材料科學(xué)基礎(chǔ)第9章塑性變形

1、金屬材料的變形與再結(jié)晶金屬材料的變形與再結(jié)晶123金屬熱變形、蠕變與超塑性金屬熱變形、蠕變與超塑性4金屬的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)金屬的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)金屬的塑性變形金屬的塑性變形回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶9.1 9.1 金屬的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)金屬的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)9.1.1 工程應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)工程應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)塑性階段塑性階段彈性階段彈性階段頸縮頸縮屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度應(yīng)變應(yīng)變應(yīng)變應(yīng)變0.2有屈服點(diǎn)工程應(yīng)力有屈服點(diǎn)工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)應(yīng)變曲線(xiàn)無(wú)屈服點(diǎn)工程應(yīng)力無(wú)屈服點(diǎn)工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)應(yīng)變曲線(xiàn)9.1.2 真應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)真應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn) 9.1 9.1 金屬的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)金屬的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)llTllldlllllll

2、lll00232112001ln)() 1(A0000llAPAAPAPT9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形9.2.1 單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形一、滑移一、滑移 1、滑移線(xiàn)和滑移帶、滑移線(xiàn)和滑移帶 工工業(yè)業(yè)純純銅銅中中的的滑滑移移 帶帶 滑移帶形成示意圖滑移帶形成示意圖 9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 2、滑移系滑移系滑移面：滑移面：晶體滑移時(shí)沿某一特定晶面進(jìn)晶體滑移時(shí)沿某一特定晶面進(jìn)行（通常為最密排晶面）。行（通常為最密排晶面）?；苹葡迪祷苹品较颍悍较颍壕w滑移時(shí)沿滑移面的某特晶體滑移時(shí)沿滑移面的某特定晶體學(xué)

3、方向進(jìn)行（通常為最定晶體學(xué)方向進(jìn)行（通常為最密排晶向）。密排晶向）?；葡祷葡担好總€(gè)滑移面和此面上的一個(gè)滑移方向。：每個(gè)滑移面和此面上的一個(gè)滑移方向。9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 (1) 面心立方面心立方滑移面滑移面111滑移方向滑移方向滑移系共滑移系共12個(gè)個(gè)9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 (2) 體心體心立方立方 滑移面不穩(wěn)定，低溫滑移面不穩(wěn)定，低溫時(shí)多為時(shí)多為112，中溫時(shí)多為，中溫時(shí)多為110，高溫，高溫時(shí)多為時(shí)多為123； 滑移滑移方向很方向很穩(wěn)定：穩(wěn)定：； 滑移系滑移系可能有可能有1248個(gè)。個(gè)。 滑移系：滑移系：12滑移系：滑移系：12滑移系：滑移

4、系：249.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形滑移系滑移系：3 一般來(lái)說(shuō)一般來(lái)說(shuō)，fcc和和bcc中中滑移系較多滑移系較多，比，比hcp塑性好塑性好；bcc中雖然滑移系的中雖然滑移系的數(shù)目數(shù)目較多較多，但滑移面的密排，但滑移面的密排程度程度比比f(wàn)cc低，低，且滑移方向較少，且滑移方向較少，故塑性不如故塑性不如fcc。一些金屬的滑移系一些金屬的滑移系coscoscoscoscoscosPPAA9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 3、滑移的臨界分切應(yīng)力、滑移的臨界分切應(yīng)力 晶體晶體中的中的某滑移系是否某滑移系是否開(kāi)動(dòng)開(kāi)動(dòng)，決定于沿此滑移系分切應(yīng)力決定于沿此滑移系分切應(yīng)力的大小，當(dāng)分

5、切應(yīng)力達(dá)到某一的大小，當(dāng)分切應(yīng)力達(dá)到某一臨界值時(shí)，滑移才能發(fā)生。臨界值時(shí)，滑移才能發(fā)生。鎂晶體拉伸屈服應(yīng)力與晶體取向的關(guān)系鎂晶體拉伸屈服應(yīng)力與晶體取向的關(guān)系 9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形4、滑移時(shí)晶面的轉(zhuǎn)動(dòng)9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 4、滑移時(shí)晶面的轉(zhuǎn)動(dòng)、滑移時(shí)晶面的轉(zhuǎn)動(dòng) 拉伸時(shí)，晶面拉伸時(shí)，晶面轉(zhuǎn)動(dòng)使滑移面和滑轉(zhuǎn)動(dòng)使滑移面和滑移方向都逐漸與應(yīng)移方向都逐漸與應(yīng)力軸平行。力軸平行。自由滑移自由滑移受限制的滑移受限制的滑移9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形壓縮時(shí)的晶面轉(zhuǎn)動(dòng)壓縮時(shí)的晶面轉(zhuǎn)動(dòng)壓縮時(shí)的晶面轉(zhuǎn)動(dòng)壓縮時(shí)的晶面轉(zhuǎn)動(dòng) 壓縮時(shí)，壓縮時(shí)，晶面轉(zhuǎn)動(dòng)使滑晶面轉(zhuǎn)

6、動(dòng)使滑移面和滑移方移面和滑移方向都逐漸與應(yīng)向都逐漸與應(yīng)力軸垂直。力軸垂直。單軸拉伸時(shí)晶體轉(zhuǎn)動(dòng)的力偶單軸拉伸時(shí)晶體轉(zhuǎn)動(dòng)的力偶9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形5 5、復(fù)滑移、復(fù)滑移 滑移過(guò)程能夠沿兩個(gè)以上滑移系同時(shí)或交替進(jìn)行，這種滑滑移過(guò)程能夠沿兩個(gè)以上滑移系同時(shí)或交替進(jìn)行，這種滑移過(guò)程就稱(chēng)為復(fù)滑移，又稱(chēng)多滑移。移過(guò)程就稱(chēng)為復(fù)滑移，又稱(chēng)多滑移。9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形立方晶體（立方晶體（001）標(biāo)準(zhǔn)投影圖）標(biāo)準(zhǔn)投影圖fcc晶體滑移系晶體滑移系9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形fcc晶體滑移的超越現(xiàn)象晶體滑移的超越

7、現(xiàn)象 例題：例題：當(dāng)面當(dāng)面心立方晶體拉伸時(shí)心立方晶體拉伸時(shí)，根據(jù)下圖所給的立方晶體，根據(jù)下圖所給的立方晶體(001)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)投影圖回答準(zhǔn)投影圖回答：(a) 拉伸沿拉伸沿P點(diǎn)所代表的方向進(jìn)行時(shí)點(diǎn)所代表的方向進(jìn)行時(shí)，哪個(gè)滑移系首先開(kāi)動(dòng)，哪個(gè)滑移系首先開(kāi)動(dòng)？(b) 拉伸軸平行于拉伸軸平行于001時(shí)，共有幾時(shí)，共有幾個(gè)滑移系可能開(kāi)動(dòng)，寫(xiě)出所有可能個(gè)滑移系可能開(kāi)動(dòng)，寫(xiě)出所有可能的情況。的情況。6 6、交、交滑移滑移9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形宏觀宏觀：兩個(gè)或兩個(gè)以上滑移面沿著同一個(gè)滑移方向同：兩個(gè)或兩個(gè)以上滑移面沿著同一個(gè)滑移方向同時(shí)或交替進(jìn)行滑移的現(xiàn)象時(shí)或交替進(jìn)行滑移的現(xiàn)象。微觀微觀：螺

