)。達(dá)到穩(wěn)態(tài)流變時(shí)應(yīng)力值與變形溫度和應(yīng)變速率有關(guān)形溫度和應(yīng)變速率有關(guān), ,增高變形溫度或降低應(yīng)變?cè)龈咦冃螠囟然蚪档蛻?yīng)變速率速率, ,都將使穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力降低。都將使穩(wěn)態(tài)流變

25、應(yīng)力降低。這一特性已用于鋼材，如在這一特性已用于鋼材，如在750750以下的熱加工。以下的熱加工。 注意：當(dāng)應(yīng)變速率增大時(shí)：曲線整體移向上方，注意：當(dāng)應(yīng)變速率增大時(shí)：曲線整體移向上方，即穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力增大；溫度升高時(shí)：曲線下移，即穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力增大；溫度升高時(shí)：曲線下移，穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力減小。穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力減小。 , 金 屬 中 的 位 錯(cuò) 密 度 由 退 火 態(tài) 的金 屬 中 的 位 錯(cuò) 密 度 由 退 火 態(tài) 的10101011m-2增至增至10111012m-2。位錯(cuò)密度繼續(xù)位錯(cuò)密度繼續(xù)升高升高,但因動(dòng)態(tài)回復(fù)的出現(xiàn)但因動(dòng)態(tài)回復(fù)的出現(xiàn),位錯(cuò)消失率也增大。位錯(cuò)消失率也增大。，位錯(cuò)的增殖率和消失率達(dá)到平

26、衡，位錯(cuò)密度維，位錯(cuò)的增殖率和消失率達(dá)到平衡，位錯(cuò)密度維持在持在10141015m-2。和冷形變時(shí)相同，隨著位錯(cuò)密度的。和冷形變時(shí)相同，隨著位錯(cuò)密度的增大，金屬中形成位錯(cuò)纏結(jié)和位錯(cuò)胞。位錯(cuò)密度的增增大，金屬中形成位錯(cuò)纏結(jié)和位錯(cuò)胞。位錯(cuò)密度的增大導(dǎo)致了回復(fù)過(guò)程的發(fā)生，位錯(cuò)消失的速率隨應(yīng)變的大導(dǎo)致了回復(fù)過(guò)程的發(fā)生，位錯(cuò)消失的速率隨應(yīng)變的增大不斷增大，最后終于使位錯(cuò)增殖與位錯(cuò)消失達(dá)到增大不斷增大，最后終于使位錯(cuò)增殖與位錯(cuò)消失達(dá)到平衡，不再發(fā)生加工硬化的穩(wěn)態(tài)流變階段。平衡，不再發(fā)生加工硬化的穩(wěn)態(tài)流變階段。是位錯(cuò)的攀移和交滑移，攀移在動(dòng)是位錯(cuò)的攀移和交滑移，攀移在動(dòng)態(tài)回復(fù)中起主要的作用。層錯(cuò)能的高低是決

27、定動(dòng)態(tài)回態(tài)回復(fù)中起主要的作用。層錯(cuò)能的高低是決定動(dòng)態(tài)回復(fù)進(jìn)行充分與否的關(guān)鍵因素。動(dòng)態(tài)回復(fù)易在層錯(cuò)能高復(fù)進(jìn)行充分與否的關(guān)鍵因素。動(dòng)態(tài)回復(fù)易在層錯(cuò)能高的金屬，如鋁及鋁合金中發(fā)生。的金屬，如鋁及鋁合金中發(fā)生。 動(dòng)態(tài)回復(fù)過(guò)程隨變形的進(jìn)行金屬中的晶粒延伸成纖維狀，而動(dòng)態(tài)回復(fù)過(guò)程隨變形的進(jìn)行金屬中的晶粒延伸成纖維狀，而通過(guò)多邊化或位錯(cuò)胞規(guī)整化形成大量的亞晶粒組織始終保持等通過(guò)多邊化或位錯(cuò)胞規(guī)整化形成大量的亞晶粒組織始終保持等軸狀，即使形變量很大也是如此。這被解釋為動(dòng)態(tài)回復(fù)過(guò)程中軸狀，即使形變量很大也是如此。這被解釋為動(dòng)態(tài)回復(fù)過(guò)程中亞晶界的遷移和多邊化的結(jié)果。亞晶的尺寸及相互間位向差取亞晶界的遷移和多邊化的

