资料介绍
金属的塑性变形与再结晶(验证性)
一、实验目的
1.了解冷塑性变形对金属组织和性能的影响。
2.了解冷变形度对金属再结晶后晶粒大小的影响。
图 3-1 05 钢冷塑性变形后组织(200×)
a)未变形,940℃正火 b)变形程度40% c)变形程度70% d)变形程度80%
二、实验概述
(一)金属塑性变形后的组织、性能变化
金属的重要特性之一就是具有塑性。当金属受的外力(切应力)超过其屈服点(σs)
时,除继续发生弹性变形外,同时还发生永久变形,又称塑性变形。它主要通过滑移和孪生方式进行。塑性变形的结果不仅使金属的外形、尺寸改变,而且使金属内部的组织和性能也发生变化。现将这些变化分述于下。
1.滑移带滑移是金属塑性变形的基本方式。晶体滑移时沿滑移面、滑移方向产生相
对滑动,在自由表面处产生台阶,大量滑移台阶的积累就构成了宏观塑性变形。通过光学显微镜观察已变形的抛光试样,就能见到许多平行线条,即为滑移带。
2.孪晶孪生通常是晶体难以滑移时而进行的另一种塑性变形方式。孪生变形就是
晶体的一部分沿一定晶面和晶向进行剪切变形,从而使已变形部分与未变形部分的原子排列构成镜面对称,此称孪晶。由于晶体两部分位向不同,受浸蚀程度有异,对光的反射能力也明显不同,故在显微镜下能看到形变孪晶。
3.纤维组织金属在变形前内部组织为等轴晶粒,随着变形量的增加,晶粒逐渐沿变
形方向伸长,并最后被显著地拉成纤维状。这种组织称之冷加工纤维组织。05 钢不同变形度下的显微组织如图3-1 所示。
4.加工硬化由于金属冷塑性变形,亚结构进一步细化,位错密度增大,导致其强度、
硬度提高,而塑性、韧性下降,该现象即称加工硬化。
(二)塑性变形后的回复与再结晶
金属经冷塑性变形后,在热力学上处于不稳定状态,必有力求恢复到稳定状态的趋势。
但在室温下,由于原子的动能不足,恢复过程不易进行,加热会提高原子的活动能力,也就
促进了这一恢复过程的进行。加热温度由低到高,其变化过程大致分为回复、再结晶和晶粒长大三个阶段,当然这三个阶段并非截然分开。图3-2a 即为经70%变形度的05 钢,625℃退火后,发生了不完全再结晶,图3-2b 为670C 退火后,再结晶已完成。由图3-3 可知,在回复阶段,显微组织不变,仅是内应力获得很大松弛,所示其性能几乎不变。但经再结晶后,显微组织已恢复到变形前的等轴晶,故各种性能也都复原,即加工硬化完全消除。
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