8、位錯(cuò)在不改變滑移方向的情況下，改變滑移：螺位錯(cuò)在不改變滑移方向的情況下，改變滑移面引起的。面引起的。9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形雙交滑移雙交滑移9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形思考：交滑移和層錯(cuò)能的關(guān)系思考：交滑移和層錯(cuò)能的關(guān)系7 7、滑移的位錯(cuò)機(jī)制、滑移的位錯(cuò)機(jī)制 宏觀宏觀上晶體滑移的臨界分切應(yīng)力上晶體滑移的臨界分切應(yīng)力 = 微觀微觀上克服位上克服位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力的錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力的外力，包括：外力，包括：點(diǎn)陣點(diǎn)陣阻力（派阻力（派納力）；納力）；F-RF-R源開(kāi)動(dòng)源開(kāi)動(dòng)阻力阻力；與其它位錯(cuò)的交互作用阻力；與其它位錯(cuò)的交互作用阻力；l 長(zhǎng)程交互力：克服彈性作用阻力；長(zhǎng)程交互力

9、：克服彈性作用阻力；l 短程交互力：切割林位錯(cuò)（扭折、割階）阻力；短程交互力：切割林位錯(cuò)（扭折、割階）阻力；位錯(cuò)交割后形成的割階與扭折位錯(cuò)交割后形成的割階與扭折；位錯(cuò)與位錯(cuò)與其他其他缺陷發(fā)生交互作用。缺陷發(fā)生交互作用。 9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形二、二、孿生孿生9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形鎂合金變形過(guò)程鎂合金變形過(guò)程中的孿生中的孿生 孿生孿生：切：切應(yīng)力作用下，晶體的一部分沿一定的晶面應(yīng)力作用下，晶體的一部分沿一定的晶面（孿生面孿生面）和一定的晶向（）和一定的晶向（孿生方向?qū)\生方向）相對(duì)于）相對(duì)于另一部分發(fā)生均勻切變的過(guò)程另一部分發(fā)生均勻切變的過(guò)程。孿生部分與

10、原。孿生部分與原晶體形成鏡面對(duì)稱(chēng)。晶體形成鏡面對(duì)稱(chēng)。9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形變形前變形前 孿生孿生孿晶（孿晶（twintwin）：晶體：晶體中原子排列以某一晶面成中原子排列以某一晶面成鏡面對(duì)稱(chēng)部分鏡面對(duì)稱(chēng)部分的的合稱(chēng)。合稱(chēng)。9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形變形變形前前9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 1、孿生過(guò)程孿生過(guò)程形成條件：形成條件： 滑移系滑移系較少的密排六方晶體（如較少的密排六方晶體（如MgMg、ZnZn）；）； 低溫低溫（如（如CuCu在在4.2K4.2K）；）； 高高應(yīng)變速率（如應(yīng)變速率（如FeFe爆炸變形）。爆炸變形）?；苹苐 不

11、不均勻切變均勻切變l 沒(méi)有位相變化沒(méi)有位相變化 孿生孿生l 不均勻不均勻切變切變l 沒(méi)有位相沒(méi)有位相變化變化 1、孿生的形成過(guò)程9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形FccFcc晶體孿生變形示意圖晶體孿生變形示意圖9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形孿晶界孿晶界 切變晶體切變晶體仍然保仍然保持面心立方持面心立方結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 位位向發(fā)生變化向發(fā)生變化9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形孿生幾何學(xué)孿生幾何學(xué)l 球狀晶體，孿生面球狀晶體，孿生面K1；l 上半球均勻上半球均勻切變方向切變方向1；l 孿生要素：孿生要素：K1、1 、K2、2 ；9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變

12、形9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形2 2、孿晶的形成、孿晶的形成 形變孿晶形變孿晶：形變過(guò)程中形成，在金相形貌上一般呈現(xiàn)透鏡：形變過(guò)程中形成，在金相形貌上一般呈現(xiàn)透鏡片狀，多數(shù)發(fā)源于晶界，終止于晶內(nèi)，又稱(chēng)機(jī)械孿晶片狀，多數(shù)發(fā)源于晶界，終止于晶內(nèi)，又稱(chēng)機(jī)械孿晶。 9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形鋅和鐵經(jīng)塑性變形后形成的形變鋅和鐵經(jīng)塑性變形后形成的形變孿晶孿晶9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形銅單晶在銅單晶在4.2K的拉伸曲線(xiàn)的拉伸曲線(xiàn) 退火孿晶退火孿晶：變形金屬在退火過(guò)程中也可能產(chǎn)生孿晶組織：變形金屬在退火過(guò)程中也可能產(chǎn)生孿晶組織，與與形變形變孿晶相比，孿晶相比

13、，一般孿晶界面平直，且孿晶片較厚一般孿晶界面平直，且孿晶片較厚。9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 銅晶體中的退火孿晶銅晶體中的退火孿晶組織組織 3 3、孿生的位錯(cuò)機(jī)制、孿生的位錯(cuò)機(jī)制9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形面心立方面心立方晶體中孿晶體中孿晶的形成晶的形成a/6112 -9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形孿生的孿生的極軸機(jī)制孿生的孿生的極軸機(jī)制 4 4、滑移和孿生的比較、滑移和孿生的比較 1) 1) 相同點(diǎn)：相同點(diǎn)： 宏觀宏觀上，都是切應(yīng)力作用下發(fā)生的剪切變形；上，都是切應(yīng)力作用下發(fā)生的剪切變形； 微觀微觀上，都是晶體塑性變形的基本形式，是晶上，都是晶體

14、塑性變形的基本形式，是晶體的一部分沿一定晶面和晶向相對(duì)另一部分的體的一部分沿一定晶面和晶向相對(duì)另一部分的移動(dòng)過(guò)程；移動(dòng)過(guò)程； 均均不會(huì)不會(huì)改變晶體結(jié)構(gòu)；改變晶體結(jié)構(gòu)； 從從機(jī)制上看，都是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)結(jié)果。機(jī)制上看，都是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)結(jié)果。9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 2) 2) 不同點(diǎn)不同點(diǎn)：9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形滑移滑移 不改變晶體的不改變晶體的位相；位相； 全位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的全位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果；結(jié)果； 不均勻切變不均勻切變過(guò)程；過(guò)程； 比較比較平緩，應(yīng)力平緩，應(yīng)力- -應(yīng)變應(yīng)變曲線(xiàn)較光滑、曲線(xiàn)較光滑、連續(xù)；連續(xù)； 臨界分切應(yīng)力臨界分切應(yīng)力值較小；值較??； 切變切變較大，

