锻件加工 热塑性变形机理

　　锻造锻件时的金属热塑性变形机理要有：晶内滑移与孪生、晶界滑移和扩散性蠕变等，其中，晶内滑移是主要和常见的，孪生多在高温高速变形时发生，对于六方晶系金属，这种机理也起重要作用，晶界滑移和扩散蠕变只在高温变形时才发挥作用。随着热变形条件(如变形温度、应变速率、三向压应力状态等)的改变，这些机理在塑性变形中所占的分散和所起的作用也会发生变化。

　　一、晶内滑移

　　在通常条件下，锻造锻件时金属热变形的主要机理是晶内滑移。这是由于高温时原子间距增大，原子的热振动及扩散速度增加，位错的滑移、攀移、交滑移及位错结点脱锚比低温时来得容易，滑移系增多，滑移的灵活性提高，改善了各晶粒之间变形的协调性，晶界对位错运动的阻碍作用减弱。

　　二、晶界滑移

　　热塑性变形时，由于晶界强度低于晶内，使得晶界滑动容易进行，又由于热增加扩散作用，及时消除晶界滑动所引起的破坏。因此，与冷变形相比，晶界滑动的变形量要大。三向压应力的作用会通过塑性粘焊效应及时修复高温晶界滑移所产生裂纹，产生较大的晶间变形。尽管如此，在常规的热变形条件下，晶界滑动相对于晶内滑移变形量还是小的。只有在微细晶粒的超塑性变形条件下，晶界滑动机理才起主要作用，并且晶界滑动是在扩散蠕变调节下进行的。

　　三、扩散性蠕变

　　扩散性蠕变是在应力场作用下，由空位的定向移动所引起的。在应力场作用下，受拉应力晶界的空位浓度高于其他部位的晶界。由于各部位空位的化学势能差，引起空位的定向移动，即空位从垂直于拉应力的晶界放出，而被平行于拉应力的晶界所吸收。按扩散途径的不同，可分为晶内扩散和晶界扩散。晶内扩散引起晶粒在拉应力方向上的伸长变形，或在受压方向上的缩短变形;而晶界扩散引起晶粒的“转动”。

　　扩散性蠕变即使在低应力诱导下，也会随时间的延续而不断地发生，只不过进行的速度很缓慢。温度越高、晶粒越细和应变速率越低，扩散蠕变所起的作用就越大。这是因为温度越高，原子的动能和扩散能力就越大;晶粒越细，则意味着有越多的晶界和原子扩散的路程越短;而应变速率越低，表明有更充足的时间进行扩散。在回复温度以下的塑性变形，这种变形机理所起的作用不明显，只在很低的应变速率下才有考虑的必要，而在高温下的塑性变形，特别是在超塑性变形和等温锻造锻件中，这种扩散性蠕变则起着非常重要的作用。

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