坑鑄

坑鑄

坑鑄,所屬現代詞,指的是經範性形變的金屬或合金在不同溫度加熱後,坑鑄會發生結構、組織和性能的變化。

坑鑄

正文

坑鑄經範性形變的金屬或合金在不同溫度加熱後,坑鑄會發生結構、組織和性能的變化。在較低溫度發生回復;溫度較高時發生基體的再結晶和晶粒長大。通過回復和再結晶,金屬或合金從熱力學上不穩定的冷變形狀態轉變為熱力學上較穩定的新的組織狀態。 坑鑄 經範性形變的金屬或合金在室溫或不太高的溫度下退火時,金屬或合金的顯微組織幾乎沒有變化,然而性能卻有程度不同的改變,使之趨近於範性形變之前的數值,這一現象稱為回復。由於加熱溫度比較低,回復時原子或點缺陷(見晶體缺陷)只在微小的距離內發生遷移。回復後的光學顯微組織中,晶粒仍保持冷變形後的形狀,但電子顯微鏡顯示其精細結構已有變化;由範性形變所造成的形變亞結構中,位錯密度有所降低,同時,胞狀組織逐漸消失,出現清晰的亞晶界和較完整的亞晶。
坑鑄時形成亞結構主要藉助於點缺陷間彼此複合或抵銷,點缺陷在位錯或晶界處的湮沒,位錯偶極子湮沒和位錯攀移運動,使位錯排列成穩定組態,如排列成位錯牆而構成小角度亞晶界(見界面)此即所謂“多邊形化”。回復過程的驅動力來自變形時留於金屬或合金中的貯能。回復後巨觀性能的變化決定於退火溫度和時間。溫度一定時,回復速率隨退火時間增加而逐漸降低。力學性能(硬度、強度、塑性等)的回覆速率通常要較物理性能(電阻、磁性、內應力等)的回覆速率慢再結晶 當退火溫度足夠高、時間足夠長時,在變形金屬或合金的顯微組織中,產生無應變的新晶粒──再結晶核心。新晶粒不斷長大,直至原來的變形組織完全消失,金屬或合金的性能也發生顯著變化,這一過程稱為再結晶。過程的驅動力也是來自殘存的形變貯能(見圖1)。與金屬中的固態相變類似,再結晶也有轉變孕育期,但再結晶前後,金屬的點陣類型無變化。

坑鑄回復和再結晶
再坑鑄核心一般通過兩種形式產生。其一是原晶界的某一段突然弓出,深入至畸變大的相鄰晶粒,在推進的這部分中形變貯能完全消失,形成新晶核。其二是通過晶界或亞晶界合併,生成一無應變的小區──再結晶核心。四周則由大角度邊界將它與形變且已回復了的基體分開。大角度邊界遷移時,核心長大。核心朝取向差大的形變晶粒長大,故再結晶過程具有方向性特徵。再結晶後的顯微組織呈等軸狀晶粒,以保持較低的界面能。開始生成新晶粒的溫度稱為開始再結晶溫度,顯微組織全部被新晶粒所占據的溫度稱為終了再結晶溫度或完全再結晶溫度。再結晶過程所占溫度範圍受合金成分、形變程度、原始晶粒度、退火溫度等因素的影響。實際套用中,常用開始再結晶溫度和終了再結晶溫度的算術平均值作為衡量金屬或合金性能熱穩定水平的參量,稱為再結晶溫度。  

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