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1、塑性变形对金属组织和性能的影响 1.塑性变形对金属组织结构的影响 （1）晶粒发生变形 金属发生塑性变形后,晶粒沿形变方向被拉长或压扁。当变形量很大时,晶粒变成细条状(拉伸时),金属中的夹杂物也被拉长,形成纤维组织。 变形前后晶粒形状变化示意图 （2）亚结构形成金属经大的塑性变形时,由于位错的密度增大和发生交互作用,大量位错堆积在局部地区,并相互缠结,形成不均匀的分布,使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块,而在晶粒内产生亚晶粒。 金属经变形后的亚结构 （3）形变织构产生 金属塑性变形到很大程度(70%以上)时,由于晶粒发生转
2、动,使各晶粒的位向趋近于一致,形成特殊的择优取向,这种有序化的结构叫做形变织构。形变织构一般分两种：一种是各晶粒的一定晶向平行于拉拔方向,称为丝织构,例如低碳钢经高度冷拔后,其<100>平行于拔丝方向;另一种是各晶粒的一定晶面和晶向平行于轧制方向,称为板织构,低碳钢的板织构为{001}<110>。 形变织构示意图 2.塑性变形对金属性能的影响 （1）形变强化 金属发生塑性变形,随变形度的增大,金属的强度和硬度显著提高,塑性和韧性明显下降。这种现象称为加工硬化,也叫形变强化。 产生加工硬化的原因是：金属发生塑性变形时,位错密度增加
3、,位错间的交互作用增强,相互缠结,造成位错运动阻力的增大,引起塑性变形抗力提高。另一方面由于晶粒破碎细化,使强度得以提高。在生产中可通过冷轧、冷拔提高钢板或钢丝的强度。 （2）产生各向异性 由于纤维组织和形变织构的形成,使金属的性能产生各向异性。如沿纤维方向的强度和塑性明显高于垂直方向的。用有织构的板材冲制筒形零件时,即由于在不同方向上塑性差别很大,零件的边缘出现“制耳”。在某些情况下,织构的各向异性也有好处。制造变压器铁芯的硅钢片,因沿[100]方向最易磁化,采用这种织构可使铁损大大减小,因而变压器的效率大大提高。 因形变织构造成深冲制品的
4、制耳示意图 （3）物理、化学性能变化 塑性变形可影响金属的物理、化学性能。如使电阻增大,耐腐蚀性降低。 （4）产生残余内应力 由于金属在发生塑性变形时,金属内部变形不均匀,位错、空位等晶体缺陷增多，金属内部会产生残余内应力。即外力去除后，金属内部会残留下来应力。残余内应力会使金属的耐腐蚀性能降低，严重时可导致零件变形或开裂。齿轮等零件，如表面通过喷丸处理，可产生较大的残余压应力，则可提高疲劳强度。2.3.2金属的再结晶 金属经塑性变形后，组织结构和性能发生很大的变化。如果对变形后的金属进行加热，金属的组织结构和性能又会发生变化。随
5、着加热温度的提高，变形金属将相继发生回复、再结晶和晶粒长大过程。 变形金属加热时组织和性能变化示意图 一、回复 变形后的金属在较低温度进行加热，会发生回复过程。 产生回复的温度T回复为： T回复=(0.25～0.3)T熔点 式中T熔点表示该金属的熔点,单位为绝对温度(K)。 由于加热温度不高,原子扩散能力不很大,只是晶粒内部位错、空位、间隙原子等缺陷通过移动、复合消失而大大减少，而晶粒仍保持变形后的形态，变形金属的显微组织不发生明显的变化。此时材料的强度和硬度只略有降低，塑性有增高，但残余应力则大大降低。工业上常
6、利用回复过程对变形金属进行去应力退火、以降低残余内应力，保留加工硬化效果。 二、再结晶 1.再结晶过程及其对金属组织、性能的影响 变形后的金属在较高温度加热时，由于原子扩散能力增大，被拉长（或压扁）、破碎的晶粒通过重新生核、长大变成新的均匀、细小的等轴晶。这个过程称为再结晶。变形金属进行再结晶后，金属的强度和硬度明显降低，而塑性和韧性大大提高，加工硬化现象被消除，此时内应力全部消失，物理、化学性能基本上恢复到变形以前的水平。再结晶生成的新的晶粒的晶格类型与变形前、变形后的晶格类型均一样。 2.再结晶温度 变形后的金属发生
7、再结晶的温度是一个温度范围，并非某一恒定温度。一般所说的再结晶温度指的是最低再结晶温度(T再),通常用经大变形量(70%以上)的冷塑性变形的金属,经一小时加热后能完全再结晶的最低温度来表示。最低再结晶温度与该金属的熔点有如下关系： T再=(0.35～0.4)T熔点 式中的温度单位为绝对温度(K)。最低再结晶温度与下列因素有关： （1）预先变形度 金属再结晶前塑性变形的相对变形量称为预先变形度。预先变形度越大,金属的晶体缺陷就越多,组织越不稳定,最低再结晶温度也就越低。当预先变形度达到一定大小后,金属的最低再结晶温度趋于某一稳定值。
8、（2）金属的熔点 熔点越高,最低再结晶温度也就越高。 （3）杂质和合金元素 由于杂质和合金元素特别是高熔点元素,阻碍
