§9-10 高温变形课件.ppt

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热变形或热加工指金属材料在再结晶温度以上的加工变形。
前面讨论的回复和再结晶是在金属冷形变后的加热过程中发生的,称为静态回复和再结晶。
金属在较高的温度下形变时,回复和再结晶会在形变过程中相继发生,这种回复和再结晶称为动态回复和动态再结晶。这是在通常的热加工时发生的过程。在发生回复和再结晶时,由形变造成的加工硬化与由动态回复,动态再结晶造成的软化同时发生。
第一阶段是微应变阶段。
第二阶段表现为曲线的斜率逐渐下降,材料开始均匀塑性变形,即开始流变,并发生加工硬化。
第三阶段称为稳定流变阶段。在达到第三阶段后,即可实现持续形变。

动态回复时的真应力—应变曲线
在第一阶段,金属中的位错密度可由1010~1011m-2增至1011~1012m-2。
位错密度在第二阶段继续增大,到第3阶段可达1014~1015m-2,和冷形变时相同,随着位错密度的增大,金属中形成位错缠结和位错胞。位错密度的增大导致了回复过程的发生,位错消失的速率随应变的增大不断增大,最后终于使位错增殖与位错消失达到平衡,不再发生加工硬化的稳态流变阶段。
在这个阶段,位错构成亚晶界,形成亚晶粒。亚晶粒却始终保持等轴状。
在较高的应变速率下,再结晶曲线也可分为三个阶段,即加工硬化阶段(0<ε<εc)、动态再结晶的初始阶段(εc<ε<εs)稳态流变阶段(ε≥εs)。
应变速率低时,由于位错增殖速度小,在发生动态再结晶软化后,继续进行再结晶的驱动力减小,再结晶软化作用减弱,以致不能与新的加工硬化平衡,从而重新发生硬化,曲线重新上升。等到位错再度积累到一定程度,使再结晶又占上风时,曲线又重新下降。这种反复变化的过程将不断进行下去,变化周期大致不变,但振幅逐渐衰减。

改善铸态组织,,增加组织致密性,井通过反复的形变和再结晶破碎粗大的铸态组织,减小偏析,改善材料的机械性能。
形成流线和带状组织使材料性能各向异性。热加工后,材料中的偏析、夹杂物、第二相、晶界等将沿金属变形方向呈断续、链状和带状延伸,形成流动状的纤维组织,称为流线。
晶粒大小的控制。
低碳钢中的带状组织
超塑性的定义
超塑性是指材料在一定的内部(组织)条件和外部(环境)条件下(如温度、应变速率等),呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能(例如大的延伸率)的现象。
超塑性

超塑性的分类:
 按照实现超塑性的条件(组织、温度、应力状态等)一般分为以下几种:
恒温超塑性或第一类超塑性。根据材料的组织形态特点也称之为微细晶粒超塑性。
相变超塑性或第二类超塑性,亦称转变超塑性或变态超塑性。
其它超塑性(或第三类超塑性):在消除应力退火过程中在应力作用下可以得到超塑性。
蠕变变形机理:
金属的蠕变变形主要通过位错滑移、原子扩散、晶界滑移等机理进行,与温度及应力的变化有关。

常温下,如果滑移面上的位错运动受阻产生塞积,滑移就不能进行,只有在更大的切应力作用下位移重新运动和增殖。
但在高温下,位错可借助于外界提供的热激活能和空位扩散克服某些短程障碍,从而产生变形。
承受拉应力(A、B晶界)的晶界,空位浓度减小;
承受压应力(C、D晶界)的晶界,空位浓度增加。
这种晶体内空位从受拉晶界向受压晶界迁移,原子朝相反方向运动,使得晶体伸长的蠕变,称为扩散蠕变。

扩散蠕变示意图
空位移动方向
原子移动方向