動態(tài)回復(fù)以及再結(jié)晶

1、關(guān)于動態(tài)回復(fù)及再結(jié)晶第1頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四 在熱加工過程中，金屬內(nèi)部同時進行著加工硬化和再結(jié)晶軟化這兩個相反的過程，不過此時的再結(jié)晶是在加工的同時發(fā)生的，稱為動態(tài)再結(jié)晶，它與上一章介紹的冷加工后退火時發(fā)生的再結(jié)晶是不盡相同的。有時在熱加工過程中硬化和軟化這兩個因素不能剛好全部抵消。第2頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四5.4.1 動態(tài)回復(fù)與動態(tài)再結(jié)晶 熱加工時，硬化過程與軟化過程是同時進行的，按其特征不同，可分為下述五種形式： (1) 動態(tài)回復(fù) (2) 動態(tài)再結(jié)晶 （1）、（2）是在溫度和負荷聯(lián)合作用下發(fā)生的。 (3) 亞動態(tài)再結(jié)

2、晶 (4) 靜態(tài)再結(jié)晶 (5) 靜態(tài)回復(fù) （3）、（4）、（5）是在變形停止之后，即在無負荷作用下發(fā)生的。第3頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四1 動態(tài)回復(fù)（圖5.38）特點：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)變曲線（圖5.37） I微應(yīng)變階段 II動態(tài)回復(fù)的初始階段 III穩(wěn)態(tài)變形階段圖5.37 真應(yīng)力真應(yīng)變曲線第4頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四圖 5.38 動態(tài)回復(fù)的應(yīng)力應(yīng)變曲線（流變曲線）第5頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四 2）組織結(jié)構(gòu)的變化 熱加工后的晶粒沿變形方向伸長，同時，晶粒內(nèi)部出現(xiàn)動態(tài)

3、回復(fù)所形成的等軸亞晶粒。 亞晶尺寸與穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力成反比，并隨變形溫度升高和變形速度降低而增大(圖5.39)。圖 5.39 鋁在400oC擠壓時動態(tài)回復(fù)所形成的亞晶第6頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四 3）動態(tài)回復(fù)的機制 (1).是位錯的攀移和交滑移，攀移在動態(tài)回復(fù)中起主要的作用。 (2).層錯能的高低是決定動態(tài)回復(fù)進行充分與否的關(guān)鍵因素 (3). 動態(tài)回復(fù)易在層錯能高的金屬，如鋁及鋁合金中發(fā)生。第7頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四第8頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四5.4 熱變形和動態(tài)回復(fù)再結(jié)晶 壓力加工是利用塑性變

4、形的方法使金屬成形并改性的工藝方法。由于在常溫下進行塑性變形會引起金屬的加工硬化，即出現(xiàn)變形抗力增大、塑性下降，這使得對某些尺寸較大或塑性低的金屬在常溫下難以進行塑性變形。生產(chǎn)上通常采用在加熱條件下進行塑性變形。 熱變形或熱加工指金屬材料在再結(jié)晶溫度以上的加工變形。工業(yè)生產(chǎn)個，高溫進行的鍛造，軋制等壓力加工屬熱加工。熱加工過程中，在金屬內(nèi)部同時進行著加工硬化與回復(fù)再結(jié)晶軟化兩個相反的過程。 第9頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四 1.熱加工與冷加工 從金屬學(xué)的角度，將再結(jié)晶溫度以上進行的壓力加工稱為熱加工，發(fā)生硬化、回復(fù)、再結(jié)晶。而將再結(jié)晶溫度以下進行的壓力加工稱為冷加

