简答题
影响晶粒大小的主要因素有哪些?这些因素是如何影响晶粒大小的?对于热加工过程来说,变形温度、变形程度和机械阻碍物是影响形核速度和长大速度的三个基本参数。下面讨论这三个基本参数对晶粒大小的影响
正确答案
1)加热温度(包括塑性变形前的加热温度和固溶处理时的加热温度)温度对原子的扩散能力有重要影响。随着温度的升高,原子(特别是晶界原子)的移动、扩散能力不断增强,晶粒之间并吞速度加剧,晶粒的这种长大可以在很短的时间内完成。所以晶粒随温度升高而长大是一种必然现象。 2)变形程度:热变形的晶粒大小与变形程度之间的关系和 5-17相似。 第一个大晶粒区,叫临界变形区。临界变形区是属于一种小变形量范围。因为其变形量小,金属内部只是局部地区受到变形。在再结晶时,这些受到变形的局部地区会产生再结晶核心,由于产生的核心数目不多,这些为数不多的核心将不断长大直到它们互相接触,结果获得了粗大晶粒。当变形量大于临界变形程度时,金属内部均产生了较大的塑性变形,由于具有了较高的畸变能,因而再结晶能同时形成较多的再结晶核心,这些核心稍微长大就相互解除了,所以再结晶后获得了细晶粒。当变形量足够大时,出现了第二个大晶粒区。该区的粗大晶粒与临界变形时所产生的大晶粒不同。一般认为,该区是在变形时先形成变形织构,经再结晶后形成了织构大晶粒所致。可能的原因还可能是: ①由于变形程度大(90%以上),内部产生很大的热效应,引起锻件实际变形温度大幅度升高;。②由于变形程度大,使那些沿晶界分布的杂质破碎并分散,造成变形的晶粒与晶粒之间局部地区直接接触(与织构的区别在于这时相互接触的晶粒位向差可以是比较大的),从而促使形成大晶粒。 3)机械阻碍物:机械阻碍物的存在形式分两类:一类是钢在冶炼凝固时从液相直接析出的,颗粒比较大,成偏析或统计分布;另一类是钢凝固后,在继续冷却过程中从奥氏体晶粒内析出的,颗粒十分细小,分布在晶界上。后一类比前一类的阻碍作用大得多。机械阻碍物的作用主要表现在对晶界的钉扎作用上。一旦机械阻碍物溶入晶内时,晶界上就不存在机械阻碍作用了,晶粒便可立即长大到与所处温度对应的晶粒大小。对晶粒的影响,除以上三个基本因素外,还有变形速度、
原始晶粒度和化学成分等。