复习资料：第5章 金属塑性变形的物理基础

1. 简述滑移和孪生两种塑性变形机理的主要区别。

 答： 滑移是指晶体在外力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生相对移动或切变。滑移总是沿着原子密度最大的晶面和晶向发生。

孪生变形时，需要达到一定的临界切应力值方可发生。在多晶体内，孪生变形是极其次要的一种补充变形方式。  

2. 设有一简单立方结构的双晶体，如图所示，如果该金属的滑移系是{100}  <100>，试问在应力作用下，该双晶体中哪一个晶体 首先发生滑移？为什么？

       答：晶体Ⅰ首先发生滑移，因为Ⅰ受力的方向接近软取向，而Ⅱ接近硬取向。

3. 试分析多晶体塑性变形的特点。

答：①多晶体塑性变形体现了各晶粒变形的不同时性。

    ②多晶体金属的塑性变形还体现出晶粒间变形的相互协调性。

③多晶体变形的另一个特点还表现出变形的不均匀性。

④多晶体的晶粒越细，单位体积内晶界越多，塑性变形的抗力大，金属的强度高。金属的塑性越好。

4. 晶粒大小对金属塑性和变形抗力有何影响？

答：晶粒越细，单位体积内晶界越多，塑性变形的抗力大，金属的强度高。金属的塑性越好。

5. 合金的塑性变形有何特点？

 答：合金组织有单相固溶体合金、两相或多相合金两大类，它们的塑性变形的特点不相同。

    单相固溶体合金的塑性变形是滑移和孪生，变形时主要受固溶强化作用，

     多相合金的塑性变形的特点：多相合金除基体相外，还有其它相存在，呈两相或多相合金，合金的塑性变形在很大程度上取决于第二相的数量、形状、大小和分布的形态。但从变形的机理来说，仍然是滑移和孪生。

根据第二相又分为聚合型和弥散型，第二相粒子的尺寸与基体相晶粒尺寸属于同一数量级时，称为聚合型两相合金，只有当第二相为较强相时，才能对合金起到强化作用，当发生塑性变形时，首先在较弱的相中发生。当第二相以细小弥散的微粒均匀分布于基体相时，称为弥散型两相合金，这种弥散型粒子能阻碍位错的运动，对金属产生显著的强化作用，粒子越细，弥散分布越均匀，强化的效果越好。

6. 冷塑性变形对金属组织和性能有何影响？

  答：对组织结构的影响：晶粒内部出现滑移带和孪生带；

晶粒的形状发生变化：随变形程度的增加，等轴晶沿变形方向逐步伸长，当变形量很大时，晶粒组织成纤维状；

晶粒的位向发生改变：晶粒在变形的同时，也发生转动，从而使得各晶粒的取向逐渐趋于一致（择优取向），从而形成变形织构。

对金属性能的影响：塑性变形改变了金属内部的组织结构，因而改变了金属的力学性能。

随着变形程度的增加，金属的强度、硬度增加，而塑性和韧性相应下降。即产生了加工硬化。

7. 什么是加工硬化？产生加工硬化的原因是什么？它对金属的塑性和塑性加工有何影响？

 答：加工硬化：在常温状态下，金属的流动应力随变形程度的增加而上升。为了使变形继续下去，就需要增加变形外力或变形功。这种现象称为加工硬化。

加工硬化产生的原因主要是由于塑性变形引起位错密度增大，导致位错之间交互作用增强，大量形成缠结、不动位错等障碍，形成高密度的“位错林”，使其余位错运动阻力增大，于是塑性变形抗力提高。

8. 什么是动态回复？动态回复对金属热塑性变形的主要软化机制是什么？

     答：动态回复是层错能高的金属热变形过程中唯一的软化机制。

      对于层错能高的金属，变形位错的交滑移和攀移比较容易进行，位错容易在滑移面间转移，使异号位错互相抵消，其结果是位错密度下降，畸变能降低，达不到动态再结晶所需的能量水平。

