第六章???????????? 塑性加工过程的组织性能变化 ??和温度----速度条件 教学内容：本章主要介绍了塑性加工中金属的组织与性能变化规律，包括冷变形和热变形对金属的组织性能的影响。分析了金属加工时热力学条件对组织与性能的作用。 教学重点：冷变形与热变形的比较、多晶体变形的变形织构、热变形中的回复与再结晶、形变热处理 教学难点：冷变形与热变形、多晶体变形的变形织构、热变形过程中的回复与再结晶、变形规程的制定、形变热处理 教学方法：课堂教学为主，辅以恰当的实验。注意结合前面所学知识表示的基础内容，将其与问题求解方法融为一体。及时提问、收集学生学习情况。 教学要求：理解冷变形与热变形的概念，冷变形和热变形时金属显微组织的变化，掌握热变形过程中的回复与再结晶，了解形变热处理的基本概念和分类。 6. 1 ?塑性加工中金属的组织与性能变化 教学内容：介绍冷加工和热加工基本概念，分析了冷加工和热加工过程中，金属的组织和性能的变化，介绍了热变形中的回复与再结晶。 教学重点：冷变形与热变形的比较及对金属的组织与性能的影响，多晶体变形的变形织构，热变形中的回复与结晶。 教学难点：冷变形与热变形的比较，变形织构，第二类再结晶全图，热变形的回复与再结晶 教学方法：课堂教学为主，辅以恰当的实验。注意结合前面所学知识表示的基础内容，将其与问题求解方法融为一体。 教学要求：理解冷变形与热变形的概念，冷变形和热变形时金属显微组织的变化，掌握热变形过程中的回复与再结晶。 ? 6.1.1? 冷变形 1．冷变形的概念 变形温度低于回复温度，在变形中只有加工硬化作用而无回复与再结晶现象，通常把这种变形称为冷变形或冷加工。 2．冷变形时金属显微组织的变化 （1）纤维组织 （2）亚结构 （3）变形织构 多晶体塑性变形时，各个晶粒滑移的同时，也伴随着晶体取向相对于外力有规律的转动。尽管由于晶界的联系，这种转动受到一定的约束，但当变形量较大时，原来为任意取向的各个晶粒也会逐渐调整，使取向大体趋于一致叫做“择优取向”。具有择优取向的物体，其组织称为“变形织构”。 a. 丝织构 b. 板织构 （4）晶内及晶间的破坏 3．冷变形时金属性能的变化 （1）物化性能 a. 密度 b. 电阻? c. 化学稳定性 （2）力学性能 （3）织构与各向异性 6.1.2 ?热变形 1．热变形的概念 所谓热变形（又称热加工）是指变形金属在完全再结晶条件下进行的塑性变形。一般在热变形时金属所处温度范围是其熔点绝对温度的0. 75~0. 95倍。 热变形的优缺点。 2．热变形对金属组织性能的影响 （1）热变形对铸态组织的改造 （2）热变形制品晶粒度的控制 热变形后制品晶粒度的大小，取决于变形程度和变形温度（主要是加工终了温度）。第二类再结晶全图，是描述晶粒大小与变形程度及变形温度之间关系的。 （3）热变形时的纤维组织 形成纤维组织有各种原因，最常见的是由非金属夹杂或化合物所造成。金属内部所含有的杂质、第二相和各种缺陷，在热变形过程中，将沿着最大主变形方向被拉长、拉细而形成纤维组织或带状结构。 3．热变形过程中的回复与再结晶 一般将热变形过程中，在应力状态作用下所发生的回复与再结晶过程称为动态的，以区别冷变形后退火过程中、热变形的各道次之间以及热变形后在空气中冷却时所发生的、属于静态的回复与再结晶过程。 （1）动态回复 金属在热变形时，若只发生动态回复的软化过程，其应力-应变曲线明显地分为三个阶段：第一阶段为微变形阶段；第二阶段，加工硬化率逐渐降低；最后进入第三阶段，为稳定变形阶段。 （2）动态再结晶 发生动态再结晶的金属，在热加工温度范围内，应力应变曲线不像只发生动态回复时的应力应变曲线那样简单。 动态再结晶的特点： 1）动态再结晶要在很大的变形量下才能发生，即其“临界变形程度”很大； 2）和静态再结晶相似，动态再结晶易于在晶界及亚晶界处形核； 3）由于动态再结晶“临界变形度”比静态再结晶的大许多，所以若在变形过程中发生了动态再结晶，那么变形一停止马上即能发生静态再结晶而无需孕育期。开始时静态再结晶以很高速度进行，以后随时间的延长而减慢； 4）发生动态再结晶或变形过程中的静态再结晶所需时间与温度密切相关，一般而言，温度愈高所需时间愈短。 ? 