15、取決于較大，取決于晶體晶體的的塑性；塑性；孿生孿生 改變改變晶體的晶體的位相；位相； 不全位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的不全位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果；結(jié)果； 均勻切變均勻切變過(guò)程；過(guò)程； 發(fā)生迅速，應(yīng)力發(fā)生迅速，應(yīng)力- -應(yīng)變應(yīng)變曲曲線(xiàn)線(xiàn)呈鋸齒狀；呈鋸齒狀； 臨界分切應(yīng)力值大；臨界分切應(yīng)力值大； 切變較小，取決于切變較小，取決于晶體晶體結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)；9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形三、晶體的扭折三、晶體的扭折9.1.2 多晶體的塑性變形Zn單晶與多晶拉伸9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形9.2.2 多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形一、多晶體變形的特點(diǎn)一、多晶體變形的特點(diǎn) 1 1、相鄰晶粒的相互協(xié)調(diào)性、相

16、鄰晶粒的相互協(xié)調(diào)性 多晶體中晶粒取向隨機(jī)性多晶體中晶粒取向隨機(jī)性 變形不一致變形不一致 相鄰晶粒的相互協(xié)調(diào)性相鄰晶粒的相互協(xié)調(diào)性 對(duì)獨(dú)立滑移系的要求（對(duì)獨(dú)立滑移系的要求（5 5個(gè)）個(gè)）9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形2 2、晶界的影響、晶界的影響雙晶拉伸雙晶拉伸位錯(cuò)塞積位錯(cuò)塞積9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 3 3、晶粒尺寸與強(qiáng)度的關(guān)系、晶粒尺寸與強(qiáng)度的關(guān)系21Kdis霍爾佩奇（霍爾佩奇（Hall-PatchHall-Patch）關(guān)系：關(guān)系： 9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形細(xì)細(xì)晶是唯一既提高強(qiáng)度也增晶是唯一既提高強(qiáng)度也增加塑形的強(qiáng)化方式。加塑形的強(qiáng)化方式

17、。提高塑形：提高塑形：變形較均勻、應(yīng)力集中較小變形較均勻、應(yīng)力集中較小 等強(qiáng)溫度等強(qiáng)溫度9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形二、屈服二、屈服 1 1、屈服現(xiàn)象、屈服現(xiàn)象9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 2 2、應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象、應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象時(shí)效后時(shí)效后9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 3 3、屈服現(xiàn)象的解釋、屈服現(xiàn)象的解釋 1 1） 氣團(tuán)理論：氣團(tuán)理論： 在固溶體中，溶質(zhì)或雜質(zhì)原子在晶體中造成點(diǎn)陣畸變，溶在固溶體中，溶質(zhì)或雜質(zhì)原子在晶體中造成點(diǎn)陣畸變，溶質(zhì)原子的應(yīng)力場(chǎng)和位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)會(huì)發(fā)生交互作用，作用的結(jié)果是質(zhì)原子的應(yīng)力場(chǎng)和

18、位錯(cuò)應(yīng)力場(chǎng)會(huì)發(fā)生交互作用，作用的結(jié)果是溶質(zhì)原子將聚集在位錯(cuò)線(xiàn)附近，形成溶質(zhì)原子氣團(tuán)，即所謂的溶質(zhì)原子將聚集在位錯(cuò)線(xiàn)附近，形成溶質(zhì)原子氣團(tuán)，即所謂的柯垂?fàn)枺麓範(fàn)枺–ottrellCottrell）氣團(tuán)。）氣團(tuán)。 可以解釋大部分晶體中出現(xiàn)的屈服現(xiàn)象?？梢越忉尨蟛糠志w中出現(xiàn)的屈服現(xiàn)象。9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 2 2）位錯(cuò)理論）位錯(cuò)理論 材料的塑性變形的應(yīng)變速率材料的塑性變形的應(yīng)變速率 p p是與晶體中可動(dòng)位錯(cuò)密度是與晶體中可動(dòng)位錯(cuò)密度 m m、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)平均速度位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)平均速度v v以及位錯(cuò)的柏氏矢量以及位錯(cuò)的柏氏矢量b b成正比，即：成正比，即：vbmmv)(0而：可見(jiàn)，具

19、有明顯屈服現(xiàn)象的材料應(yīng)具備以下條件：可見(jiàn)，具有明顯屈服現(xiàn)象的材料應(yīng)具備以下條件： 開(kāi)始變形前，晶體中的可動(dòng)位錯(cuò)密度開(kāi)始變形前，晶體中的可動(dòng)位錯(cuò)密度 m m較低；較低； 隨著塑性變形的發(fā)生，位錯(cuò)能夠迅速增殖；隨著塑性變形的發(fā)生，位錯(cuò)能夠迅速增殖； 應(yīng)力敏感因子應(yīng)力敏感因子m m 較低。較低。9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 9.1.3 9.1.3 合金的塑性變形與強(qiáng)化合金的塑性變形與強(qiáng)化一、固溶體的塑性變形一、固溶體的塑性變形 1 1）固溶強(qiáng)化）固溶強(qiáng)化強(qiáng)度、硬度隨溶質(zhì)含強(qiáng)度、硬度隨溶質(zhì)含量增加而增加，而塑量增加而增加，而塑性指標(biāo)則相反性指標(biāo)則相反 9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬

20、的塑性變形溶質(zhì)原子的加入通常同時(shí)提高了屈服強(qiáng)度和整個(gè)應(yīng)力應(yīng)變曲溶質(zhì)原子的加入通常同時(shí)提高了屈服強(qiáng)度和整個(gè)應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)的水平，并使材料的加工硬化速率增高線(xiàn)的水平，并使材料的加工硬化速率增高鋁溶有鎂后的應(yīng)鋁溶有鎂后的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)力應(yīng)變曲線(xiàn) 9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形不同溶質(zhì)的強(qiáng)化效果不同不同溶質(zhì)的強(qiáng)化效果不同溶入合金元素對(duì)溶入合金元素對(duì)銅單晶臨界分切銅單晶臨界分切應(yīng)力的影響應(yīng)力的影響 9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 原因主要有以下幾個(gè)方面：原因主要有以下幾個(gè)方面： 溶質(zhì)原子的濃度。濃度越高，一般其強(qiáng)化效果也越好，溶質(zhì)原子的濃度。濃度越高，一般其強(qiáng)化效果也越好，但并不

21、是線(xiàn)性關(guān)系，低濃度時(shí)顯著；但并不是線(xiàn)性關(guān)系，低濃度時(shí)顯著； 原子尺寸因素。溶質(zhì)與溶劑原子尺寸相差越大，其強(qiáng)化原子尺寸因素。溶質(zhì)與溶劑原子尺寸相差越大，其強(qiáng)化作用越好作用越好, ,但通常原子尺寸相差較大時(shí)，溶質(zhì)原子的溶解度也但通常原子尺寸相差較大時(shí)，溶質(zhì)原子的溶解度也很低；很低； 溶質(zhì)原子類(lèi)型。間隙型溶質(zhì)原子的強(qiáng)化效果好于置換型，溶質(zhì)原子類(lèi)型。間隙型溶質(zhì)原子的強(qiáng)化效果好于置換型，特別是體心立方晶體中的間隙原子；特別是體心立方晶體中的間隙原子； 相對(duì)價(jià)因素（電子因素）。溶質(zhì)原子與基體金屬的價(jià)電相對(duì)價(jià)因素（電子因素）。溶質(zhì)原子與基體金屬的價(jià)電子數(shù)相差越大，固溶強(qiáng)化效果越顯著，子數(shù)相差越大，固溶強(qiáng)化效

