森海塞爾EW352 G3重要參數(shù)

G3合金管材生產(chǎn)工藝:1 熱軋成型 2熱擠壓成型 ( G3合金高溫塑性差，熱成型溫度范圍窄，變形抗力較大，在1150℃~1220℃左右時(shí)，合金的熱塑性最好，因此G-3合金管材生產(chǎn)主要采用熱擠壓工藝成型。坯料在擠壓筒中的熱變形是熱擠壓成型中的關(guān)鍵技術(shù)，也是G-3合金管材生產(chǎn)的瓶頸)

在高溫奧氏體區(qū)變形的金屬，隨著變形量的增大，加工硬化過(guò)程和高溫動(dòng)態(tài)軟化過(guò)程(動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶)同時(shí)進(jìn)行。

Ⅰ 加工硬化階段(0<ε<εc)

當(dāng)塑性變形小時(shí)，位錯(cuò)密度不斷增加，變形抗力也不斷增加直到最大值。另一方面，由于材料在高溫下變 形，變形中產(chǎn)生的位錯(cuò)能夠在熱加工過(guò)程中通過(guò)交滑移和攀移等方式運(yùn)動(dòng)，使部分位錯(cuò)消失，部分重新排列，造成奧氏體的回復(fù)。由于位錯(cuò)的增值速度相對(duì)來(lái)說(shuō)與變形量無(wú)關(guān)，而位錯(cuò)的消失速度則與位錯(cuò)密度值有關(guān)。因此當(dāng)變形量逐漸增大時(shí)，位錯(cuò)密度也增大，位錯(cuò)消失速度也增大，反映在真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線上隨著變形量增大加工硬化速度減慢，但是總的趨向在第一階段還是超過(guò)動(dòng)態(tài)軟化，因此隨著變形量增加變形應(yīng)力不斷增加。

Ⅱ 開(kāi)始再結(jié)晶階段(εc<ε<εs)

在第一階段動(dòng)態(tài)軟化抵消不了加工硬化，隨著變形量的增加金屬內(nèi)部畸變能不斷升高，達(dá)到一定程度后在奧氏體中將發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。通過(guò)大角度晶界的移動(dòng)，位錯(cuò)大量消失，位錯(cuò)原來(lái)集聚的地方形成新的晶粒。隨著變形的繼續(xù)進(jìn)行，在熱加工過(guò)程中不斷形成再結(jié)晶核心并繼續(xù)成長(zhǎng)直到完成一輪再結(jié)晶，變形應(yīng)力降到最低值。發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶需要一個(gè)最低的變形量，稱(chēng)為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量，以εc表示，εc幾乎與真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線上峰值應(yīng)力所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變量εp相等，一般εc≈0.8-0.9εp。

Ⅲ 穩(wěn)定變形階段(ε>εs)

動(dòng)態(tài)再結(jié)晶發(fā)生后，隨著變形的繼續(xù)，一方面再結(jié)晶繼續(xù)發(fā)展，使金屬軟化;另一方面已發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的晶粒又承受新的變形，產(chǎn)生加工硬化。這兩個(gè)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，達(dá)到平衡時(shí)，流變應(yīng)力近似不變，使真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線近似水平。這種情況稱(chēng)為連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶如。如果變形溫度較高，變形速率較小，則第三階段的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線可能出現(xiàn)波浪式變化，稱(chēng)為間斷動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。

(1) 動(dòng)態(tài)回復(fù)

動(dòng)態(tài)回復(fù)常常發(fā)生在一些層錯(cuò)能較高的金屬的熱塑性變形過(guò)程中，如鋁及鋁合金，工業(yè)純鐵、鐵素體鋼以及鋅、鎂、錫等金屬。這類(lèi)金屬在熱塑性變形時(shí)，其位錯(cuò)的交滑移和攀移比較容易進(jìn)行，因此一般認(rèn)為動(dòng)態(tài)回復(fù)是這類(lèi)材料熱加工過(guò)程中唯一的軟化機(jī)制，即使在遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于靜態(tài)再結(jié)晶溫度下進(jìn)行熱加工，通常也只有動(dòng)態(tài)回復(fù)而不發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。動(dòng)態(tài)回復(fù)過(guò)程中發(fā)生的組織演化主要是點(diǎn)缺陷、位錯(cuò)的消除和重排以及亞晶的形成。動(dòng)態(tài)回復(fù)的發(fā)生降低了變形畸變能，減小了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶發(fā)生的驅(qū)動(dòng)力，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過(guò)程受到一定抑制或根本不發(fā)生。

當(dāng)熱變形以動(dòng)態(tài)回復(fù)機(jī)制進(jìn)行時(shí)，其組織主要呈現(xiàn)以下特征:原始晶粒沿變形方向被拉長(zhǎng)，亞晶呈等軸性并且亞晶內(nèi)位錯(cuò)密度很低;其真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線是一個(gè)逐漸增大直至達(dá)到一穩(wěn)態(tài)流變階段的曲線，沒(méi)有峰值應(yīng)力。動(dòng)態(tài)回復(fù)機(jī)制發(fā)生的溫度一般在0.4-0.6Tm。動(dòng)態(tài)回復(fù)后的金屬位錯(cuò)密度高于相應(yīng)的冷變形后靜態(tài)回復(fù)的密度。