6.1.3? 塑性变形对固态相变的影响 1．在应力的作用下，可使相变温度降低或使平衡状态下为固溶体的合金，发生新相的析出。应力与变形的作用 2．温度和变形速度的作用 变形物体的温度发生了变化，相的转变发生。 变形速度对相转变的影响，可依情况的不同而异。在一些情况下，高变形速度可引起相的转变，而在另一些情况则相反，高变形速度阻碍相变的产生。 ? 6. 2? 金属塑性变形的温度——速度效应 教学内容：介绍了塑性加工时的热力学条件：变形温度、变形速度、变形程度对金属塑性加工组织性能的影响。 教学重点：变形中的热效应及温度效应的概念以及影响因素、热效应的作用、热力学条件之间的相互关系。 教学难点：影响温度效应的因素、热力学条件之间的相互关系。 教学方法：课堂教学为主，注意结合前面所学知识表示的基础内容，将其与问题求解方法融为一体。及时提问、收集学生学习情况。 教学要求：掌握基本概念，了解热效应的作用，理解热力学条件之间的相互关系。 ? 6. 2. 1? 变形温度 塑性变形时金属所具有的实际温度，称为变形温度，它与加热温度是有区别的。 6. 2. 2? 变形速度 变形速度是金属压力加工生产工艺中另一个很重要的工艺因素，它对变形金属的性能有较大的影响。 6. 2. 3? 变形中的热效应及温度效应 所谓“热效应”是指变形过程中金属的发热现象 塑性变形过程中因金属发热而促使金属的变形温度升高的效果，称为温度效应 1．影响温度效应的因素 （1）变形温度? （2）变形速度? （3）变形程度 （4）变形体与周围介质的温差及接触面的导热情况。 2．变形热效应的后果 （1）改变变形抗力。 （2）改变变形过程的型式。由于热效应使变形物体的温度升高，改变原来变形的型式。如在高速下进行冷变形时， （3）引起相态的变化 （4）改变合金的塑性状态。 3．变形热效应的有利作用 （1）制定加工工艺规程时，采用适当的变形速度、变形温度与变形程度，可以减少或取消中间退火（充分利用热效应）； （2）可以在低温下进行高速变形； （3）可以提高金属的塑性与降低变形抗力，使较难变形的金属易于加工； （4）实际操作中，用以控制工具孔型。 4．热效应的不利影响 （1）使工具温度升高，造成金属粘结工具的现象。 （2）使变形速度受到限制，影响生产率。 （3）某些金属因热效应使之进入脆性状态，从而不能采用连续变形。 6. 2. 4? 热力学条件之间的相互关系 ?? 变形抗力与三度的如下规律： ? ???????????????? ?式中A、a、b、c、、、——取决于变形条件和变形材料的常数，由实验确定； ——平均变形程度； ——平均变形速度； T——变形温度，K。 6. 3? 形变热处理 教学内容：介绍了形变热处理的概念、分类，不同的形变热处理的应用。 教学重点：形变热处理的概念，包括低温形变热处理、高温形变热处理、预形变热处理。以及工艺方法。 教学难点：几种时效合金的形变热处理概念的区别。 教学方法：课堂讲授为主，及时提问、收集学生学习情况。 教学要求：掌握型变发热处理的基本概念。 ? 基本概念： 形变热处理是对金属材料有效地综合利用形变强化及相变强化，将压力加工与热处理操作相结合，使成形工艺同获得最终性能统一起来的一种工艺方法。 形变热处理按材料分为两类：（1）时效合金的形变热处理，包括铝铜合金、铝镁合金、镍基合金等，多用于有色金属，其工艺分为三种：低温形变热处理，高温形变热处理，以及预形变热处理。（2）马氏体转变型的形变热处理。适用于各种存在马氏体转变的合金，其中最主要的是钢。 ? 6. 3. 1.? 低温形变热处理 其工艺方法是：合金首先用常规工艺作固溶处理，然后在时效前加以冷变形。它与没有预变形的时效相比，低温形变热处理所得到的强度极限和屈服应力较高，但塑性指标较低。 6.3. 2? 高温形变热处理 高温形变热处理工艺为热变形后直接淬火并时效。 6. 3. 3? 预形变热处理 预形变热处理的典型工艺即在正式淬火、时效前预先进行一次热变形。实现这种工艺的必要条件为，合金经热变形后是未再结晶组织，在随后淬火加热时也不发生再结晶。预形变热处理与高温形变热处理的区别在于，后者的热变形与淬火加热在同一道工序，而前者则把这两道工序分开。