高溫變形或熱加工指的是變形溫度高于金屬再結(jié)晶溫度的加工。熱加工可分為金屬鑄造、焊接和金屬熱處理等工藝。在不同的變形條件下，在高溫變形過程中不僅存在著金屬的流動(dòng)，而且還伴隨著組織的變化。

一直以來，按照層錯(cuò)能的高低可將金屬與合金分為兩類:即動(dòng)態(tài)回復(fù)型和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶型。由于熱加工的溫度很高，金屬的變形和回復(fù)同時(shí)發(fā)生，即加工硬化和軟化兩個(gè)相反的過程同時(shí)進(jìn)行。在熱變形時(shí)，由加熱溫度和外力共同作用下而發(fā)生的回復(fù)過程稱為“動(dòng)態(tài)回復(fù)”。金屬原子在回復(fù)過程中通過熱激活，空位擴(kuò)散、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)(滑移、攀移)相消和位錯(cuò)發(fā)生了重排形成胞狀組織，其組織的大小和胞壁的清晰程度與金屬的層錯(cuò)能和變形熱力學(xué)條件有著密切的關(guān)系。從動(dòng)態(tài)回復(fù)的應(yīng)力應(yīng)變曲線可以知道，變形初期，應(yīng)力隨應(yīng)變的增大而增大，但增大的速率越來越小;隨應(yīng)變的增大，開始出現(xiàn)均勻的塑性變形并伴有加工硬化的發(fā)生，最終達(dá)到穩(wěn)態(tài)。在加熱溫度固定時(shí)，應(yīng)變速率越大，穩(wěn)態(tài)應(yīng)變和應(yīng)力也就越大;在應(yīng)變速率一定時(shí)，加熱溫度越高，流變應(yīng)力就越小。

在熱變形過程中，存在大量的位錯(cuò)塞積，導(dǎo)致能量增大，會(huì)生成新的晶粒，因而就發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。其特點(diǎn)為:要達(dá)到臨界變形量和較高的形變溫度下才會(huì)發(fā)生;多在晶界及亞晶界處形核;需要一定的孕育期;所需的時(shí)間會(huì)隨溫度升高而減少。從其應(yīng)力一應(yīng)變曲線可以得出，在應(yīng)變速率較大的情況下，應(yīng)力會(huì)隨著應(yīng)變的不斷增大而增大，至頂峰后下降，最后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。峰值加工硬化起主要作用，只是部分發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。形變量的增加使位錯(cuò)密度不斷的增大，加快再結(jié)晶的速度，增強(qiáng)了軟化作用。當(dāng)軟化作用大于加工硬化作用占主導(dǎo)地位時(shí)，曲線開始下降，在二者達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，曲線上表現(xiàn)為穩(wěn)定的直線。在應(yīng)變速率較低的條件下，在進(jìn)入穩(wěn)定期時(shí)，曲線呈現(xiàn)波浪狀態(tài)，由于位錯(cuò)密度增速小，需加工硬化后才能再次形核，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和加工硬化作用的交替進(jìn)行才使得波浪形態(tài)的出現(xiàn)[[37-40]。根據(jù)流變應(yīng)力的曲線特征可以作為判斷哪種軟化機(jī)制發(fā)生的簡(jiǎn)單依據(jù)。圖1.4給出了在理想動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶發(fā)生時(shí)的流變應(yīng)力曲線。

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