第15讲合金的变形强化冷变形金属的组织与性能,冷变形金属的回复再结晶

第十五讲合金的变形强化、冷变形金属的组织与性能，冷变形金属的回复、再结晶1.合金的变形与强化考点再现：固溶强化和应变时效在金属学的初试中曾经出现过，是这一小节比较重点的内容，另外，固溶强化机理与屈服平台的相关内容由于其应用的广泛性也是老师比较喜欢出题的知识点。其他内容柯氏气团和吕德斯带等就不是那么重要了，了解即可。考试要求：这一部分主要会出填空题和名词解释题，所以我们在复习的时候要侧重于记忆，像一些不那么重要的概念了解一下即可。知识点固溶强化：合金在形成单相固溶体后，变性时的临界切应力都高于纯金属，这叫做固溶强化。★★★固溶强化机理★★★原子尺寸差别引起晶格畸变，会产生一内应力场，位错在这内应力场中运动会受到阻力。简而言之，就是晶格畸变→应力场→阻碍位错屈服平台：在应力应变曲线中，当应力达到上屈服点之后开始应力降落，在下屈服点发生连续变形而应力并不升高，即出现平台，即屈服平台。★★★吕德斯带：在预先磨光抛光的拉伸试样上，可以清楚地看到与外力成一定角度的变形条纹，叫吕德斯带。★★合金产生上下屈服平台的原因★★★柯氏气团和位错增殖柯氏气团指碳原子偏聚于刃型位错的下方，碳原子有钉扎位错，使位错不易运动的作用。位错要从气团中挣脱出来需要较大的力，这就形成了上屈服点。而一旦挣脱之后位错运动就比较容易，因此有应力降落，出现下屈服点和水平台。晶体开始变形之后，引起大量的位错增殖，当位错大力增殖后，在维持一定的应变速率时，流变应力就要降低，这就会造成屈服降落。应变时效：变形后在室温下放置一较长的时间或在低温经过短时加热，再进行拉伸试验，则屈服点又复出现，且屈服应力提高，这叫做应变时效。★★★★位错运动通过第二相方式：（切过）和（绕过）。★★2.冷变形金属的回复考点再现：09年考研中，题目涉及到了冷变形金属加热的三个阶段。在10年考研中，以简答题的形式考查了回复与再结晶过程中的组织的变化，分值有所提高，而且，对于回复动力学图形的解读一直是老师要求的一个重点，虽然没有考过，但这个内容要比很多的考点还要重要，像这类图表解析的知识点实在是太适合出题了。考试要求：回复的性能组织变化要牢记，熟练掌握，对于回复动力学图标的解析也是非常重要的，亚晶的形成做一般的了解。知识点冷变形金属加热经历了（回复），（再结晶）和（晶粒长大）三个阶段。★★★★回复阶段性能与组织的变化★★★1）宏观内应力经过低温加热后大部分去除，而微观应力仍然残存2）电阻率∆ρ/ρ降低3）硬度和流变应力的变化随金属不同而异4）显微组织至少在光学显微镜下看不出任何变化，在高温回复时，在电镜下可看到晶粒内的胞状位错结构转变为亚晶回复动力学★★★要会解释下图：回复的初始阶段去除硬化的程度较快，时间增长后回复的程度就减弱了。而且，预形变量越大，起始的回复速率也越快。减小晶粒尺寸也使恢复加快。回复机制★★★★1）低温时：点缺陷的迁移2）温度较高时：位错的迁移3）在高温回复时：位错的攀移和形成亚晶亚晶的形成★★1）位错攀移2）位错反应3.冷变形金属的再结晶考点再现：再结晶在09年以名词解释的形式出现，上面已经说过10年出了一道关于回复再结晶组织变化的题目，二次再结晶也是出现过的题目，而且这部分和以上两小节都有个共性，虽然很多内容没有考过，但是确实非常的重点，在今年极有可能出现在初试的试卷上，比如再结晶动力学图形的解析，影响再结晶的因素，二次再结晶等都是很重要的部分，需要大家认真的复习。考试要求：这部分涉及的内容比较多，无论是名词解释还是简答，对大家的要求都比较高，希望大家在这一部分能够把握每一个知识点，熟练地理解和记忆，并且能够对其加以应用，解释一些实际的问题。知识点再结晶现象：变形金属当加热温度升高到某一确定值，就可以看到力学和物理性能急剧变化，加工硬化可以完全消除，性能可以恢复到未变形前的退火状态，显微组织发生了明显的改变，由拉长的变形晶粒变为新的等轴晶粒，这就是再结晶现象。★★★★再结晶★★★转变驱动力：晶体的弹性畸变能；位置：高畸变能区域晶核产生于大角度界面上再结晶动力学要会对图进行解释说明★★★转变曲线呈S形，发生再结晶需要一段孕育期，退火温度越高，孕育期越短；开始再结晶时，转变速率很低，随着转变量的增加，转变速率逐渐加快，到转变量为50%时速率最快；转变量再增加，速率又减慢；退火温度越高，转变曲线渐向左移，即转变加速。影响再结晶的因素★★★1）在给定温度下发生再结晶需要一个最小形变量，这通常称为临界变形度，低于此变形度，不能再结晶；2）变形度越小，开始再结晶的温度就越高。这也意味着临界变形度随着退火温度的升高而减小；3）再结晶后晶粒的大小主要取决于变形程度。变形量越大，再结晶后的晶粒越细；4）微量杂质元素就可明显的升高再结晶温度或推迟再结晶过程的进行；5）第二相的影响；6）原始晶粒越细，或者退火时间增长，都会降低再结晶温度再结晶后的晶粒长大★★★1）界面能降低驱动力：降低总界面能晶界迁移：晶粒界面的不同曲率向曲率中心移动2）晶界的活动性温度是影响晶界活动性的最主要因素为了阻止高温下的晶粒长大，常加入一些合金元素，形成颗粒很小的第二相钉扎住晶界，阻碍晶界移动。二次再结晶：在一定的条件下，对某些金属会出现当温度升高到某一数值时，晶粒会突然反常的长大，温度再升高，晶粒又趋于减小，这种现象叫做二次再结晶。★★★★二次再结晶的产生★★★只有少数晶粒能优先长大，原因在于：（1）形变织构→再结晶织构形成强烈织构后晶粒不易长大；（2）第二相钉扎晶界，阻碍晶界移动，晶粒也不容易长大。当加热到高温，局部地区夹杂物融化，该处晶粒便优先长大，吞并了周围的晶粒，这就形成了晶粒的反常长大。同学们，以上就是第十五讲的主要内容，最重要的考点是冷变形金属加热三个阶段，回复和再结晶的定义，其他考点还有回复和再结晶动力学的解析等，二次再结晶也是重要内容，好了这一讲就到这里。到这一讲为止，我们都课本精讲就已经结束了，相信大家已经对金属学考研复习的基本脉络已经清晰了，对一些基本的内容也能够掌握了，好吧，从下一讲开始，让我们进行真题的演练，检验一下前一段的复习成果吧！