当变形量足够大时，出现第二个大晶粒区。该区的粗大晶粒与临界变形时得到的大晶粒不同，一般称为织构大晶粒。所谓织构，是指在足够大的变形量下，金属内的各个晶粒的某一个晶面都沿着变形方向排列起来，也叫做“择优取向”。由变形产生的织构称“加工织构”或“变形织构”。把已经有了“变形织构”的材料进行再结晶退火，发现再结晶后的晶粒位向与原来变形织构位向几乎一致，这种具有一定位向的再结晶组织，称为再结晶织构或退火织构。图3-6中出现的第二个大晶粒峰值，显然是先形成变形织构，经再结晶后形成了织构大晶粒所致。图片3-8、3-9所示为LD2铝合金经大变形后出现的变形织构（箭头所指处）和经再结晶后出现的再结晶织构。9 U/ P$ X" b6 Z1 ^/ u0 s
关于第二峰值出现大晶粒的原因还可能是：①由于变形程度大（大于90％以上），内部产生很大热效应，引起锻件实际温度大幅度升高；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互 相接触的晶粒位向差可以是比较大的），从而促使形成大晶粒。
. a! D; S4 V8 M u7 p 4.固溶处理前的组织情况
: ^* N3 X; _ ~9 D# m3 g 固溶处理后的晶粒大小除了受固溶温度和机械阻碍物质的影响外，受固溶加热前的组织情况影响很大。如果锻后是未再结晶组织，而且处于临界变形程度时，固溶处理后将形成粗大晶粒；如果锻后是完全再结晶组织，固溶处理后一般可以获得细小而较均匀的晶粒；如果锻后是不完全再结晶组织，即半热变形混合组织，固溶加热时，由于各处形核的时间先后、数量多少和长大条件等不一样，固溶处理后晶粒大小将是不均匀的。以GH135高温合金为例，图3-7为其固溶处理时的再结晶立体图。图上点划线是表示各种变形温度和变形程度下热变形后的晶粒大小。由于这种合金的再结晶温度高，再结晶速度慢，锻后常常出现未完全再结晶或未再结晶的组织。当锻后是未再结晶组织，且变形量处于临界变形区时，由图中可以看出，固溶处理后将形成粗晶。在非临界变形区范围内，如果锻后是半热变形的混合组织，虽然固溶处理后平均晶粒度不大，但是晶粒的不均匀程度较大。这对零件的力学性能是很不利的。 图3-7 GH135合金固溶再结晶图（图中虚线是GH135合金的第二类再结晶图） GH3合金也是再结晶温度高、再结晶速度慢的一种材料。某厂在锻GH3合金的小型锻件时，锻前加热温度选用1100℃，经平锻机一次锻造成形，固溶处理后因晶粒粗大导致了产品的报废。而将锻前加热温度提高后就得到了合格的晶粒组织（见实例48）。锻前加热温度选用1100℃，虽然高于再结晶温度，但由于锻件尺寸较小，在操作过程中温度降低很快，所以变形时坯料的实际温度已接近或低于再结晶温度，于是经锻造和固溶处理后得到的是晶粒粗细不均的组织。后来，适当提高加热温度，虽然在操作过程中坯料温度会有所降低，但变形终了时仍能保证在再结晶温度以上，最后得到的是均匀的细晶组织。9 q2 K+ l0 H" f/ m( C4 f- v$ I
除以上四个因素外，化学成分和原始晶粒度对晶粒尺寸也有不同程度的影响，在此不再一一讨论了。
3 y* ?) j% d4 D" p( a （三）细化晶粒的途径
, v, [5 U. t! l 1）在原材料冶炼时加人一些合金元素（钽、铌、锆、钼、钨、钒、钛等等）及最终采* x6 z: d8 q9 V& c y, M9 d( x
用铝和钛作脱氧剂等工艺措施来细化晶粒。它们的细化作用主要在于：当液态金属凝固时，那些高溶点化合物起结晶核心作用，从而保证获得极细的晶粒。此外，这些化合物同时又都起到机械阻碍作用，使已形成的细晶粒不易长大。
1 Y; @2 ]. W5 n' t( N 2）采用适当的变形程度和变形温度也能达到细化晶粒的目的。例如在设计模具和选择坯料形状、尺寸时，既要使变形量大于临界变形程度，又要避免出现因变形程度过大而引起的激烈变形区，并且模锻时应采用良好的润滑剂，以改善金属的流动条件，使其变形均匀。锻件的晶粒度主要取决于终锻温度下的变形程度。
7 U9 [! S9 N* ~, m1 P: p* l$ G: Q 碳素结构钢和合金结构钢的临界变形程度范围列于表3-2中。 表3-2 碳素结构钢和合金结构钢的临界变形程度范围 锻造温度/℃
9 R! H0 W# o6 Q5 A$ g; H | 碳素结构钢（%）* |8 a* G3 C W8 z
| 合金结构钢（%）
0 y4 `9 {: p+ Q6 @: J1 Y% ^4 e | 850) \% ~! h) p* z2 f! ~8 ^
900～1000
J) ^2 z" G6 v( o) I$ k7 D1100
{1 w" M3 V- I1200
( k6 C: u( M- p# n5 D2 ] | 6～109 v5 F5 |$ p1 b1 n! X4 C
2.5～20
. W/ b" n/ z* M R2 f0～20
& F# h8 q& ^! b/ E0～304 M: S# ~; T% W$ v* D4 S# @4 i
| 5～15 (＜20)
" c& j; x4 y" V5～15( (＜20)3 s( B% J* E% l8 f( `. d3 Z
5～205 T9 G z. n7 f8 o; [
5～20(＜25)
4 j( w$ j" x& { U |
锻造时应恰当控制最高热加工温度（既要考虑到加热温度，也要考虑到热效应引起的升温），以免发生聚合再结晶。如果变形量较小时，应适当降低热加工温度。
! {2 m" J' L( m 终锻温度一般不宜大高，以免晶粒长大。但是对于高温合金等无同素异构转变的材料，终锻温度又不宜太低，不应低于出现混合变形组织的温度。1 r5 b" L; P s+ h7 N$ k
生产实践表明38Cr和40CrNiMoA等钢种终锻温度也不宜过低，否则，本质晶粒度级别将增大。这是由于在较低温度锻造时，有部分AlN析出，热处理加热时，AlN便在已存在的AlN颗粒上继续析出，使AlN的颗粒粗大，机械阻碍作用减小的缘故。因此，这些钢的终锻温度一般高于930℃。
h& g& P" i) p6 r5 C% O 3）采用锻后正火（或退火）等相变重结晶的方法来细化晶粒。必要时利用奥氏体再结晶规律进行高温正火来细化晶粒。( }- Y& E" o% u# ^* M0 Q
4）将材料加热到相变点以上，并迅速冷却，这样反复数次的急热急冷可以获得超细晶粒。急热时，在获得一定过热度的情况下，可产生大量晶核。急冷使晶核不能迅速长大。例如 GC15材料快速加热到 800～850℃用冷盐水冷却，反复四次可获得超细晶粒。 | 
发表于 2007-5-29 11:38:47
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