5、工，發(fā)生加工硬化。 例如鎢的再結(jié)晶溫度約為1200，因此，即使在1000進行變形加工也屬于冷加工。 熱加工溫度：T再T熱加工T固100200 2.熱加工特點 在熱加工過程中，金屬同時進行著兩個過程：形變強化和再結(jié)晶軟化(如下圖)。塑性變形使金屬產(chǎn)生形變強化，而同時發(fā)生的再結(jié)晶(稱為動態(tài)再結(jié)晶)過程又將形變強化現(xiàn)象予以消除。因此，熱加工時一般不產(chǎn)生明顯加工硬化現(xiàn)象。 熱加工過程中的動態(tài)再結(jié)晶示意圖第10頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四 熱加工時，硬化過程與軟化過程是同時進行的，按其特征不同，可分為下述五種形式： (1) 動態(tài)回復(fù) (2) 動態(tài)再結(jié)晶 （1）、（2）是在溫

6、度和負荷聯(lián)合作用下發(fā)生的。 (3) 亞動態(tài)再結(jié)晶 (4) 靜態(tài)再結(jié)晶 (5) 靜態(tài)回復(fù) （3）、（4）、（5）是在變形停止之后，即在無負荷作用下發(fā)生的。第11頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四5.4.1 動態(tài)回復(fù)和動態(tài)再結(jié)晶 在金屬冷形變后的加熱過程中發(fā)生的，稱為靜態(tài)回復(fù)和靜態(tài)再結(jié)晶。若提高金屬變形的溫度,使金屬在較高的溫度下形變時，金屬在熱變形的同時也發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶，這種與金屬熱變形同時發(fā)生的回復(fù)和再結(jié)晶稱為動態(tài)回復(fù)(dynamic recovery)和動態(tài)再結(jié)晶(dynamic recrystallization)。 動態(tài)回復(fù)：在熱加工過程中，塑性變形使金屬產(chǎn)生形

7、變強化的同時發(fā)生的回復(fù)的現(xiàn)象。 動態(tài)再結(jié)晶：在熱加工過程中，塑性變形使金屬產(chǎn)生形變強化的同時發(fā)生的再結(jié)晶的現(xiàn)象。 這是在通常的熱加工時發(fā)生的過程。在發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶時，由形變造成的加工硬化與由動態(tài)回復(fù)，動態(tài)再結(jié)晶造成的軟化同時發(fā)生。 第12頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四 一、動態(tài)回復(fù) 1. 動態(tài)回復(fù)時的真實應(yīng)力真實應(yīng)變曲線,分為三段 第階段微應(yīng)變階段:應(yīng)力增加很快,但應(yīng)變量不大(小于1%),加工硬化開始出現(xiàn)。 第階段均勻變形階段: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,開始出現(xiàn)動態(tài)回復(fù)并逐漸加強,其造成的軟化

8、逐漸抵消加工硬化作用,使曲線的斜率下降并趨于水平，加工硬化率為零，進入第三階段。 第階段穩(wěn)態(tài)流變階段:在達到第三階段后，即可實現(xiàn)持續(xù)形變。表現(xiàn)為由變形產(chǎn)生的加工硬化與動態(tài)回復(fù)產(chǎn)生的軟化 達到動態(tài)平衡,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)。達到穩(wěn)態(tài)流變時應(yīng)力值與變形溫度和應(yīng)變速率有關(guān),增高變形溫度或降低應(yīng)變速率,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750以下的熱加工。 注意：當應(yīng)變速率增大時：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：曲線下移，穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力減小。 第13頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四2.動態(tài)回復(fù)機制 第階段, 金屬中的位

9、錯密度由退火態(tài)的10101011m-2增至10111012m-2。第階段位錯密度繼續(xù)升高,但因動態(tài)回復(fù)的出現(xiàn),位錯消失率也增大。第階段，位錯的增殖率和消失率達到平衡，位錯密度維持在10141015m-2。和冷形變時相同，隨著位錯密度的增大，金屬中形成位錯纏結(jié)和位錯胞。位錯密度的增大導(dǎo)致了回復(fù)過程的發(fā)生，位錯消失的速率隨應(yīng)變的增大不斷增大，最后終于使位錯增殖與位錯消失達到平衡，不再發(fā)生加工硬化的穩(wěn)態(tài)流變階段。 動態(tài)回復(fù)機制是位錯的攀移和交滑移，攀移在動態(tài)回復(fù)中起主要的作用。層錯能的高低是決定動態(tài)回復(fù)進行充分與否的關(guān)鍵因素。動態(tài)回復(fù)易在層錯能高的金屬，如鋁及鋁合金中發(fā)生。 第14頁，共29頁，20