22、果越顯著，9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形電 子 濃 度 對(duì)電 子 濃 度 對(duì)Cu固溶體屈固溶體屈服應(yīng)力的影響服應(yīng)力的影響 9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形固溶強(qiáng)化是由于多方面的作用引起的，包括：固溶強(qiáng)化是由于多方面的作用引起的，包括： 溶質(zhì)原子與位錯(cuò)發(fā)生彈性交互作用溶質(zhì)原子與位錯(cuò)發(fā)生彈性交互作用 固溶體中的溶質(zhì)原子趨向于在位錯(cuò)周?chē)木奂植迹Q(chēng)為固溶體中的溶質(zhì)原子趨向于在位錯(cuò)周?chē)木奂植?，稱(chēng)為溶質(zhì)原子氣團(tuán)，也就是柯垂耳氣團(tuán)，它將對(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)起到釘溶質(zhì)原子氣團(tuán)，也就是柯垂耳氣團(tuán)，它將對(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)起到釘扎作用，從而阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；扎作用，從而阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；9.2 9.2

23、金屬的塑性變形金屬的塑性變形靜電交互作用靜電交互作用 溶質(zhì)原子的額外自由電子從點(diǎn)陣壓縮區(qū)移向拉伸區(qū)，并使壓溶質(zhì)原子的額外自由電子從點(diǎn)陣壓縮區(qū)移向拉伸區(qū)，并使壓縮區(qū)呈正電而拉伸區(qū)呈負(fù)電，即形成了局部靜電偶極?？s區(qū)呈正電而拉伸區(qū)呈負(fù)電，即形成了局部靜電偶極。 研究表明，在鋼中這種強(qiáng)化效果僅為彈性交互作用的研究表明，在鋼中這種強(qiáng)化效果僅為彈性交互作用的1/31/31/61/6，且不受溫度影響。，且不受溫度影響。9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形化學(xué)交互作用與鈴木氣團(tuán)化學(xué)交互作用與鈴木氣團(tuán) 這與晶體中的擴(kuò)展位錯(cuò)有關(guān)，由于層錯(cuò)能與化學(xué)成分相關(guān)，因此這與晶體中的擴(kuò)展位錯(cuò)有關(guān)，由于層錯(cuò)能與化學(xué)成分

24、相關(guān)，因此晶體中層錯(cuò)區(qū)的成分與其它地方存在一定差別，這種成分的偏聚也會(huì)晶體中層錯(cuò)區(qū)的成分與其它地方存在一定差別，這種成分的偏聚也會(huì)導(dǎo)致位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻，而且層錯(cuò)能下降會(huì)導(dǎo)致層錯(cuò)區(qū)增寬，這也會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)致位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻，而且層錯(cuò)能下降會(huì)導(dǎo)致層錯(cuò)區(qū)增寬，這也會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)化作用。強(qiáng)化作用。 化學(xué)交互作用引發(fā)的固溶強(qiáng)化效果，較彈性交互作用低一個(gè)數(shù)量化學(xué)交互作用引發(fā)的固溶強(qiáng)化效果，較彈性交互作用低一個(gè)數(shù)量級(jí)，但由于其不受溫度的影響，因此在高溫形變中具有較重要的作用。級(jí)，但由于其不受溫度的影響，因此在高溫形變中具有較重要的作用。9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 2

25、 2）有序強(qiáng)化）有序強(qiáng)化 超結(jié)構(gòu)超結(jié)構(gòu)有序疇有序疇二、多相合金的塑性變形二、多相合金的塑性變形9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形聚合型合金聚合型合金彌散型合金彌散型合金 1 1、聚合型兩相合金的塑性變形、聚合型兩相合金的塑性變形 對(duì)聚合型兩相合金而言，如果兩個(gè)相都具有塑性，則合金對(duì)聚合型兩相合金而言，如果兩個(gè)相都具有塑性，則合金的塑性變形決定于兩相的比例：的塑性變形決定于兩相的比例： 如果應(yīng)變相等，則對(duì)一定應(yīng)變時(shí)合金的平均流變應(yīng)力為：如果應(yīng)變相等，則對(duì)一定應(yīng)變時(shí)合金的平均流變應(yīng)力為： m m = f = f1 1 1 1 + f + f2 2 2 2 如果應(yīng)力相等，則對(duì)于一定應(yīng)力時(shí)合

26、金的平均應(yīng)變?yōu)椋喝绻麘?yīng)力相等，則對(duì)于一定應(yīng)力時(shí)合金的平均應(yīng)變?yōu)椋?m m = f = f1 1 1 1 + f + f2 2 2 29.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 2 2、彌散分布型合金的塑性變形、彌散分布型合金的塑性變形 當(dāng)?shù)诙嘁詮浬⒎植夹问酱嬖跁r(shí)，一般將產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化當(dāng)?shù)诙嘁詮浬⒎植夹问酱嬖跁r(shí)，一般將產(chǎn)生顯著的強(qiáng)化作用。作用。 沉淀強(qiáng)化或時(shí)效強(qiáng)化沉淀強(qiáng)化或時(shí)效強(qiáng)化: :強(qiáng)化相顆粒通過(guò)過(guò)飽和固溶體的時(shí)強(qiáng)化相顆粒通過(guò)過(guò)飽和固溶體的時(shí)效處理沉淀析出效處理沉淀析出 彌散強(qiáng)化彌散強(qiáng)化: :借助粉末冶金或其它方法加入借助粉末冶金或其它方法加入9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變

27、形 1 1）不可變形顆粒的強(qiáng)化作用）不可變形顆粒的強(qiáng)化作用9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形根據(jù)位錯(cuò)理論，位錯(cuò)彎曲至半徑根據(jù)位錯(cuò)理論，位錯(cuò)彎曲至半徑R R時(shí)所需切應(yīng)力為：時(shí)所需切應(yīng)力為：RGb2Gb而當(dāng)而當(dāng)R R為顆粒為顆粒間距的間距的一半時(shí)，所需切應(yīng)力最小：一半時(shí)，所需切應(yīng)力最小：這就是奧羅萬(wàn)（這就是奧羅萬(wàn)（OrowanOrowan）機(jī)制）機(jī)制9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 2 2）可變形顆粒的強(qiáng)化作用）可變形顆粒的強(qiáng)化作用 當(dāng)?shù)诙囝w粒為可變形顆粒時(shí)，位錯(cuò)將切過(guò)，此時(shí)強(qiáng)化作當(dāng)?shù)诙囝w粒為可變形顆粒時(shí)，位錯(cuò)將切過(guò)，此時(shí)強(qiáng)化作用主要決定于粒子本身的性質(zhì)以及其與基體的聯(lián)系

