热变形与动态回复、再结晶
动态回复机制
随应变量的增加，位错通过增殖，密度不断增加， 开始形成位错缠结和胞状亚结构。 热变形温度较高，为回复过程提供了热激活条件。 位错运动 1. 刃型位错的攀移 2. 螺型位错的交滑移 3. 位错结点的脱钉 位错密度降低 4. 异号位错相遇 位错增殖和消亡速率达到平衡时，不再发生硬化， 应力-应变曲线转为水平的稳态流变阶段。
1.
概念：
工程上常将再结晶温度以上的加工称为热加工（ Hot working）。
2.
3.
工程上常将再结晶温度以下的加工称为冷加工 (Cold working)。
变形温度低于再结晶温度，高于室温的加工称为 温加工(Warm working)。
历史上的专业设置
1. 2.
热加工专业：
金属材料及热处理 焊接
概念：
热加工时，由于变形温度高于再结晶温度，在变形的同 时伴随着回复、再结晶过程。 在热变形过程中，形变而产生的加工硬化过程与动态回 复、再结晶所引起的软化过程同时存在，热加工后金属 的组织和性能就取决于它们之间相互抵消的程度。
动态回复和动态再结晶
分类： 在热变形时，即在外力和温度共同作 用下发生的.
动态回复时的组织结构
晶粒沿变形方向伸长呈纤维状，但晶粒内部却保持等轴 亚晶无应变的结构。 动态回复形成的亚晶尺寸d，主要取决于变形温度和变形 速率： d 1 a b lg Z
式中，a/b为常数 ， Z eQ / RT 为用温度修正过的应变速 率。
.
动态再结晶(dynamic reerystallization)
1. 动态回复
2. 动态再结晶
3. 亚动态再结晶-在热加工完毕去除外力后，已在动态再 结晶时形成的再结晶晶核及正在迁移的再结晶晶粒界 面，不必再经过任何孕育期继续长大和迁移。
4. 静态回复 5. 静态再结晶
在热加工完毕或中断后的冷却过程中， 即在无外力作用下发生的。
动态回复
高层错能金属（Al、α-Fe、Zr、Mo、W）的扩展位 错很窄，螺形位错的交滑移和刃型位错的攀移均较易 进行，容易从节点和位错网中解脱出来而与异号位错
蠕变 超塑性 陶瓷材料变形的特点 聚合物的变形特点
重要概念
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 热加工 动态回复 动态再结晶 加工流线 带状组织 蠕变 超塑性
1. 热变形与动态回复、再结晶 Hot working and dynamic recovery, recrystallization
问题的提出
但实际上，有些塑性变形是在加热过程中同时伴随 着回复和再结晶过程。
例如，镁合金AZ80热挤压温度为380℃，而镁合金
再结晶温度为150℃，在镁合金变形过程中同时发 生了回复和再结晶。这就是动态回复和再结晶。
本节主要内容
1. 动态回复和动态再结晶 2. 热加工对组织与性能的影响
3. 4. 5. 6.
发生均匀 变形的应 变量
动态再结晶的特点
动态再结晶要达到临界变形量和在较高的变形温度
下才能发生； 与静态再结晶相似，动态再结晶易在晶界及亚晶界 形核； 动态再结晶转变为静态再结晶时无需孕育期；
动态再结晶所需的时间随温度升高而缩短。
案例：AZ80镁合金动态再结晶动力学
动态再结晶特征：应力先快增而后缓增，达到峰值后开始 降低直至趋于定值。热塑性变形中，位错增殖引起的强化 与动态再结晶引起的软化长期并存。
材料的形变和再结晶
Chapter 5 Deformation and re-crystallization of materials
热变形与动态回复、再结晶
问题的提出
冷轧薄钢板是由普通碳素结构钢热轧钢带，经过进一步冷 轧制成厚度小于4mm的钢板。 在常温下轧制，不产生氧化铁皮，因此，冷板表面质量好 ，尺寸精度高，再加之退火处理，其机械性能和工艺性能 都优于热轧薄钢板 在许多领域里，特别是家电制造领域，已逐渐用它取代热 轧薄钢板。 汽车制造、电气产品、机车车辆、航空、精密仪表、食品 罐头等。
3.
4. 1. 2.
铸造
锻压 冷加工专业 机械设计 机械制造
1. 热变形与动态回复、再结晶 Hot working and dynamic recovery, recrystallization
热加工(hot processing of metal)
热加工能使金属零件在成形的同时改善它的组织 ，或者使已成形的零件改变结晶状态以改善零件
的机械性能。
1.
再结晶温度是区分冷加工/热加工的分界线。
Sn 的再结晶温度为-3℃，故室温时对Sn加工系 热加工。
2.
3.
W的最低再结晶温度为1200℃，在1000℃下拉制 钨丝则属于温加工。
热加工时，变形温度高于再结晶温度，故在变形 的同时伴随回复和再结晶过程。称为动态回复和 再结晶。
1.动态回复和动态再结晶
、Ni、γ-Fe，Mg等），由 于它们的扩展位错宽度很宽，难以通过交滑移和刃 型位错的攀移来进行动态回复，因此发生动态再结
晶的倾向性大。
动态再结晶时的应力-应变曲线
开始发生动态 再结晶的临界 应变度
1 2 I II III
I-微应变加工硬化阶段，应 力随变形的增加而增加 II-动态再结晶开始阶段，达 到某一峰值时σm 后，由于 发生了动态再结晶，屈服应 力又下跌至某一恒定的σs值 (曲线1)。 III-稳态流变阶段，这时加 工硬化与动态软化达到了平 衡。（曲线2)。
相互抵消。
亚组织中的位错密度很低，剩余的储能不足以引起动 态再结晶。 动态回复是这类金属热加工过程中起主导作用的软化 机制。
动态回复时应力-应变曲线
三个阶段 I-微应变阶段，应力增大很快，并 开始出现加工硬化，总应变<1%。 II-均匀应变阶段，斜率逐渐下降， 材料开始均匀塑性变形，同时出现 动态回复，“加工硬化”部分被动 态回复所引起的软化所抵消。 III稳态流变阶段，加工硬化与动态 回复作用接近平衡，加工硬化率趋 于零，出现应力不随应变而增高的 稳定状态。