28、結(jié)果。亞晶的尺寸及相互間位向差取決于金屬類型、形變溫度和應(yīng)變速率。決于金屬類型、形變溫度和應(yīng)變速率。 亞晶平均直徑亞晶平均直徑d與與T、的關(guān)系如下：的關(guān)系如下： a、b為常數(shù)為常數(shù) 動(dòng)態(tài)回復(fù)所獲得的亞穩(wěn)組織可通過(guò)熱變形后的迅速冷卻而保動(dòng)態(tài)回復(fù)所獲得的亞穩(wěn)組織可通過(guò)熱變形后的迅速冷卻而保留下來(lái)，其強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于再結(jié)晶組織的強(qiáng)度。但若從高溫緩冷留下來(lái)，其強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于再結(jié)晶組織的強(qiáng)度。但若從高溫緩冷下來(lái)，則將發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶。下來(lái)，則將發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶。 對(duì)于給定金屬材料，動(dòng)態(tài)回復(fù)亞晶粒的大小受形變溫度和形對(duì)于給定金屬材料，動(dòng)態(tài)回復(fù)亞晶粒的大小受形變溫度和形變速率的影響：形變溫度越高或形變速率越低，亞晶粒

29、越大。變速率的影響：形變溫度越高或形變速率越低，亞晶粒越大。 動(dòng)態(tài)回復(fù)組織已成功地應(yīng)用于提高建筑合金擠壓型材的強(qiáng)度動(dòng)態(tài)回復(fù)組織已成功地應(yīng)用于提高建筑合金擠壓型材的強(qiáng)度方面。方面。 壓力加工是利用塑性變形的方法使金屬成形并壓力加工是利用塑性變形的方法使金屬成形并改性的工藝方法。由于在常溫下進(jìn)行塑性變形會(huì)引改性的工藝方法。由于在常溫下進(jìn)行塑性變形會(huì)引起金屬的加工硬化，即出現(xiàn)變形抗力增大、塑性下起金屬的加工硬化，即出現(xiàn)變形抗力增大、塑性下降，這使得對(duì)某些尺寸較大或塑性低的金屬在常溫降，這使得對(duì)某些尺寸較大或塑性低的金屬在常溫下難以進(jìn)行塑性變形。生產(chǎn)上通常采用在加熱條件下難以進(jìn)行塑性變形。生產(chǎn)上通常采

30、用在加熱條件下進(jìn)行塑性變形。下進(jìn)行塑性變形。 熱變形熱變形或或熱加工熱加工指金屬材料在再結(jié)晶溫度以上指金屬材料在再結(jié)晶溫度以上的加工變形。工業(yè)生產(chǎn)個(gè)，高溫進(jìn)行的鍛造，軋制的加工變形。工業(yè)生產(chǎn)個(gè)，高溫進(jìn)行的鍛造，軋制等壓力加工屬熱加工。熱加工過(guò)程中，在金屬內(nèi)部等壓力加工屬熱加工。熱加工過(guò)程中，在金屬內(nèi)部同時(shí)進(jìn)行著加工硬化與回復(fù)再結(jié)晶軟化兩個(gè)相反的同時(shí)進(jìn)行著加工硬化與回復(fù)再結(jié)晶軟化兩個(gè)相反的過(guò)程。過(guò)程。 1.1.熱加工與冷加工熱加工與冷加工 稱為稱為熱熱加工加工，發(fā)生硬化、回復(fù)、再結(jié)晶。而，發(fā)生硬化、回復(fù)、再結(jié)晶。而冷加工冷加工發(fā)生加工硬化發(fā)生加工硬化 例如鎢的再結(jié)晶溫度約為例如鎢的再結(jié)晶溫度約為

