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鍛件加工時(shí)的熱塑性變形機理是什么?

發(fā)布時(shí)間:2020-07-14 點(diǎn)擊數:2632

       鍛造鍛件時(shí)的金屬熱塑性變形機理要有:晶內滑移與孿生、晶界滑移和擴散性蠕變等,其中,晶內滑移是最主要和常見(jiàn)的,孿生多在高溫高速變形時(shí)發(fā)生,對于六方晶系金屬,這種機理也起重要作用,晶界滑移和擴散蠕變只在高溫變形時(shí)才發(fā)揮作用。隨著(zhù)熱變形條件(如變形溫度、應變速率、三向壓應力狀態(tài)等)的改變,這些機理在塑性變形中所占的分散和所起的作用也會(huì )發(fā)生變化。


       一、晶內滑移


       在通常條件下,鍛造鍛件時(shí)金屬熱變形的主要機理是晶內滑移。這是由于高溫時(shí)原子間距增大,原子的熱振動(dòng)及擴散速度增加,位錯的滑移、攀移、交滑移及位錯結點(diǎn)脫錨比低溫時(shí)來(lái)得容易,滑移系增多,滑移的靈活性提高,改善了各晶粒之間變形的協(xié)調性,晶界對位錯運動(dòng)的阻礙作用減弱。



       二、晶界滑移


       熱塑性變形時(shí),由于晶界強度低于晶內,使得晶界滑動(dòng)容易進(jìn)行,又由于熱增加擴散作用,及時(shí)消除晶界滑動(dòng)所引起的破壞。因此,與冷變形相比,晶界滑動(dòng)的變形量要大。三向壓應力的作用會(huì )通過(guò)塑性粘焊效應及時(shí)修復高溫晶界滑移所產(chǎn)生裂紋,產(chǎn)生較大的晶間變形。盡管如此,在常規的熱變形條件下,晶界滑動(dòng)相對于晶內滑移變形量還是小的。只有在微細晶粒的超塑性變形條件下,晶界滑動(dòng)機理才起主要作用,并且晶界滑動(dòng)是在擴散蠕變調節下進(jìn)行的。


       三、擴散性蠕變


       擴散性蠕變是在應力場(chǎng)作用下,由空位的定向移動(dòng)所引起的。在應力場(chǎng)作用下,受拉應力晶界的空位濃度高于其他部位的晶界。由于各部位空位的化學(xué)勢能差,引起空位的定向移動(dòng),即空位從垂直于拉應力的晶界放出,而被平行于拉應力的晶界所吸收。按擴散途徑的不同,可分為晶內擴散和晶界擴散。晶內擴散引起晶粒在拉應力方向上的伸長(cháng)變形,或在受壓方向上的縮短變形;而晶界擴散引起晶粒的“轉動(dòng)”。

鍛件

       擴散性蠕變即使在低應力誘導下,也會(huì )隨時(shí)間的延續而不斷地發(fā)生,只不過(guò)進(jìn)行的速度很緩慢。溫度越高、晶粒越細和應變速率越低,擴散蠕變所起的作用就越大。這是因為溫度越高,原子的動(dòng)能和擴散能力就越大;晶粒越細,則意味著(zhù)有越多的晶界和原子擴散的路程越短;而應變速率越低,表明有更充足的時(shí)間進(jìn)行擴散。在回復溫度以下的塑性變形,這種變形機理所起的作用不明顯,只在很低的應變速率下才有考慮的必要,而在高溫下的塑性變形,特別是在超塑性變形和等溫鍛造鍛件中,這種擴散性蠕變則起著(zhù)非常重要的作用。



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