10、22年，5月20日，12點29分，星期四3.動態(tài)回復(fù)時的組織變化 動態(tài)回復(fù)過程隨變形的進行金屬中的晶粒延伸成纖維狀，而通過多邊化或位錯胞規(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。這被解釋為動態(tài)回復(fù)過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決于金屬類型、形變溫度和應(yīng)變速率。 亞晶平均直徑d與T、的關(guān)系如下： 1/d = a + blogexp（Q/RT） a、b為常數(shù) 動態(tài)回復(fù)所獲得的亞穩(wěn)組織可通過熱變形后的迅速冷卻而保留下來，其強度遠遠高于再結(jié)晶組織的強度。但若從高溫緩冷下來，則將發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶。 對于給定金屬材料，動態(tài)回復(fù)亞晶粒的大小受形變溫度和形變

11、速率的影響：形變溫度越高或形變速率越低，亞晶粒越大。 動態(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度方面。 第15頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四5.4 熱變形和動態(tài)回復(fù)再結(jié)晶 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。由于在常溫下進行塑性變形會引起金屬的加工硬化，即出現(xiàn)變形抗力增大、塑性下降，這使得對某些尺寸較大或塑性低的金屬在常溫下難以進行塑性變形。生產(chǎn)上通常采用在加熱條件下進行塑性變形。 熱變形或熱加工指金屬材料在再結(jié)晶溫度以上的加工變形。工業(yè)生產(chǎn)個，高溫進行的鍛造，軋制等壓力加工屬熱加工。熱加工過程中，在金屬內(nèi)部同時進行著加工硬化與回復(fù)再結(jié)

12、晶軟化兩個相反的過程。 第16頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四 1.熱加工與冷加工 從金屬學(xué)的角度，將再結(jié)晶溫度以上進行的壓力加工稱為熱加工，發(fā)生硬化、回復(fù)、再結(jié)晶。而將再結(jié)晶溫度以下進行的壓力加工稱為冷加工，發(fā)生加工硬化。 例如鎢的再結(jié)晶溫度約為1200，因此，即使在1000進行變形加工也屬于冷加工。 熱加工溫度：T再T熱加工T固100200 2.熱加工特點 在熱加工過程中，金屬同時進行著兩個過程：形變強化和再結(jié)晶軟化(如下圖)。塑性變形使金屬產(chǎn)生形變強化，而同時發(fā)生的再結(jié)晶(稱為動態(tài)再結(jié)晶)過程又將形變強化現(xiàn)象予以消除。因此，熱加工時一般不產(chǎn)生明顯加工硬化現(xiàn)象。

13、熱加工過程中的動態(tài)再結(jié)晶示意圖第17頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四 熱加工時，硬化過程與軟化過程是同時進行的，按其特征不同，可分為下述五種形式： (1) 動態(tài)回復(fù) (2) 動態(tài)再結(jié)晶 （1）、（2）是在溫度和負荷聯(lián)合作用下發(fā)生的。 (3) 亞動態(tài)再結(jié)晶 (4) 靜態(tài)再結(jié)晶 (5) 靜態(tài)回復(fù) （3）、（4）、（5）是在變形停止之后，即在無負荷作用下發(fā)生的。第18頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四5.4.1 動態(tài)回復(fù)和動態(tài)再結(jié)晶 在金屬冷形變后的加熱過程中發(fā)生的，稱為靜態(tài)回復(fù)和靜態(tài)再結(jié)晶。若提高金屬變形的溫度,使金屬在較高的溫度下形變時，金屬在熱