31、12001200，因此，即使在，因此，即使在10001000進(jìn)行變形加工也屬于冷加工。進(jìn)行變形加工也屬于冷加工。 2.2.熱加工特點(diǎn)熱加工特點(diǎn) 在熱加工過(guò)程中，金屬同時(shí)在熱加工過(guò)程中，金屬同時(shí)進(jìn)行著兩個(gè)過(guò)程：形變強(qiáng)化和進(jìn)行著兩個(gè)過(guò)程：形變強(qiáng)化和再結(jié)晶軟化再結(jié)晶軟化( (如下如下圖圖) )。塑性變。塑性變形使金屬產(chǎn)生形變強(qiáng)化，而同形使金屬產(chǎn)生形變強(qiáng)化，而同時(shí)發(fā)生的再結(jié)晶時(shí)發(fā)生的再結(jié)晶( (稱為動(dòng)態(tài)再稱為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶結(jié)晶) )過(guò)程又將形變強(qiáng)化現(xiàn)象過(guò)程又將形變強(qiáng)化現(xiàn)象予以消除。因此，熱加工時(shí)一予以消除。因此，熱加工時(shí)一般不產(chǎn)生明顯加工硬化現(xiàn)象。般不產(chǎn)生明顯加工硬化現(xiàn)象。 熱加工時(shí)，硬化過(guò)程與軟化過(guò)程是

32、同時(shí)進(jìn)行的，按熱加工時(shí)，硬化過(guò)程與軟化過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行的，按其特征不同，可分為下述五種形式：其特征不同，可分為下述五種形式： (1) (1) 動(dòng)態(tài)回復(fù)動(dòng)態(tài)回復(fù) (2) (2) 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 （1 1）、（）、（2 2）是在溫度和負(fù)荷聯(lián)合作用下發(fā)生的。）是在溫度和負(fù)荷聯(lián)合作用下發(fā)生的。 (3) (3) 亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 (4) (4) 靜態(tài)再結(jié)晶靜態(tài)再結(jié)晶 (5) (5) 靜態(tài)回復(fù)靜態(tài)回復(fù) （3 3）、（）、（4 4）、（）、（5 5）是在變形停止之后，即在無(wú)負(fù)）是在變形停止之后，即在無(wú)負(fù)荷作用下發(fā)生的。荷作用下發(fā)生的。 在金屬冷形變后的加熱過(guò)程中發(fā)生的，稱為在金屬冷形變后的加熱過(guò)

33、程中發(fā)生的，稱為靜態(tài)回復(fù)靜態(tài)回復(fù)和和靜態(tài)再結(jié)晶靜態(tài)再結(jié)晶。若提高金屬變形的溫度。若提高金屬變形的溫度, ,使金屬在較高的溫度下使金屬在較高的溫度下形變時(shí)，金屬在熱變形的同時(shí)也發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶，這種與形變時(shí)，金屬在熱變形的同時(shí)也發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶，這種與金屬熱變形同時(shí)發(fā)生的回復(fù)和再結(jié)晶稱為金屬熱變形同時(shí)發(fā)生的回復(fù)和再結(jié)晶稱為動(dòng)態(tài)回復(fù)動(dòng)態(tài)回復(fù)(dynamic (dynamic recovery)recovery)和和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)態(tài)再結(jié)晶(dynamic recrystallization(dynamic recrystallization) )。 動(dòng)態(tài)回復(fù)動(dòng)態(tài)回復(fù)：在熱加工過(guò)程中，塑性變形使金屬產(chǎn)生