9. 什么是动态再结晶？影响动态再结晶的主要因素有哪些？

     答：在热塑性变形过程中，层错能低的金属在变形量很大时，当加热升温时，原子具有相当的扩散能力，变形后的金属自发地向低自由能状态转变，称为动态再结晶。

影响动态再结晶的主要因素有：金属的层错能高低，晶界迁移的难易程度有关。

10. 什么是扩散性蠕变？它的作用机理是什么？

      答：扩散蠕变是在应力场作用下，由空位的定向移动引起的。

它的作用机理是在一定温度下，晶体中总存在一定数量的空位。显然，空位旁边的原子容易跳入空位，相应地在原子占据的结点上出现新的空位，相当于空位朝原子迁移的相反方向迁移。在应力场作用下，受拉应力的晶界的空位浓度高于其它部位的晶界，由于各部位空位的化学势能差，而引起空位的定向转移，即空位从垂直于拉应力的晶界析出，而被平行于拉应力的晶界所吸收。

11. 钢锭经热加工变形后的组织和性能发生什么变化？

     答：组织和性能发生什么变化：①改善晶粒组织②锻合内部缺陷③形成纤维状组织④．改善碳化物和夹杂物分布⑤改善偏析。　

12. 杂质元素和合金元素对钢的塑性有何影响？

       答：杂质元素，如P、S、N、H、O等，合金元素Si、Mn、Cr、Ni、W、Mo、V、Ti等。对金属塑性的影响主要表现为:

①碳  碳对碳钢性能的影响最大。碳能固溶于铁，形成铁素体和奥氏体，它们具有良好的塑性。当铁中的碳含量超过其溶碳能力时，多余的碳便以渗碳体Fe3C形式出现，它具有很高的硬度，而塑性几乎为零。

②磷　磷是钢中的有害杂质，在钢中有很大的溶解度，易溶于铁素体，使钢的塑性降低，在低温时更为严重，这种现象称为冷脆性。。此外，磷具有极大的偏析倾向，能促使奥氏体晶粒长大。

③硫  硫是钢中的有害物质，主要与铁形成FeS，FeS与铁形成易熔共晶体Fe-FeS，产生“热脆”现象。

④氮  氮在钢中主要以氮化物Fe4N形式存在。在300ｏC左右加工，会出现所谓的“蓝脆”现象。

⑤氢、氧  氧在钢中溶解度很小，主要以Fe3O4、 Al2O3和SiO2等夹杂物出现，降低钢的塑性； Fe3O4还与FeS形成易熔共晶体，分布于晶界处，造成钢的热脆性。钢中溶氢，会使钢的塑性、韧性下降，造成所谓“氢脆”。

⑥锰  作用之一是显著提高铁素体强度；作用之二是脱硫，锰与硫化合生成MnS，以消除FeS的热脆现象。

⑦ 锡、铋、铅、锑、砷  这几种低熔点合金元素在钢中的溶解度很低，它们在钢中以纯金属相存在于晶界，易造成钢的热脆性。

⑧稀土元素  钢中加入少量稀土元素可以改善钢的塑性，但加入过量的稀土元素会在晶界处析出，反而会降低塑性。

13. 组织状态、变形温度应变速率对金属塑性有何影响？

答：组织状态状态对金属塑性的影响：当金属材料的化学成分一定时，组织状态的不同，对金属的塑性有很大影响。⑴晶格类型的影响，面心立方（滑移系12个）的金属塑性最好；体心立方晶格（滑移系12个）塑性次之，密排六方晶格的金属塑性更差。⑵晶粒度的影响，晶粒度越小，塑性越高，晶粒度均匀的塑性好，晶粒大小相差悬殊的多晶体，各晶粒间的变形难易程度不同，造成变形和应力分布不均匀，所以塑性降低。⑶相组成的影响，当合金元素以单相固溶体形式存在时，金属的塑性较高；当合金元素以过剩相存在时，塑性较低。⑷铸造组成的影响，铸造组织具有粗大的柱状晶粒，具有偏析、夹杂、气泡、疏松等缺陷，因而塑性较差。

变形温度对金属塑性的影响：对大多少金属而言，总的趋势是随着温度升高，塑性增加。但是这种增加并不是线性的，在加热的某些温度区间，由于相态或晶界状态的变化而出现脆性区，使金属的塑性降低。（蓝脆区和热脆区）