14、變形的同時也發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶，這種與金屬熱變形同時發(fā)生的回復(fù)和再結(jié)晶稱為動態(tài)回復(fù)(dynamic recovery)和動態(tài)再結(jié)晶(dynamic recrystallization)。 動態(tài)回復(fù)：在熱加工過程中，塑性變形使金屬產(chǎn)生形變強化的同時發(fā)生的回復(fù)的現(xiàn)象。 動態(tài)再結(jié)晶：在熱加工過程中，塑性變形使金屬產(chǎn)生形變強化的同時發(fā)生的再結(jié)晶的現(xiàn)象。 這是在通常的熱加工時發(fā)生的過程。在發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶時，由形變造成的加工硬化與由動態(tài)回復(fù)，動態(tài)再結(jié)晶造成的軟化同時發(fā)生。 第19頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四 一、動態(tài)回復(fù) 1. 動態(tài)回復(fù)時的真實應(yīng)力真實應(yīng)變曲線,分為三段 第階

15、段微應(yīng)變階段:應(yīng)力增加很快,但應(yīng)變量不大(小于1%),加工硬化開始出現(xiàn)。 第階段均勻變形階段: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,開始出現(xiàn)動態(tài)回復(fù)并逐漸加強,其造成的軟化逐漸抵消加工硬化作用,使曲線的斜率下降并趨于水平，加工硬化率為零，進入第三階段。 第階段穩(wěn)態(tài)流變階段:在達到第三階段后，即可實現(xiàn)持續(xù)形變。表現(xiàn)為由變形產(chǎn)生的加工硬化與動態(tài)回復(fù)產(chǎn)生的軟化 達到動態(tài)平衡,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)。達到穩(wěn)態(tài)流變時應(yīng)力值與變形溫度和應(yīng)變速率有關(guān),增高變形溫度或降低應(yīng)變速率,都將使穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力降低。這一特性已用于鋼材，

16、如在750以下的熱加工。 注意：當應(yīng)變速率增大時：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：曲線下移，穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力減小。 第20頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四2.動態(tài)回復(fù)機制 第階段, 金屬中的位錯密度由退火態(tài)的10101011m-2增至10111012m-2。第階段位錯密度繼續(xù)升高,但因動態(tài)回復(fù)的出現(xiàn),位錯消失率也增大。第階段，位錯的增殖率和消失率達到平衡，位錯密度維持在10141015m-2。和冷形變時相同，隨著位錯密度的增大，金屬中形成位錯纏結(jié)和位錯胞。位錯密度的增大導(dǎo)致了回復(fù)過程的發(fā)生，位錯消失的速率隨應(yīng)變的增大不斷增大，最后終于使位錯增殖與位錯消失

17、達到平衡，不再發(fā)生加工硬化的穩(wěn)態(tài)流變階段。 動態(tài)回復(fù)機制是位錯的攀移和交滑移，攀移在動態(tài)回復(fù)中起主要的作用。層錯能的高低是決定動態(tài)回復(fù)進行充分與否的關(guān)鍵因素。動態(tài)回復(fù)易在層錯能高的金屬，如鋁及鋁合金中發(fā)生。 第21頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四3.動態(tài)回復(fù)時的組織變化 動態(tài)回復(fù)過程隨變形的進行金屬中的晶粒延伸成纖維狀，而通過多邊化或位錯胞規(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。這被解釋為動態(tài)回復(fù)過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決于金屬類型、形變溫度和應(yīng)變速率。 亞晶平均直徑d與T、的關(guān)系如下： 1/d = a +

18、 blogexp（Q/RT） a、b為常數(shù) 動態(tài)回復(fù)所獲得的亞穩(wěn)組織可通過熱變形后的迅速冷卻而保留下來，其強度遠遠高于再結(jié)晶組織的強度。但若從高溫緩冷下來，則將發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶。 對于給定金屬材料，動態(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。 動態(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度方面。 第22頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四5.4 熱變形和動態(tài)回復(fù)再結(jié)晶 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。由于在常溫下進行塑性變形會引起金屬的加工硬化，即出現(xiàn)變形抗力增大、塑性下降，這使得對某些尺寸較大或塑性