28、：用主要決定于粒子本身的性質(zhì)以及其與基體的聯(lián)系：9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 位錯(cuò)切過(guò)顆粒后，在其表面產(chǎn)生位錯(cuò)切過(guò)顆粒后，在其表面產(chǎn)生b大小的臺(tái)階，增加了顆粒大小的臺(tái)階，增加了顆粒與基體兩者間界面，需要相應(yīng)的能量；與基體兩者間界面，需要相應(yīng)的能量； 如果顆粒為有序結(jié)構(gòu)，將在滑移面上產(chǎn)生反相疇界，從而導(dǎo)如果顆粒為有序結(jié)構(gòu)，將在滑移面上產(chǎn)生反相疇界，從而導(dǎo)致有序強(qiáng)化；致有序強(qiáng)化； 由于兩相的結(jié)構(gòu)存在差異，因此當(dāng)位錯(cuò)切過(guò)顆粒后，在滑移由于兩相的結(jié)構(gòu)存在差異，因此當(dāng)位錯(cuò)切過(guò)顆粒后，在滑移面上導(dǎo)致原子錯(cuò)配，需要額外作功；面上導(dǎo)致原子錯(cuò)配，需要額

29、外作功；P-N力不同造成阻力；力不同造成阻力； 顆粒周?chē)嬖趶椥詰?yīng)力場(chǎng)（由于顆粒與基體的比容差別，而顆粒周?chē)嬖趶椥詰?yīng)力場(chǎng)（由于顆粒與基體的比容差別，而且顆粒與基體之間往往保持共格或半共格結(jié)合）與位錯(cuò)交互作且顆粒與基體之間往往保持共格或半共格結(jié)合）與位錯(cuò)交互作用，對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)有阻礙作用；用，對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)有阻礙作用；Al-1.6%Cu合金合金 9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形9.2.4 9.2.4 變形后的組織與性能變形后的組織與性能一、顯微組織的變化一、顯微組織的變化銅經(jīng)不同程度冷軋后的光學(xué)銅經(jīng)不同程度冷軋后的光學(xué)顯微組織顯微組織 30%,

30、50%, 99%（3000）9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形二、亞結(jié)構(gòu)的變化二、亞結(jié)構(gòu)的變化 位錯(cuò)密度：從退火的位錯(cuò)密度：從退火的10106 610101010/cm/cm2 2增至增至1010111110101212/cm/cm2 2。 30%壓縮率（壓縮率（30000） 50%壓縮率（壓縮率（30000）99%壓縮率（壓縮率（30000）9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形與層錯(cuò)能的關(guān)系？與層錯(cuò)能的關(guān)系？銅經(jīng)不同程度冷軋后的透射電鏡銅經(jīng)不同程度冷軋后的透射電鏡相相三、性能的變化三、性能的變化 加工硬化；其他性能變化加工硬化；其他性能變化9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬

31、的塑性變形9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形單晶體應(yīng)力應(yīng)變曲單晶體應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)上的三個(gè)典型階段線(xiàn)上的三個(gè)典型階段9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形三種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的純金三種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的純金屬單晶體處于軟取向?qū)賳尉w處于軟取向時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)四、形變織構(gòu)（擇優(yōu)取向）四、形變織構(gòu)（擇優(yōu)取向）形變織構(gòu)：當(dāng)塑性變形量不斷增加時(shí)，多晶體中原本取向隨機(jī)形變織構(gòu)：當(dāng)塑性變形量不斷增加時(shí)，多晶體中原本取向隨機(jī)的各個(gè)晶粒由于轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)逐漸調(diào)整到其取向趨于一致，這種經(jīng)過(guò)的各個(gè)晶粒由于轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)逐漸調(diào)整到其取向趨于一致，這種經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈變形后的多晶體材料形成了擇優(yōu)取向。強(qiáng)烈變形后的多晶體材料形成了

32、擇優(yōu)取向。 絲織構(gòu)：絲織構(gòu)： 拉拔過(guò)程中形成，其主要特征是各晶粒的某一晶向趨向于拉拔過(guò)程中形成，其主要特征是各晶粒的某一晶向趨向于與拔絲方向平行，一般這種織構(gòu)也就以相關(guān)方向表示。與拔絲方向平行，一般這種織構(gòu)也就以相關(guān)方向表示。 如鋁拉絲為如鋁拉絲為織構(gòu)，而冷拉鐵絲為織構(gòu)，而冷拉鐵絲為織構(gòu)；織構(gòu)； 板織構(gòu)：板織構(gòu)： 板織構(gòu)主要是在軋板時(shí)形成，其主要特征為各晶粒的某一板織構(gòu)主要是在軋板時(shí)形成，其主要特征為各晶粒的某一晶面和晶向趨向于與軋面和軋向平行，一般這種織構(gòu)也就以相晶面和晶向趨向于與軋面和軋向平行，一般這種織構(gòu)也就以相關(guān)面和方向表示。關(guān)面和方向表示。 如冷軋黃銅的如冷軋黃銅的110,110,織

33、構(gòu)?？棙?gòu)。9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形五、殘余應(yīng)力五、殘余應(yīng)力 來(lái)源：形變過(guò)程中殘留在材料內(nèi)部的應(yīng)力；來(lái)源：形變過(guò)程中殘留在材料內(nèi)部的應(yīng)力； 實(shí)質(zhì)：是材料內(nèi)部各部分之間不均勻變形引起的。實(shí)質(zhì)：是材料內(nèi)部各部分之間不均勻變形引起的。 類(lèi)型：宏觀、微觀、點(diǎn)陣畸變類(lèi)型：宏觀、微觀、點(diǎn)陣畸變 第一類(lèi)內(nèi)應(yīng)力，又稱(chēng)宏觀殘余應(yīng)力，作用范圍工件尺度；第一類(lèi)內(nèi)應(yīng)力，又稱(chēng)宏觀殘余應(yīng)力，作用范圍工件尺度； 第二類(lèi)內(nèi)應(yīng)力，又稱(chēng)微觀殘余應(yīng)力，作用范圍晶粒尺度；第二類(lèi)內(nèi)應(yīng)力，又稱(chēng)微觀殘余應(yīng)力，作用范圍晶粒尺度； 第三類(lèi)內(nèi)應(yīng)力，又稱(chēng)點(diǎn)陣畸變，作用范圍點(diǎn)陣尺度，由于