应变速率对金属塑性的影响：应变速率可以理解成变形速度，提高应变速率，没有足够的时间进行回复或再结晶，对金属的软化过程不能充分体现，使金属塑性降低。但提高应变速率，在一定程度上使金属温度升高，温度效应增加，温度的升高可以促使变形过程中的位错重新调整，有利于金属塑性提高；提高应变速率可以降低摩擦因数，从而降低金属的的流动阻力，改善金属的充填性。而且，在非常高的应变速率下（如爆炸成形）对塑性较差的难成形金属的塑性加工是有利的。

14. 化学成分、组织状态、变形温度、变形程度对变形抗力有何影响？

答：化学成分：对于纯金属，纯度越高，变形抗力越小。对于合金，主要取决于合金元素的原子与基体原子间相互作用的特性、合金原子在基体原子中的分布等有关。合金元素引起基体点阵畸变程度越大，金属的变形抗力也越大。

组织状态：退火状态下，金属和合金的变形抗力会大大降低。组织结构的变化，例如发生相变时，变形抗力也发生变化。一般地说，硬而脆的第二相在基体相晶粒内呈颗粒状弥散分布时，合金的变形抗力就高；且第二相越细，分布越均匀，数量越多，变形抗力就越大。金属和合金的晶粒越细，同一体积内的晶界越多，在室温下由于晶界强度高于晶内，所以变形抗力就高。

变形温度：变形抗力一般都随温度的升高而降低。

变形程度： 变形程度的增加，只要回复和再结晶过程来不及进行，必然会产生加工硬化，使继续变形发生困难，因而变形抗力增加。但当变形程度较高时，随着变形程度的进一步增加，变形抗力的增加变得比较缓慢，因为这时晶格畸变能增加，促进了回复与再结晶过程的进行，以及变形热效应的作用加强。

15. 应力状态对金属的塑性和变形抗力有何影响？

答：塑性：金属在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性的能力。

应力状态不同对塑性的影响也不同：主应力图中压应力个数越多，数值越大，则金属的塑性越高；拉应力个数越多，数值越大，则金属的塑性就越低。这是由于拉应力促进晶间变形，加速晶界破坏，而压应力阻止或减小晶间变形；另外，三向压应力有利于抑制或消除晶体中由于塑性变形而引起的各种微观破坏，而拉应力则相反，它使各种破坏发展，扩大。

变形抗力：      

变形抗力：金属在发生塑性变形时，产生抵抗变形的能力，称为变形抗力，一般用接触面上平均单位面积变形力表示

应力状态不同，变形抗力不同。如挤压时金属处于三向压应力状态，拉拔时金属处于一向受拉二向受压的应力状态。挤压时的变形抗力远比拉拔时变形抗力大。

16. 什么是金属的超塑性？超塑性变形有什么特征？

答：在一些特定条件下，如一定的化学成分、特定的显微组织、特定的变形温度和应变速率等，金属会表现出异乎寻常的高塑性状态，即所谓超常的塑性变形。超塑性效应表现为以下几个特点：大伸长率、无缩颈、低流动应力、对应变速率的敏感性、易成形。

17. 解释超塑性变形的机理。

答：超塑性变形行为是很复杂的，变形机理也还处在研究探索之中。目前有这样几种解释：①晶界滑移的作用；②扩散蠕变的作用；③动态回复和动态再结晶的作用。

18、解释下列概念

最小阻力定律；附加应力；残余应力；干摩擦；边界摩擦；流体摩擦。

答：最小阻力定律：当变形体质点有可能沿不同方向移动时，则物体各质点将沿着阻力最小的方向移动。

附加应力：由于变形体各部分之间的不均匀变形受到整体性的限制，在各部分之间必将产生相互平衡的应力，该应力叫附加应力。

残余应力：引起附加应力的外因去除后，在物体内仍残存的应力叫残余应力。

干摩擦：接触表面没有其他外来介质，仅是金属与金属之间的摩擦，但在实际生产中，这种绝对理想的干摩擦是不存在的，通常所说的干摩擦是指不加任何润滑剂的摩擦。

边界摩擦：接触表面之间存在很薄的润滑膜，凸凹不平的坯料表面凸起部分被压平，润滑剂被压入凹坑中，被封存在里面，在压平部分与模具之间存在一层厚度为0.1μm润滑膜，一般为单分子膜，这种单分子膜润滑状态称为边界摩擦。大部分塑性成形摩擦为边界摩擦。