19、低的金屬在常溫下難以進行塑性變形。生產(chǎn)上通常采用在加熱條件下進行塑性變形。 熱變形或熱加工指金屬材料在再結(jié)晶溫度以上的加工變形。工業(yè)生產(chǎn)個，高溫進行的鍛造，軋制等壓力加工屬熱加工。熱加工過程中，在金屬內(nèi)部同時進行著加工硬化與回復(fù)再結(jié)晶軟化兩個相反的過程。 第23頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四 1.熱加工與冷加工 從金屬學(xué)的角度，將再結(jié)晶溫度以上進行的壓力加工稱為熱加工，發(fā)生硬化、回復(fù)、再結(jié)晶。而將再結(jié)晶溫度以下進行的壓力加工稱為冷加工，發(fā)生加工硬化。 例如鎢的再結(jié)晶溫度約為1200，因此，即使在1000進行變形加工也屬于冷加工。 熱加工溫度：T再T熱加工T固1002

20、00 2.熱加工特點 在熱加工過程中，金屬同時進行著兩個過程：形變強化和再結(jié)晶軟化(如下圖)。塑性變形使金屬產(chǎn)生形變強化，而同時發(fā)生的再結(jié)晶(稱為動態(tài)再結(jié)晶)過程又將形變強化現(xiàn)象予以消除。因此，熱加工時一般不產(chǎn)生明顯加工硬化現(xiàn)象。 熱加工過程中的動態(tài)再結(jié)晶示意圖第24頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四 熱加工時，硬化過程與軟化過程是同時進行的，按其特征不同，可分為下述五種形式： (1) 動態(tài)回復(fù) (2) 動態(tài)再結(jié)晶 （1）、（2）是在溫度和負荷聯(lián)合作用下發(fā)生的。 (3) 亞動態(tài)再結(jié)晶 (4) 靜態(tài)再結(jié)晶 (5) 靜態(tài)回復(fù) （3）、（4）、（5）是在變形停止之后，即在無負

21、荷作用下發(fā)生的。第25頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四5.4.1 動態(tài)回復(fù)和動態(tài)再結(jié)晶 在金屬冷形變后的加熱過程中發(fā)生的，稱為靜態(tài)回復(fù)和靜態(tài)再結(jié)晶。若提高金屬變形的溫度,使金屬在較高的溫度下形變時，金屬在熱變形的同時也發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶，這種與金屬熱變形同時發(fā)生的回復(fù)和再結(jié)晶稱為動態(tài)回復(fù)(dynamic recovery)和動態(tài)再結(jié)晶(dynamic recrystallization)。 動態(tài)回復(fù)：在熱加工過程中，塑性變形使金屬產(chǎn)生形變強化的同時發(fā)生的回復(fù)的現(xiàn)象。 動態(tài)再結(jié)晶：在熱加工過程中，塑性變形使金屬產(chǎn)生形變強化的同時發(fā)生的再結(jié)晶的現(xiàn)象。 這是在通常的熱加工時發(fā)生的過程。在發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶時，由形變造成的加工硬化與由動態(tài)回復(fù)，動態(tài)再結(jié)晶造成的軟化同時發(fā)生。 第26頁，共29頁，2022年，5月20日，12點29分，星期四 一、動態(tài)回復(fù) 1. 動態(tài)回復(fù)時的真實應(yīng)力真實應(yīng)變曲線,分為三段 第階段微應(yīng)變階段:應(yīng)力增加很快,但應(yīng)變量不大(小于1%),加工硬化開始出現(xiàn)。 第階段均勻變形階段:曲線的斜率逐漸下降，金屬材料開始均