34、第三類(lèi)內(nèi)應(yīng)力，又稱(chēng)點(diǎn)陣畸變，作用范圍點(diǎn)陣尺度，由于在形變過(guò)程中形成了大量點(diǎn)陣缺陷所致，這部分能量占整個(gè)儲(chǔ)在形變過(guò)程中形成了大量點(diǎn)陣缺陷所致，這部分能量占整個(gè)儲(chǔ)存能中的絕大部分。存能中的絕大部分。9.2 9.2 金屬的塑性變形金屬的塑性變形9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶回回 復(fù)：新的無(wú)畸變晶粒出現(xiàn)前所產(chǎn)生的亞結(jié)構(gòu)和性能變化復(fù)：新的無(wú)畸變晶粒出現(xiàn)前所產(chǎn)生的亞結(jié)構(gòu)和性能變化 的階段，在金相顯微鏡中無(wú)明顯變化；的階段，在金相顯微鏡中無(wú)明顯變化；再再 結(jié)結(jié) 晶：無(wú)畸變的等軸新晶粒逐步取代變形晶粒的過(guò)程；晶：無(wú)畸變的等軸新晶粒逐步取代變形晶粒的過(guò)程；晶粒長(zhǎng)大：再結(jié)晶結(jié)束后晶粒的長(zhǎng)大過(guò)程。晶粒長(zhǎng)大

35、：再結(jié)晶結(jié)束后晶粒的長(zhǎng)大過(guò)程。9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶一、組織變化一、組織變化9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶二、回復(fù)和再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力二、回復(fù)和再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力 儲(chǔ)存能是變形金屬加熱時(shí)發(fā)生回復(fù)與再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力儲(chǔ)存能是變形金屬加熱時(shí)發(fā)生回復(fù)與再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶 三、性能的變化9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶三、性能變化三、性能變化 9.3.19.3.1冷變形晶體的回復(fù)冷變形晶體的回復(fù)一、回復(fù)的去應(yīng)力作用一、回復(fù)的去應(yīng)力作用 在回復(fù)階段，第一類(lèi)內(nèi)應(yīng)力基本可以消除，造成加工硬化在回復(fù)階段，第一類(lèi)內(nèi)應(yīng)力基本可以消除，造成加工硬化的第三類(lèi)

36、內(nèi)應(yīng)力變化很少，而第二類(lèi)內(nèi)應(yīng)力的消除程度則介于的第三類(lèi)內(nèi)應(yīng)力變化很少，而第二類(lèi)內(nèi)應(yīng)力的消除程度則介于一、三類(lèi)內(nèi)應(yīng)力之間。一、三類(lèi)內(nèi)應(yīng)力之間。 去應(yīng)力退火；去應(yīng)力退火； 例：彈殼黃銅的應(yīng)力腐蝕例：彈殼黃銅的應(yīng)力腐蝕9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶二、回復(fù)動(dòng)力學(xué))()(0mrmR9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶二、回復(fù)動(dòng)力學(xué)二、回復(fù)動(dòng)力學(xué)屈服應(yīng)力回復(fù)率 回復(fù)回復(fù)過(guò)程在加熱過(guò)程在加熱后立刻開(kāi)始，沒(méi)后立刻開(kāi)始，沒(méi)有孕育期；有孕育期； 回復(fù)回復(fù)開(kāi)始的速率開(kāi)始的速率很大，隨著時(shí)間很大，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，逐漸降的延長(zhǎng)，逐漸降低，直至趨于零；低，直至趨于零； 加熱加熱溫度越高，溫度越高，最終回復(fù)

37、程度也最終回復(fù)程度也越高；越高； 變形量變形量越大，初越大，初始晶粒尺寸越小，始晶粒尺寸越小，都有助于加快回都有助于加快回復(fù)速率。復(fù)速率。三、回復(fù)機(jī)制三、回復(fù)機(jī)制（1 1）低溫）低溫回復(fù)回復(fù)（0.10.3Tm） 因溫度較低，原子活動(dòng)能力有限，一般局限于點(diǎn)缺陷的運(yùn)因溫度較低，原子活動(dòng)能力有限，一般局限于點(diǎn)缺陷的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)空位遷移至晶界、位錯(cuò)或與間隙原子結(jié)合而消失，使動(dòng)，通過(guò)空位遷移至晶界、位錯(cuò)或與間隙原子結(jié)合而消失，使冷變形過(guò)程中形成的過(guò)飽和空位濃度下降冷變形過(guò)程中形成的過(guò)飽和空位濃度下降。9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶點(diǎn)缺陷運(yùn)動(dòng)點(diǎn)缺陷運(yùn)動(dòng)（空位）（空位）移至晶界、位錯(cuò)處移至晶界、位錯(cuò)

38、處空位空位間隙原子間隙原子空位聚集（空位群、對(duì)）空位聚集（空位群、對(duì)）消失消失缺陷密度降低缺陷密度降低（2 2）中溫）中溫回復(fù)回復(fù)（0.30.5Tm） 原子活動(dòng)能力增強(qiáng)，位錯(cuò)也被激活，在內(nèi)應(yīng)力作用下原子活動(dòng)能力增強(qiáng)，位錯(cuò)也被激活，在內(nèi)應(yīng)力作用下開(kāi)始滑移，部分異號(hào)位錯(cuò)發(fā)生抵消，密度略有降低開(kāi)始滑移，部分異號(hào)位錯(cuò)發(fā)生抵消，密度略有降低。 位錯(cuò)滑移位錯(cuò)滑移異號(hào)位錯(cuò)相遇而抵銷(xiāo)異號(hào)位錯(cuò)相遇而抵銷(xiāo)位錯(cuò)纏結(jié)重新排列位錯(cuò)纏結(jié)重新排列亞晶粒長(zhǎng)大亞晶粒長(zhǎng)大位錯(cuò)密度降低位錯(cuò)密度降低（3 3）高溫）高溫回復(fù)回復(fù)（0.5Tm） 變形金屬的回復(fù)機(jī)制主要與位錯(cuò)的攀移運(yùn)動(dòng)有關(guān)，最變形金屬的回復(fù)機(jī)制主要與位錯(cuò)的攀移運(yùn)動(dòng)有關(guān)，最

39、終通過(guò)滑移和攀移使得位錯(cuò)從同一滑移面變?yōu)樵诓煌平K通過(guò)滑移和攀移使得位錯(cuò)從同一滑移面變?yōu)樵诓煌泼嫔县Q直排列的位錯(cuò)墻，以降低總面上豎直排列的位錯(cuò)墻，以降低總畸變能畸變能. .（3） 高溫回復(fù)（高溫回復(fù)（0.5Tm）位錯(cuò)攀移位錯(cuò)攀移（滑移）（滑移） 位錯(cuò)垂直排列（亞晶界）位錯(cuò)垂直排列（亞晶界） 多邊化（亞晶粒）多邊化（亞晶粒） 彈性畸變能降低。彈性畸變能降低?；貜?fù)過(guò)程中的位錯(cuò)攀移與滑移回復(fù)過(guò)程中的位錯(cuò)攀移與滑移9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶位錯(cuò)在多邊化過(guò)程中重新分布位錯(cuò)在多邊化過(guò)程中重新分布 9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶 9.3.29.3.2冷變形金屬的再結(jié)晶冷變形金屬

