實驗二 金屬的塑性變形與再結晶

1、 實驗二金屬的塑性變形與再結晶、實驗目的1、了解工業(yè)純鐵經冷塑性變形后，變形量對硬度和顯微組織的影響2、研究變形量對工業(yè)純鋁再結晶退火后晶粒大小的影響二、實驗原理金屬在外力作用下，當應力超過其彈性極限時將發(fā)生不可恢復的永久變形稱為塑性變形。金屬發(fā)生塑性變形后，除了外形和尺寸發(fā)生改變外，其顯微組織與各種性能也發(fā)生明顯的變化。經塑性變形后，隨著變形量的增加，金屬內部晶粒沿變形方向被拉長為偏平晶粒。變形量越大，晶粒伸長的程度越明顯。變形量很大時，各晶粒將呈現出“纖維狀”組織。同時內部組織結構的變化也將導致機械性能的變化。即隨著變形量的增加，金屬的強度、硬度上升塑性、韌性下降，這種現象稱為加工硬化或應

2、變硬化。在本實驗中，首先以工業(yè)純鐵為研究對象，了解不同變形量對硬度和顯微組織的影響。冷變形后的金屬是不穩(wěn)定的，在重新加熱時會發(fā)生回復、再結晶和晶粒長大等過程。其中再結晶階段金屬內部的晶粒將會由冷變形后的纖維狀組織轉變?yōu)樾碌臒o畸變的等軸晶粒，這是一個晶粒形核與長大的過程。此過程完成后金屬的加工硬化現象消失。金屬的力學性能將取決于再結晶后的晶粒大小。對于給定材料，再結晶退火后的晶粒大小主要取決于塑性變形時的變形量及退火溫度等因素。變形量越大，再結晶后的晶粒越細；金屬能進行再結晶的最小變形量通常在28%之間，此時再結晶后的晶粒特別粗大，稱此變形度為臨界變形度。大于此臨界變形度后，隨變形量的增加，再結

3、晶后的晶粒逐漸細化。在本實驗中將研究工業(yè)純鋁經不同變形量拉伸后在550C溫度再結晶退火后其晶粒大小，從而驗證變形量對再結晶晶粒大小的影響。三、實驗設備和材料1、實驗設備箱式電阻爐、萬能拉伸機、卡尺、低倍4X型金相顯微鏡、洛氏硬度計等2、實驗材料變形度為0%、30%、50%、70%的工業(yè)純鐵試樣兩套，其中一套用于塑性變形后的硬度測定，一套為已制備好的不同變形量下的金相標準試樣，用于觀察組織工業(yè)純鋁試樣，尺寸為160mmX20mmX0.5mm,(3)腐蝕液：40mlHN03+30mlHCl+30mlH20+5g純Cu),硝酸溶液四、實驗內容及步驟1、測定工業(yè)純鐵的硬度（HRB）與變形度的關系，觀察

4、不同塑性變形量后工業(yè)純鐵的金相顯微組織（1）將工業(yè)純鐵的試樣在萬能拉伸實驗機上分別進行0%、30%、50%、70%的壓縮變形。（2）分別測量變形試樣和原始試樣的硬度，每個試樣至少測三次，取平均值，將測量結果記入數據表內。根據表中數據，以變形度為橫坐標，硬度為縱坐標，繪出硬度與變形度的關系曲線。（3）觀察已制備好的不同變形量下的工業(yè)純鐵金相標準試樣的顯微組織2、測定變形量、退火溫度對工業(yè)純鐵純鋁片再結晶后晶粒大小的影響（1）將工業(yè)純鋁片進行退火處理（550C,90min）,使之完全軟化。（2）將退火態(tài)的鋁片刻上標距，然后在拉伸實驗機上分別拉伸實驗。變形度分別為0、3、8、10、15%。拉伸變形結

5、束時，在鋁片上試樣上打上編號，注明變形度。（3）變形后的試樣分別在550C進行再結晶退火，保溫1小時。（4）退火后的試樣用腐蝕液（40mlHN03+30mlHCl+30mlH20+5g純Cu）進行擦拭腐蝕。當表面出現清晰的晶粒時停止腐刻用水沖洗。如果鋁片上還有黑色沉淀物時用3%HNO3溶液清除，最后水洗并用熱風吹干。（5）測定晶粒度。晶粒度的測定可用標準晶粒圖比較法和直接測定晶粒的平均面積以及平均直徑法。本試驗采用測定晶粒平均直徑法。圖1晶粒畫線示意圖先在腐刻好的鋁片上用鉛筆劃上4條平行線（如圖1），每條線以能截取1020個晶粒為限（細晶粒的鋁片，線可畫的短些，反之可長些）。大晶?？赡繙y，細晶粒需在低倍顯微鏡下測出。輸出各直線所截完整晶粒數及不完整晶粒數的一半（兩個不完整晶粒為一個完整晶粒），代入下式求出晶粒的平均直徑Dm。L-P-103D=-mZ-V式中：L直線長度P直線數目Z截取晶粒的總數V放大倍數（目測時V=1）實例：見圖1，P=4,L=45,Z=6+7+4+4=21,V=1，則4X45X103D=8.57x103（卩m）m21X1（6）將測定的晶粒平均直徑填入表,根據表中數據,以變形量為橫坐標,晶粒平均直徑為縱坐標,繪出工業(yè)純鋁片晶粒大小與變形量的關系曲線。五、實驗報告1、簡述實驗過程。2、根據表1,繪出工業(yè)純鐵的硬度與變形量的關系曲線,并對曲線加以說明。3