34、形變?cè)跓峒庸み^(guò)程中，塑性變形使金屬產(chǎn)生形變強(qiáng)化的同時(shí)發(fā)生的回復(fù)強(qiáng)化的同時(shí)發(fā)生的回復(fù)的的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)態(tài)再結(jié)晶：在熱加工過(guò)程中，塑性變形使金屬產(chǎn)生形在熱加工過(guò)程中，塑性變形使金屬產(chǎn)生形變強(qiáng)化的同時(shí)發(fā)生的再結(jié)晶變強(qiáng)化的同時(shí)發(fā)生的再結(jié)晶的的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 這是在通常的熱加工時(shí)發(fā)生的過(guò)程。在發(fā)生回復(fù)和再結(jié)這是在通常的熱加工時(shí)發(fā)生的過(guò)程。在發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶時(shí)，由形變?cè)斐傻募庸び不c由動(dòng)態(tài)回復(fù)，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶造晶時(shí)，由形變?cè)斐傻募庸び不c由動(dòng)態(tài)回復(fù)，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶造成的軟化同時(shí)發(fā)生。成的軟化同時(shí)發(fā)生。 , ,分為三段分為三段 第第階段階段微應(yīng)變階段微應(yīng)變階段: :應(yīng)力增加很快應(yīng)力增加很快, ,但應(yīng)變量不

35、大但應(yīng)變量不大( (小于小于1%),1%),加工硬加工硬化開始出現(xiàn)?；_始出現(xiàn)。 第第階段階段均勻變形階段均勻變形階段: :曲線的斜率逐漸下降，金屬材料開始均勻塑曲線的斜率逐漸下降，金屬材料開始均勻塑性變形，即開始流變，并發(fā)生加工硬化，且隨加工硬化作用的加強(qiáng)性變形，即開始流變，并發(fā)生加工硬化，且隨加工硬化作用的加強(qiáng), ,開始出開始出現(xiàn)動(dòng)態(tài)回復(fù)并逐漸加強(qiáng)現(xiàn)動(dòng)態(tài)回復(fù)并逐漸加強(qiáng), ,其造成的軟化逐漸抵消加工硬化作用其造成的軟化逐漸抵消加工硬化作用, ,使曲線的斜使曲線的斜率下降并趨于水平，加工硬化率為零，進(jìn)入第三階段。率下降并趨于水平，加工硬化率為零，進(jìn)入第三階段。 第第階段階段穩(wěn)態(tài)流變階段穩(wěn)態(tài)流變

36、階段: :在達(dá)到第三階段后，即可實(shí)現(xiàn)持續(xù)形變。表現(xiàn)在達(dá)到第三階段后，即可實(shí)現(xiàn)持續(xù)形變。表現(xiàn)為由變形產(chǎn)生的加工硬化與動(dòng)態(tài)回復(fù)產(chǎn)生的軟化為由變形產(chǎn)生的加工硬化與動(dòng)態(tài)回復(fù)產(chǎn)生的軟化 達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡, ,流變應(yīng)力不再隨應(yīng)變的增加而增大流變應(yīng)力不再隨應(yīng)變的增加而增大, ,曲線保持水平狀態(tài)。達(dá)到穩(wěn)態(tài)流變時(shí)應(yīng)力值與變曲線保持水平狀態(tài)。達(dá)到穩(wěn)態(tài)流變時(shí)應(yīng)力值與變形溫度和應(yīng)變速率有關(guān)形溫度和應(yīng)變速率有關(guān), ,增高變形溫度或降低應(yīng)變?cè)龈咦冃螠囟然蚪档蛻?yīng)變速率速率, ,都將使穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力降低。都將使穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力降低。這一特性已用于鋼材，如在這一特性已用于鋼材，如在750750以下的熱加工。以下的熱加工。 注意：當(dāng)應(yīng)變速率增大時(shí)：曲線整體移向上方，注意：當(dāng)應(yīng)變速率增大時(shí)：曲線整體