40、的再結(jié)晶一、再結(jié)晶晶核的形成與長(zhǎng)大一、再結(jié)晶晶核的形成與長(zhǎng)大( (與相變相區(qū)別）與相變相區(qū)別）(1) (1) 晶界弓出形核機(jī)制晶界弓出形核機(jī)制 對(duì)于變形程度較小的金屬（一般小于對(duì)于變形程度較小的金屬（一般小于20%20%），再結(jié)晶晶核），再結(jié)晶晶核往往采用弓出形核機(jī)制生成。往往采用弓出形核機(jī)制生成。9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶弓出方式形核的條件弓出方式形核的條件dVdAEGsrdVdA2對(duì)球面：對(duì)球面：rEdVdAEGss2 若晶界弓出段兩端若晶界弓出段兩端a a、b b固定，且固定，且 值恒定，則開(kāi)始階段隨值恒定，則開(kāi)始階段隨abab弓出彎曲，弓出彎曲，r r逐漸減小、逐漸減小、

41、 G G值增大。當(dāng)值增大。當(dāng)r r達(dá)到最小值達(dá)到最小值(r(rab/2ab/2L)L)時(shí)，時(shí)， G G將達(dá)到最大值。此后，若繼續(xù)弓出，由于將達(dá)到最大值。此后，若繼續(xù)弓出，由于r r的增大而的增大而 G G減小，于是，晶界將自發(fā)地向前推移。因此，一段長(zhǎng)為減小，于是，晶界將自發(fā)地向前推移。因此，一段長(zhǎng)為2L2L的的晶界，其弓出形核的能量條件為晶界，其弓出形核的能量條件為 G 0G 70%70%）的金屬，在）的金屬，在1h1h完成再結(jié)晶體積分完成再結(jié)晶體積分?jǐn)?shù)數(shù)95%95%所對(duì)應(yīng)的溫度。所對(duì)應(yīng)的溫度。 實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)許多工業(yè)純金屬而言，在上述條件下，再結(jié)晶實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)許多工業(yè)純金屬而言，在上述條件下，

42、再結(jié)晶溫度溫度T TR R與其熔點(diǎn)與其熔點(diǎn)TmTm間有如下關(guān)系：間有如下關(guān)系： T TR R (0.35-0.45)Tm (0.35-0.45)Tm。 在實(shí)際應(yīng)用中在實(shí)際應(yīng)用中，退火，退火的溫度要比再結(jié)晶溫度高些。的溫度要比再結(jié)晶溫度高些。9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶三、影響再結(jié)晶溫度的因素三、影響再結(jié)晶溫度的因素（1 1）變形程度）變形程度9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶 （2 2）原始晶粒尺寸）原始晶粒尺寸 原始晶粒越小，則由于晶界較多，其變形抗力愈大，形變?cè)季ЯＴ叫?，則由于晶界較多，其變形抗力愈大，形變后的儲(chǔ)存能較高，因此再結(jié)晶溫度降低。此外，再結(jié)晶形核通后的儲(chǔ)存能

43、較高，因此再結(jié)晶溫度降低。此外，再結(jié)晶形核通常是在原晶粒邊界處發(fā)生，所以原始晶粒尺寸愈小，所形成的常是在原晶粒邊界處發(fā)生，所以原始晶粒尺寸愈小，所形成的再結(jié)晶晶粒更小，而再結(jié)晶溫度也降低。再結(jié)晶晶粒更小，而再結(jié)晶溫度也降低。（3 3）微量溶質(zhì)原子）微量溶質(zhì)原子9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶 （4 4）第二相顆粒）第二相顆粒 多數(shù)情況下，合金中的第二相為硬脆的化合物，在冷變形多數(shù)情況下，合金中的第二相為硬脆的化合物，在冷變形過(guò)程中，一般不考慮其變形，所以合金的再結(jié)晶也主要發(fā)生在過(guò)程中，一般不考慮其變形，所以合金的再結(jié)晶也主要發(fā)生在基體上，這些第二相顆粒對(duì)基體再結(jié)晶的影響主要由第二相的基

44、體上，這些第二相顆粒對(duì)基體再結(jié)晶的影響主要由第二相的尺寸和分布決定。尺寸和分布決定。 當(dāng)?shù)诙囝w粒較粗時(shí)，變形時(shí)位錯(cuò)會(huì)繞過(guò)顆粒，并在顆粒當(dāng)?shù)诙囝w粒較粗時(shí)，變形時(shí)位錯(cuò)會(huì)繞過(guò)顆粒，并在顆粒周?chē)粝挛诲e(cuò)環(huán)，或塞積在顆粒附近，從而造成顆粒周?chē)冎車(chē)粝挛诲e(cuò)環(huán)，或塞積在顆粒附近，從而造成顆粒周?chē)儑?yán)重，因此會(huì)促進(jìn)再結(jié)晶，降低再結(jié)晶溫度；嚴(yán)重，因此會(huì)促進(jìn)再結(jié)晶，降低再結(jié)晶溫度； 當(dāng)?shù)诙囝w粒細(xì)小，分布均勻時(shí)，不會(huì)使位錯(cuò)發(fā)生明顯聚當(dāng)?shù)诙囝w粒細(xì)小，分布均勻時(shí)，不會(huì)使位錯(cuò)發(fā)生明顯聚集，因此對(duì)再結(jié)晶形核作用不大，相反，其對(duì)再結(jié)晶晶核的長(zhǎng)集，因此對(duì)再結(jié)晶形核作用不大，相反，其對(duì)再結(jié)晶晶核的長(zhǎng)大過(guò)程中的位錯(cuò)運(yùn)

45、動(dòng)和晶界遷移起一種阻礙作用，因此使得再大過(guò)程中的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和晶界遷移起一種阻礙作用，因此使得再結(jié)晶過(guò)程更加困難，提高再結(jié)晶溫度。結(jié)晶過(guò)程更加困難，提高再結(jié)晶溫度。9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶四、再結(jié)晶后的晶粒大小四、再結(jié)晶后的晶粒大小 再結(jié)晶后晶粒尺寸符合約翰遜梅厄方程：再結(jié)晶后晶粒尺寸符合約翰遜梅厄方程：41）（常數(shù)Iud1 1、變形度的影響、變形度的影響9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶2 2、再結(jié)晶退火溫度的影響、再結(jié)晶退火溫度的影響9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶 （3 3）原始晶粒大小）原始晶粒大小 晶界附近區(qū)域的形變情況比較復(fù)雜，因而這些區(qū)域的局部晶界附近區(qū)

46、域的形變情況比較復(fù)雜，因而這些區(qū)域的局部?jī)?chǔ)存能較高，使晶核易于形成。細(xì)晶粒金屬的晶界面積大，所儲(chǔ)存能較高，使晶核易于形成。細(xì)晶粒金屬的晶界面積大，所以?xún)?chǔ)存能高的區(qū)域多，形成的再結(jié)晶核心也多，故使再結(jié)晶后以?xún)?chǔ)存能高的區(qū)域多，形成的再結(jié)晶核心也多，故使再結(jié)晶后的晶粒尺寸減小。的晶粒尺寸減小。（4 4）雜質(zhì)）雜質(zhì) 金屬中雜質(zhì)的存在可提高強(qiáng)度，因此在同樣的形變量下，金屬中雜質(zhì)的存在可提高強(qiáng)度，因此在同樣的形變量下，雜質(zhì)將增大冷形變金屬中的儲(chǔ)存能，從而使再結(jié)晶時(shí)的雜質(zhì)將增大冷形變金屬中的儲(chǔ)存能，從而使再結(jié)晶時(shí)的u/Iu/I值值減小減小。另一方面，雜質(zhì)對(duì)降低界面的遷移能力是極為有效的，另一方面，雜質(zhì)對(duì)降低