流体摩擦：当坯料与工具表面之间的润滑剂层较厚，两表面的微观凸凹部分不直接接触，完全被润滑剂隔开的润滑叫流体润滑，该状态下的摩擦叫流体摩擦。

19、举例分析最小阻力定律在塑性成形流动控制中的应用？

答：例如开式模锻，如图18-3，增加金属流向飞边的阻力，以保证金属充填型腔；或者修磨圆角，减小金属流向A腔的阻力，使A腔充填饱满。又例如，在大型覆盖件拉深成形时，常常要设置拉延筋，用来调整或增加板料进入模具型腔的流动阻力，以保证覆盖件的成形质量。

20、影响塑性变形和流动的因素有哪些？举例分析？

答：影响塑性变形和流动的因素有摩擦力，工具形状，金属各部分之间的关系，金属本身性质不均匀。因为摩擦力的影响，矩形断面的棱柱体在平板间镦粗时，各个方向的阻力不同，断面不再保持矩形，遵循最小周边原则，最后趋于圆形，。在圆弧形砧上或V型砧中拔长圆截面坯料时，由于工具的侧面压力使金属沿横向流动受到阻碍，金属大量沿轴向流动。在凸弧形砧上，正好相反，加大横向流动。

21、塑性成形中的残余应力有哪几类？它会产生什么后果？如何产生、消除？

答：残余应力：引起附加应力的外因去处后，在物体内仍残存的应力叫残余应力，残余应力是弹性应力，不超过材料的屈服应力，也是相互平衡成对出现的。

残余应力分为三类：第一类残余应力存在与变形体各区域之间；第二类残余应力存在于各晶粒之间；第三类残余应力存在于晶粒内部。

残余应力引起的后果：

⑴具有残余应力的物体再承受塑性变形时，其应力分布及内部应力分布更不均匀。

⑵缩短制品的使用寿命，当外载作用下的工作应力与残余应力叠加超过材料的强度时，会使零件破坏，设备出现故障。

⑶使在制品的尺寸和形状发生变化。当残余应力的平衡受到破坏时，相应部分的弹性变形也发生变化，从而引起尺寸和形状的变化。

⑷增加塑性变形抗力，降低塑性、冲击韧性及抗疲劳强度。

⑸降低制品表面耐蚀性，具有残余应力的金属在酸液中或其他溶液中的溶解速度加快。

残余应力一般是有害的，特别是表面层中具有残余拉应力的情况。但当表面层具有残余压应力时，可以显著提高材料的强度和疲劳强度，反而可提高其使用性能。

残余应力的消除方法：热处理法，机械处理方法

22、塑性成形中的摩擦有何特点？举例分析其利弊？

答：塑性成形中的摩擦有如下的特点：①接触面单位压力高②伴随着塑性变形③在高温下进行

利：模锻中利用飞边槽桥部的摩擦力来保证模膛充满，滚锻和轧制时依靠足够的摩擦使坯料被咬入轧辊。
弊：改变应力状态，增大变形抗力，引起不均匀变形，产生附加应力和残余应力，降低模具寿命。

23、塑性成形时接触面上摩擦条件有哪几类？各运用于什么情况？

答：有三大类，①干摩擦，②边界摩擦③流体摩擦；分别应用于下列情况干摩擦是指不加任何运润滑剂的摩擦，边界摩擦是指接触表面之间存在很薄的润滑膜，流体摩擦是指接触表面被润滑剂完全隔开的摩擦。

24、塑性成形时常用的流体润滑剂和固体润滑剂各有哪些？石墨和二硫化钼如何起润滑作用？

答：流体润滑剂有动物油、植物油、矿物油和乳化液等。固体润滑剂又可分为干性固体润滑剂和软（熔）化固体润滑剂，干性固体润滑剂有石墨、二硫化钼等，软（熔）化固体润滑剂有玻璃、珐琅、天然矿物及无机盐等。石墨和二硫化钼是六方晶系的层状结构，层间结合力比同层原子结合力小得多，用作润滑剂时层与层之间的内摩擦力代替了坯料与工具之间的摩擦力，而且热稳定性好，石墨在540℃ 以上才氧化，二硫化钼在400℃ 左右氧化。使用时可制成水剂或油剂。

