實(shí)驗(yàn)二 金屬的塑性變形與再結(jié)晶

1、 實(shí)驗(yàn)二金屬的塑性變形與再結(jié)晶、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解工業(yè)純鐵經(jīng)冷塑性變形后，變形量對(duì)硬度和顯微組織的影響2、研究變形量對(duì)工業(yè)純鋁再結(jié)晶退火后晶粒大小的影響二、實(shí)驗(yàn)原理金屬在外力作用下，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)其彈性極限時(shí)將發(fā)生不可恢復(fù)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(jīng)塑性變形后，隨著變形量的增加，金屬內(nèi)部晶粒沿變形方向被拉長(zhǎng)為偏平晶粒。變形量越大，晶粒伸長(zhǎng)的程度越明顯。變形量很大時(shí)，各晶粒將呈現(xiàn)出“纖維狀”組織。同時(shí)內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的變化也將導(dǎo)致機(jī)械性能的變化。即隨著變形量的增加，金屬的強(qiáng)度、硬度上升塑性、韌性下降，這種現(xiàn)象稱為加工硬化或應(yīng)

2、變硬化。在本實(shí)驗(yàn)中，首先以工業(yè)純鐵為研究對(duì)象，了解不同變形量對(duì)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(shí)會(huì)發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大等過(guò)程。其中再結(jié)晶階段金屬內(nèi)部的晶粒將會(huì)由冷變形后的纖維狀組織轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌臒o(wú)畸變的等軸晶粒，這是一個(gè)晶粒形核與長(zhǎng)大的過(guò)程。此過(guò)程完成后金屬的加工硬化現(xiàn)象消失。金屬的力學(xué)性能將取決于再結(jié)晶后的晶粒大小。對(duì)于給定材料，再結(jié)晶退火后的晶粒大小主要取決于塑性變形時(shí)的變形量及退火溫度等因素。變形量越大，再結(jié)晶后的晶粒越細(xì)；金屬能進(jìn)行再結(jié)晶的最小變形量通常在28%之間，此時(shí)再結(jié)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(jié)

3、晶后的晶粒逐漸細(xì)化。在本實(shí)驗(yàn)中將研究工業(yè)純鋁經(jīng)不同變形量拉伸后在550C溫度再結(jié)晶退火后其晶粒大小，從而驗(yàn)證變形量對(duì)再結(jié)晶晶粒大小的影響。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備箱式電阻爐、萬(wàn)能拉伸機(jī)、卡尺、低倍4X型金相顯微鏡、洛氏硬度計(jì)等2、實(shí)驗(yàn)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(cè)定，一套為已制備好的不同變形量下的金相標(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、測(cè)定工業(yè)純鐵的硬度（HRB）與變形度的關(guān)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(wàn)能拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)上分別進(jìn)行0%、30%、50%、70%的壓縮變形。（2）分別測(cè)量變形試樣和原始試樣的硬度，每個(gè)試樣至少測(cè)三次，取平均值，將測(cè)量結(jié)果記入數(shù)據(jù)表內(nèi)。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，以變形度為橫坐標(biāo)，硬度為縱坐標(biāo)，繪出硬度與變形度的關(guān)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(biāo)準(zhǔn)試樣的顯微組織2、測(cè)定變形量、退火溫度對(duì)工業(yè)純鐵純鋁片再結(jié)晶后晶粒大小的影響（1）將工業(yè)純鋁片進(jìn)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(biāo)距，然后在拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)上分別拉伸實(shí)驗(yàn)。變形度分別為0、3、8、10、15%。拉伸變形結(jié)

5、束時(shí)，在鋁片上試樣上打上編號(hào)，注明變形度。（3）變形后的試樣分別在550C進(jìn)行再結(jié)晶退火，保溫1小時(shí)。（4）退火后的試樣用腐蝕液（40mlHN03+30mlHCl+30mlH20+5g純Cu）進(jìn)行擦拭腐蝕。當(dāng)表面出現(xiàn)清晰的晶粒時(shí)停止腐刻用水沖洗。如果鋁片上還有黑色沉淀物時(shí)用3%HNO3溶液清除，最后水洗并用熱風(fēng)吹干。（5）測(cè)定晶粒度。晶粒度的測(cè)定可用標(biāo)準(zhǔn)晶粒圖比較法和直接測(cè)定晶粒的平均面積以及平均直徑法。本試驗(yàn)采用測(cè)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(gè)晶粒為限（細(xì)晶粒的鋁片，線可畫的短些，反之可長(zhǎng)些）。大晶?？赡繙y(cè)，細(xì)晶粒需在低倍顯微鏡下測(cè)出。輸出各直線所截完整晶粒數(shù)及不完整晶粒數(shù)的一半（兩個(gè)不完整晶粒為一個(gè)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(zhǎng)度P直線數(shù)目Z截取晶粒的總數(shù)V放大倍數(shù)（目測(cè)時(shí)V=1）實(shí)例：見(jiàn)圖1，P=4,L=45,Z=6+7+4+4=21,V=1，則4X45X103D=8.57x103（卩m）m21X1（6）將測(cè)定的晶粒平均直徑填入表,根據(jù)表中數(shù)據(jù),以變形量為橫坐標(biāo),晶粒平均直徑為縱坐標(biāo),繪出工業(yè)純鋁片晶粒大小與變形量的關(guān)系曲線。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)過(guò)程。2、根據(jù)表1,繪出工業(yè)純鐵的硬度與變形量的關(guān)系曲線,并對(duì)曲線加以說(shuō)明。3