47、界面的遷移能力是極為有效的，這就是說(shuō)，它會(huì)降低再結(jié)晶完成后晶粒的長(zhǎng)大速率。所以，金這就是說(shuō)，它會(huì)降低再結(jié)晶完成后晶粒的長(zhǎng)大速率。所以，金屬中的雜質(zhì)將會(huì)使再結(jié)晶后的晶粒變小。屬中的雜質(zhì)將會(huì)使再結(jié)晶后的晶粒變小。9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶9.3.39.3.3再結(jié)晶后的晶粒長(zhǎng)大再結(jié)晶后的晶粒長(zhǎng)大正常長(zhǎng)大：大多數(shù)晶粒長(zhǎng)大速率相差不多，幾乎是均勻長(zhǎng)大；正常長(zhǎng)大：大多數(shù)晶粒長(zhǎng)大速率相差不多，幾乎是均勻長(zhǎng)大；異常長(zhǎng)大：少數(shù)晶粒突發(fā)性的不均勻長(zhǎng)大，也稱(chēng)二次再結(jié)晶。異常長(zhǎng)大：少數(shù)晶粒突發(fā)性的不均勻長(zhǎng)大，也稱(chēng)二次再結(jié)晶。一、晶粒的正常長(zhǎng)大一、晶粒的正常長(zhǎng)大（1 1）長(zhǎng)大方式）長(zhǎng)大方式 再結(jié)晶完成后，

48、新等軸晶已完全接觸，形變儲(chǔ)存能已完全再結(jié)晶完成后，新等軸晶已完全接觸，形變儲(chǔ)存能已完全釋放，但在繼續(xù)保溫或升高溫度情況下的長(zhǎng)大是依靠大角度晶釋放，但在繼續(xù)保溫或升高溫度情況下的長(zhǎng)大是依靠大角度晶界的移動(dòng)并吞食其它晶粒實(shí)現(xiàn)的。界的移動(dòng)并吞食其它晶粒實(shí)現(xiàn)的。（2 2）長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力）長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力 晶粒長(zhǎng)大的過(guò)程實(shí)際上就是一個(gè)晶界遷移過(guò)程，從宏觀上晶粒長(zhǎng)大的過(guò)程實(shí)際上就是一個(gè)晶界遷移過(guò)程，從宏觀上來(lái)看，晶粒長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力是界面能的降低，而從晶粒尺度來(lái)看，來(lái)看，晶粒長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力是界面能的降低，而從晶粒尺度來(lái)看，驅(qū)動(dòng)力主要是由于晶界的界面曲率所造成的。有時(shí)也將晶粒長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力主要是由于晶界的界面曲率所造成的。有

49、時(shí)也將晶粒長(zhǎng)大稱(chēng)之為粗化。大稱(chēng)之為粗化。9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶二、二次再結(jié)晶（異常晶粒長(zhǎng)大）二、二次再結(jié)晶（異常晶粒長(zhǎng)大）Mg-3Al-0.8ZnMg-3Al-0.8Zn合金退火組織合金退火組織a a 正常再結(jié)晶，正常再結(jié)晶，b b 晶粒長(zhǎng)大，晶粒長(zhǎng)大，c c 二次再結(jié)晶二次再結(jié)晶 9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶二次再結(jié)晶的一般規(guī)律：二次再結(jié)晶的一般規(guī)律：二次再結(jié)晶中形成的大晶粒不是重新形核后長(zhǎng)大的，它們是二次再結(jié)晶中形成的大晶粒不是重新形核后長(zhǎng)大的，它們是初次再結(jié)晶中形成的某些特殊晶粒的繼續(xù)長(zhǎng)大。初次再結(jié)晶中形成的某些特殊晶粒的繼續(xù)長(zhǎng)大。開(kāi)始時(shí)長(zhǎng)大得很慢，只是在長(zhǎng)

50、大到某一臨界尺寸以后才迅速開(kāi)始時(shí)長(zhǎng)大得很慢，只是在長(zhǎng)大到某一臨界尺寸以后才迅速長(zhǎng)大。可以認(rèn)為在二次再結(jié)晶開(kāi)始之前，有一個(gè)孕育期。長(zhǎng)大?？梢哉J(rèn)為在二次再結(jié)晶開(kāi)始之前，有一個(gè)孕育期。二次再結(jié)晶完成以后，有時(shí)也有明顯的織構(gòu)。這種織構(gòu)總是二次再結(jié)晶完成以后，有時(shí)也有明顯的織構(gòu)。這種織構(gòu)總是和初次再結(jié)晶得到的織構(gòu)明顯地不同。和初次再結(jié)晶得到的織構(gòu)明顯地不同。要發(fā)生二次再結(jié)晶，加熱溫度必須在某一溫度以上。通常最要發(fā)生二次再結(jié)晶，加熱溫度必須在某一溫度以上。通常最大的晶粒尺寸是在加熱溫度剛剛超過(guò)這一溫度時(shí)得到的。當(dāng)加大的晶粒尺寸是在加熱溫度剛剛超過(guò)這一溫度時(shí)得到的。當(dāng)加熱溫度更高時(shí)，得到的二次再結(jié)晶晶粒的尺

51、寸反而較小。熱溫度更高時(shí)，得到的二次再結(jié)晶晶粒的尺寸反而較小。和正常的晶粒長(zhǎng)大一樣，二次再結(jié)晶助驅(qū)動(dòng)力也是晶界能。和正常的晶粒長(zhǎng)大一樣，二次再結(jié)晶助驅(qū)動(dòng)力也是晶界能。 晶粒的異常長(zhǎng)大一般是在晶粒正常長(zhǎng)大過(guò)程被分散相粒子、晶粒的異常長(zhǎng)大一般是在晶粒正常長(zhǎng)大過(guò)程被分散相粒子、織構(gòu)或表面熱蝕溝等強(qiáng)烈阻礙情況下發(fā)生的?？棙?gòu)或表面熱蝕溝等強(qiáng)烈阻礙情況下發(fā)生的。9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶晶界的影響晶界的影響-熱蝕溝熱蝕溝9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶 顆粒相的影響顆粒相的影響-Fe-3-Fe-3SiSi合金冷合金冷軋退火晶粒尺寸軋退火晶粒尺寸變化情況變化情況無(wú)MnS含MnS9.3 9.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶9.3.4 9.3.4 再結(jié)晶織構(gòu)與退火孿晶再結(jié)晶織構(gòu)與退火孿晶一、再結(jié)晶織構(gòu)一、再結(jié)晶織構(gòu) 定定