(2) 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶

動(dòng)態(tài)再結(jié)晶可以分為兩種:連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和斷續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。金屬在變形中全部發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶后，繼續(xù)變形一定程度后才開(kāi)始發(fā)生第二輪動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，為斷續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。反之，前一輪動(dòng)態(tài)再結(jié)晶結(jié)束之前，在已發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的部分中，繼續(xù)變形，又重新發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，則為連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。斷續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶一般發(fā)生在變形溫度很高，應(yīng)變速率極低的情況下，在大部分的變形條件下發(fā)生的都是連續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。

動(dòng)態(tài)再結(jié)晶是在變形過(guò)程中形核和長(zhǎng)大的。變形停止，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶就停止。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的形核方式與靜態(tài)再結(jié)晶類(lèi)似，需要滿(mǎn)足 "尺寸和取向的差別"條件，即要求再結(jié)晶核心的尺寸要達(dá)到一定的臨界尺寸，一般為1-3μm;同時(shí)要求再結(jié)晶核心至少有一個(gè)大角度晶界。因此，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的優(yōu)先形核位置一般在應(yīng)變集中的微區(qū)，如原始晶界、析出相周?chē)\晶界面等。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力是新晶粒與原始晶粒間的畸變能差。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過(guò)程的最大特點(diǎn)是新晶粒內(nèi)部的畸變能還要隨著變形的進(jìn)行而增大，所以在再結(jié)晶晶粒的長(zhǎng)大過(guò)程中，長(zhǎng)大驅(qū)動(dòng)力隨變形的進(jìn)行不斷減小，最終晶粒停止長(zhǎng)大，達(dá)到一定的穩(wěn)定尺寸。所以當(dāng)熱變形達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，其晶粒尺寸也呈穩(wěn)定的分布。

動(dòng)態(tài)再結(jié)晶能夠細(xì)化原始粗大奧氏體組織，得到新的畸變程度較小的晶粒，因此動(dòng)態(tài)再結(jié)晶在熱加工中有著非常重要的應(yīng)用。通常在動(dòng)態(tài)再結(jié)晶發(fā)生前會(huì)有不同程度的動(dòng)態(tài)回復(fù)發(fā)生，降低一部分的畸變能，但此時(shí)畸變能還是在增大的。隨著變形的進(jìn)行，當(dāng)應(yīng)變達(dá)到臨界應(yīng)變時(shí)，積累的大量畸變能便會(huì)引發(fā)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，隨著再結(jié)晶的發(fā)生，位錯(cuò)大量消除，畸變能降低。當(dāng)全部畸變組織被新的再結(jié)晶晶粒占據(jù)時(shí)，再結(jié)晶過(guò)程結(jié)束。

晶粒尺寸主要受變形溫度、應(yīng)變速率以及第二相的影響。在變形過(guò)程沒(méi)有晶界第二相時(shí)變形溫度的提高和應(yīng)變速率的降低，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸變大。溫度和應(yīng)變速率的綜合影響可以用Zener-Hollomn因子表示。

動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸隨著Z因子的增大而減小，隨Z因子的減小而增大。金屬在熱變形時(shí)如有細(xì)小分散的第二相存在(如鋼中的碳化物，高溫合金中的金屬間化合物)，會(huì)阻礙晶界移動(dòng)，起抑制動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒長(zhǎng)大的作用。

(3) 亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶、靜態(tài)再結(jié)晶以及晶粒長(zhǎng)大

亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶是動(dòng)態(tài)再結(jié)晶核心在應(yīng)變結(jié)束后的晶粒長(zhǎng)大。靜態(tài)再結(jié)晶是在變形后在高位錯(cuò)密度區(qū)(如晶界、形變帶)形成的沒(méi)有應(yīng)變的新核心的形核與長(zhǎng)大。再結(jié)晶完成后，在高溫繼續(xù)停留時(shí)，晶界會(huì)繼續(xù)遷動(dòng)，但遷動(dòng)的速度比較慢，大晶粒吞并小晶粒，這叫做晶粒長(zhǎng)大。晶粒長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力不再是畸變能而是界面能。靜態(tài)再結(jié)晶和亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的不同在于，靜態(tài)再結(jié)晶強(qiáng)烈的依賴(lài)于形變量和溫度，較少依賴(lài)于應(yīng)變速率，但是亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶對(duì)應(yīng)變不敏感，溫度略有影響，主要受應(yīng)變速率的控制。

亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶、靜態(tài)再結(jié)晶以及晶粒長(zhǎng)大是金屬在熱變形后的高溫停留時(shí)間或變形間隙中發(fā)生的，可以統(tǒng)稱(chēng)為后動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶與后動(dòng)態(tài)再結(jié)晶構(gòu)成了金屬在熱變形過(guò)程和變形間隙以及變形后期的組織演化，建立合適的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶以及后動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型對(duì)于制定不同金屬材料的熱加工參數(shù)、熱變形組織的控制幫助十分重大。