25、什么是磷化-皂化处理？在挤压生产中有何意义？

答：当压力很高时，即使加入添加剂，润滑剂还是会遭到破坏或被挤掉，而失去润滑作用。因此，须将坯料表面进行磷化处理，即在坯料表面用化学方法制成一层磷酸盐或草酸盐膜，这种磷化膜是由细小片状的无机盐结晶组成的，呈多孔状态，对润滑剂有吸附作用。膜厚一般约为10～20μm，与金属结合力强且有塑性，可与金属坯料一起变形。磷化后进行润滑处理，常用硬脂酸钠、肥皂等，故称为皂化。

26、如何用圆环镦粗法测摩擦系数？分析影响摩擦系数的因素有哪些？

答：圆环镦粗法将一定尺寸的试样（如外径：内径：高为φ40:φ20:10）在平砧间压缩，由于接触面上的摩擦系数不同，圆环的内外径在压缩的过程中将有不同的变化。根据实验研究和塑性理论的分析，可将不同摩擦系数下的圆环压缩量与内外径变化关系绘制成曲线，称为摩擦系数标定曲线，如图18-11。利用这一标定曲线可方便地求得摩擦系数。

27、金属流动分析有何意义？目前主要采用的分析方法？

答：金属流动分析可以使我们根据最小阻力定律和物体体积不变条件，使物体按照最小阻力方向更好的成形，应用塑性成形的数值模拟方法主要有上限法（Upper Bound Method）、边界元法(Boundary Element Method)和有限元法（Finite Element Method）。

28、包辛格效应(Bauschinger effect )---因反向加载引起屈服应力降低的现象.在一般塑性理论中都不考虑这一效应，它会给处理塑性理论问题带来很大的因难。但当在生产中遇到材料经受变向加载时，应充分注意。包申格效应可用缓慢退火消除.

第二篇：第六章材料的塑性变形与再结晶

何谓滑移和孪生

滑移：晶体的一部分相对于另一部分沿某些晶面和晶向发生滑动

孪生：晶体的一部分相对于另一部分沿某些晶面和晶向作均匀切变

指出三种典型结构金属晶体的滑移面和滑移方向

1. 面心立方金属：密排面??密排晶向4?3?12个滑移系，塑性较好 1112. 体心立方金属：密排面?110?密排晶向6?2?12个滑移系，塑性较好

?密排晶向201?3?3塑性较差 3. 密排六方金属：室温时?0001并比较其滑移难易程度

1. 当其他条件相同时，金属晶体中的滑移系越多，则滑移时可供采用的空间位

向也多，塑性也越好

2. 面心立方晶格的金属晶体的滑移系为12个，密排立方结构的金属晶体的滑移

系为3个?0001?,20，所以面心立方晶格的金属晶体更易发生滑移

3. 从此可以看出，面心立方和体心立方金属的塑性较好，而密排六方金属的塑

性较差

4. 金属塑性的好坏，不只是取决于滑移系的多少，还与滑移面上原子的密排程

度和滑移方向的数目有关

5. 例如??Fe，它的滑移方向不及面心立方金属多，其滑移面上原子密排程度

也比面心立方金属低，因此它的滑移面间距较小，原子间结合力较大，必须在较大的应力作用下才开始滑移，所以它的塑性要比铜铝金银等面心立方金属差些

为何晶体的滑移通常沿着其最密晶面和最密晶向进行

1. 在晶体原子密度最大的晶面上，原子间的结合力最强，而面与面之间的距离

却最大，即密排面之间的原子间结合力最小，滑移阻力最小，最易于滑移

2. 沿最密晶向滑移的步长最小，这种滑移所需要的切应力最小

何谓加工硬化

金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象

运用位错理论说明细化晶粒可以提高材料强度的原因

通常金属是由许多晶粒组成的多晶体，晶粒的大小可以用单位体积内晶粒的数目来表示，数目越多，晶粒越细。实验表明，在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性。这是因为细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行，塑性变形较均匀，应力集中较小；此外，晶粒越细，晶界面积越大，晶界越曲折，越不利于裂纹的扩展。故工业上将通过细化晶粒以提高材料强度的方法称为细晶强化

