实验金属的塑性变形与再结晶.docx
- 文档编号:16219103
- 上传时间:2023-07-11
- 格式:DOCX
- 页数:8
- 大小:478.90KB
实验金属的塑性变形与再结晶.docx
《实验金属的塑性变形与再结晶.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《实验金属的塑性变形与再结晶.docx(8页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
实验金属的塑性变形与再结晶
实验四金属的塑性变形与再结晶
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4-105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4-1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4-2a即为经70%变形度的05钢,625℃退火后,发生了不完全再结晶,图4-2b为670C退火后,再结晶已完成。
由图4-3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。
图4-205钢再结晶过程的显微组织(200×
a625℃再结晶b670℃再结晶
(三再结晶后晶粒大小与变形量的关系
冷变形金属再结晶后晶粒大小除与加热温度、保温时间有关外,还与金属的预先变形量有关。
图4-4表示金属再结晶后的晶粒度与预变形度间的关系。
由图可知,当变形度很小时,金属不发生再结晶。
这是由于晶内储存的畸变能很小,不足以进行再结晶而保持原来状态(图4-5a,当达到某一变形度时,再结晶后的晶粒特别粗大(图4-5b,该变形度称之临界变形度。
一般金属的临界变形度在2%~10%范围内。
此后,随着变形度的增加,再结晶后的晶粒度逐渐变细,(图4-5c~h。
图4-5纯Al再结晶后晶粒大小与变形度的关系
变形度:
a1%;b2.5%;c4%;d6%;e8%;f10%;g12%;h16%
图4-3变形金属在加热过程中
组织和性能变化示意图
图4-4金属再结晶后的晶粒度与预变形度的关系曲线
三、实验设备及试样
1.金相显微镜。
2.布氏硬度计。
3.铝片拉伸机(附测量工具。
4.实验用箱式电阻炉。
5.显微试样一套(见表4-1。
表4-1供观察的显微试样
序号材料处理状态浸蚀剂观察和测试内
容
要求
1低碳钢抛光后加压变
形
未浸蚀滑移带
画下滑移带示意
图
2纯Zn稍加塑性变形HCl+HNO3+甘油形变孪晶画形变孪晶示意
图
2纯Cu变形度:
0,30%,
50%,80%
3%FeCl3溶于
10%HCl水溶液中
观察不同变形
度下晶粒形态
并测出其硬度
(HBS
作出硬度与变形
度的关系曲线
4纯Al不同变形度经
550C退火
30min
15%HF+45%HCl
+15%HNO3+25%H2O
观察晶粒大小
作晶粒度与变形
度的关系曲线
四、实验方法与步骤
1.观察上述各试样,并根据要求,画出组织示意图及
关系曲线。
2.一组铝片试样的制备方法如下:
(1在试样上[200mm×20mm×(0.3~1.2mm纯
Al]划出100mm的刻度线,如图6所示,并编号。
(2将铝片置于拉伸机上,拉至指定的变形度。
试样
拉伸后长度计算式为:
L=100(1+ε
(本实验ε=1%、2.5%、4%、6%、8%、10%、12%、16%
(3将一组(8根试样收集在一起放入加热炉中进行550C±10℃、保温30min的再结晶退火。
(4将退火后的试样用混合酸浸蚀显示晶粒。
由于浸蚀时放出热量,须将浸蚀剂容器放在冷水中冷却,浸蚀后用清水冲洗。
(5晶粒大小的测定方法:
变形度<8%的铝片,可计算500mm2面积内的晶粒数,变形度>8%的铝片,则可计算100mm2内的晶粒数,再换算成平均每一晶粒所占面积(mm2/晶粒。
注:
若时间有限,该组铝片变形试样亦可由实验室事先制备好。
五、实验报告
1.简述实验目的。
2.根据实验结果,作出纯铜变形度与硬度间的关系曲线。
3.根据观察试样结果,填写下表。
材料低碳钢纯锌处理工艺抛光后加压变形
稍加塑性变形
浸蚀剂未浸蚀HCl+HNO3+甘油
放大倍数
显微组织示意图
组织特征
4.铝片再结晶后晶粒大小与变形度关系
变形度1%2.5%4%6%8%10%12%16%拉伸后计算长度mm2/晶粒(平均
5.根据题2、题4两条曲线,试述其内涵。
硬度
变形度
纯铜硬度与变形度的关系曲线晶粒大小
变形度
再结晶后晶粒大小与变形度的关系曲线
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 实验 金属 塑性变形 再结晶