运用位错理论说明细化晶粒可以提高材料强度的原因

来自69页北京工业大学2009细晶强化的位错理论

1. 金属多晶体材料塑性变形时，粗大晶粒的晶界处塞积的位错数目多，形成较

大的应力场，能够使相邻晶粒内的位错源启动，使变形继续

2. 相反，细小晶粒的晶界处塞积的位错数目少，要使变形继续，必须施加更大

的外加作用力以激活相邻晶粒内的位错源

3. 因此，细晶材料要发生塑性变形需要更大外部作用力，即晶粒越细小晶体强

度越高

单相固溶体合金的强度均高于纯溶剂组元的强度，试用位错理论分析之

120页西北工业2009固溶强化机制

131页西北工业2008合金强化机制

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何谓弥散强化，用位错理论说明其原因

160页西安理工2009第二相粒子的位错理论强化

以下是百科里的弥散强化

1. 弥散强化指一种通过在均匀材料中加入硬质颗粒的一种材料的强化手段。是

指用不溶于基体金属的超细第二相(强化相)强化的金属材料。为了使第二相在基体金属中分布均匀，通常用粉末冶金方法制造。第二相一般为高熔点的氧化物或碳化物、氮化物，其强化作用可保持到较高温度。弥散强化是强化效果较大的一种强化合金的方法，很有发展前途。

2. 强化相弥散强化的实质是利用弥散的超细微粒阻碍位错的运动，从而提高材

料在高温下的力学性能。为此，对弥散强化微粒有如下要求：微粒尺寸要尽可能小(0.01～0.05μm)，微粒的间距要达到最佳程度（0.1～0.5μm）,在基体中分布要均匀；此外，微粒与基体金属不相互作用，在高温下微粒相互集聚的倾向性要小。这样就能使材料在直至接近熔点的高温下，即采用合金化和热处理已难起强化作用的情况下，仍能保持一定强度。弥散强化相含量一般小于10％。

教材上的

1. 根据两者相互作用的方式两种强化机制：位错绕过第二相粒子即弥散强化和

切过第二相粒子即沉淀强化

2. 滑移面上运动的位错遇到第二相发生弯曲，随外加应力增加弯曲加剧，最后

围绕第二相粒子的位错线相遇，正负号位错抵消形成包围粒子的位错环，其余部分位错恢复直线继续前进

合金化是提高材料强度的一种有效途经，试运用所学理论分析合金化可以提高材料强度的原因

120页西北工业2009固溶强化机制

131页西北工业2008合金强化机制

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何谓回复

1. 冷变形金属在低温加热时，其显微组织无可见变化，但其物理、力学性能却

部分恢复到冷变形以前的过程

2. 回复是冷变形材料在退火时发生组织和性能变化的早期阶段，它实质上是一

种通过加热使晶体内部的点缺陷和位错发生运动，从而改变缺陷分布和减少缺陷数量的过程

何谓再结晶

冷变形金属被加热到适当温度时，在变形组织内部新的无畸变的等轴晶粒逐渐取代变形晶粒，而使形变强化效应完全消除的过程

冷变形金属加热时发生再结晶的驱动力是什么

驱动力：预先冷变形所产生的储存能的降低

冷变形金属加热时发生再结晶的标志是什么

冷变形金属在加热时发生回复的机制

1. 回复是冷变形材料在退火时发生组织和性能变化的早期阶段，它实质上是一

种通过加热使晶体内部的点缺陷和位错发生运动，从而改变缺陷分布和减少

缺陷数量的过程。

2. 低温回复?0.1~0.3Tm?时点缺陷的运动：移至晶界位错处消失；空位和间隙原

子相遇而消失；空位聚集起来形成空位对和空位群，点缺陷密度降低

3. 中温回复?0.3~0.5Tm?时位错的滑移：异号位错相遇而抵消，位错缠结重新排

列，位错密度降低

4. 高温回复??0.5Tm?时位错的攀移：位错垂直排列形成亚晶界，多变化形成亚

晶粒，弹性畸变能降低

冷变形金属在加热时发生再结晶的相应机制

1. 再结晶形核一个复杂问题：

a) 再结晶的形核是一个复杂问题，存在着很多不同的看法。

b) 最初有人用经典的结晶形核理论来处理再结晶的形核问题，但计算得到

的临界晶核半径过大，与实验结果不符。

c) 大量的实验结果表明，再结晶晶核总是在塑性变形引起的最大畸变处形

成，并且回复阶段发生的多边形化是为再结晶形核所作的必要准备。

2. 随着高倍率透射电镜技术的发展，人们根据对不同冷变形度的不同金属材料

发生再结晶时的实验观察，提出了不同的再结晶形核机制：亚晶长大形核机制；晶界突出形核机制

3. ?A?亚晶长大形核机制

a) 亚晶长大形核一般在大的变形度下发生

b) 亚晶长大形核的亚晶：前面曾经指出，在回复阶段，塑性变形所形成的

胞状组织经多边形化后转变为亚晶，其中有些亚晶粒会逐渐长大，发展成为再结晶的晶核。

c) 大量的实验观察证明这种亚晶长大成为再结晶晶核的方式可能有两种 d) 其一为亚晶合并形核，即相邻亚晶粒的某些边界上的位错，通过攀移和

滑移，转移到周围的晶界或亚晶界上，导致原来亚晶界的消失，然后通过原子扩散和位置的凋整，终于使两个或更多个亚晶粒的取向变为一致，合并成为一个大的亚晶粒，成为再结晶的晶核，如图7.10A所示，图中的ABC三个亚晶粒合并成一个再结晶晶核

e) 其二为亚晶界移动形核见图7.10B，它是依靠某些局部位错密度很高的亚

晶界的移动，吞并相邻的变形基体和亚晶而成长为再结晶晶核的

4. 再结晶形核时的高能量区：

a) 无论是亚晶合并形核，还是亚晶界移动形核，它们都是依靠消粍周围的

高能量区才能长大成为再结晶晶核的

b) 因此，随着变形度的增大，就会产生更多的高能量区，从而有利于再结

品晶核的形成

5. ?B?晶界突出形核的变形量以及原理图7.10

a) 晶界凸出形核又称为晶界弓出形核

b) 当金属材料的变形量较小（约小于40%）时，再结晶晶核常以这种方式

形成

c) 由于变形度小，所以金属的变形很不均匀，有的晶粒变形度大，位错密

度也大；有的晶粒变形度小，位错密度也小

d) 回复退火后，它们的亚晶粒大小也不同。

e) 当再结晶退火时，在显微镜下可以直接观察到，晶界中的某一段就会向

亚晶粒细小位错密度度髙的一侧弓出，被这段晶界扫过的区域，位错密度下降，成为无畸变的晶体，这就是再结品晶核

f) 此处的结构：前面讲位错密度不同晶粒大小不同后面讲

判断题来自西北工业大学第七章

1. 不对。对于冷变形(较大变形量)后的金属，才能通过适当的再结晶退火细化

晶粒。

2. 不对。有些金属的再结晶温度低于室温，因此在室温下的变形也是热变形，

也会发生动态再结晶。

3. 不对。多边化过程中，空位浓度下降、位错重新组合，致使异号位错互相抵

消，位错密度下降，使点阵畸变减轻。

4. 不对。如果在临界变形度下变形的金属，再结晶退火后，晶粒反而粗化。

5. 不对。再结晶不是相变。因此，它可以在一个较宽的温度范围内变化。

6. 不对。微量熔质原子的存在(20#钢中WC＝0.002)，会阻碍金属的再结晶，从

而提高其再结晶温度。

7. 不对。只有再结晶过程才是形核及核长大过程，其驱动力是储存能。

8. 不对。金属的冷变形度较小时，相邻晶粒中才易于出现变形不均匀的情况，

即位错密度不同，越容易出现晶界弓出形核机制。

9. 不对。晶粒正常长大，是在界面曲率作用下发生的均匀长大；反常长大才是

大晶粒吞食小晶粒的不均匀长大。

10. 不对。合金中的第二相粒子一般可阻碍再结晶，也会阻止晶粒长大。

11. 不对。再结晶织构是冷变形金属在再结晶(一次，二次)过程中形成的织构。

它是在形变织构的基础上形成的，有两种情况，一是保持原有形变织构，二是原有形变织构消失，而代之以新的再结晶织构。

12. 不对。正常晶粒长大是在再结晶完成后继续加热或保温过程中，晶粒发生均

匀长大的过程，而反常晶粒长大是在一定条件下(即再结晶后的晶粒稳定、存在少数有利长大的晶粒和高温加热)，继晶粒正常长大后发生的晶粒不均匀长大过程。

13. 不对。再结晶虽然是形核—长大过程，但晶体点阵类型并未改变，故不是相

变过程。