金属的塑性变形与再结晶（李）ppt培训课件

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1、金属的一项重要特性就是具有塑性，能够在外力作用下进行塑性变形。铸态金属中往往具有晶粒粗大不均匀，组织致密及杂质偏析等缺陷，故工业上的金属材料大多要在浇注后经过压力加工再予以使用。利用其塑性，可对金属材料进行各种压力加工（如轧制、锻造、挤压、拉丝、冲压等等），为金属件的成形提供经济而有效的途径。压力加工也会产生不利影响，采取相应措施消除不利影响。因此，分析研究金属在外力作用下的变形过程及其机理，了解各种内、外因素对变形的影响，对了解金属机械性能的本质、合理地使用金属材料、提高其性能、发展新材料等来说更是必须解决的重要问题。第二章金属的塑性变形与再结晶1.1金属的塑性变形一、金属的变形

2、和断裂金属的力学性能：材料在外力作用下表现出来的特性，如弹性、塑性、强度、硬度和韧性等。表征和判定金属力学性能所用的指标和依据称为金属力学性能的判据。弹性强度韧性硬度刚度塑性金属力学性能单晶体受力后，外力在任何晶面上都可分解为正应力和切应力。正应力只能引起弹性变形及解理断裂。只有在切应力的作用下金属晶体才能产生塑性变形。二、单晶体金属的塑性变形外力在晶面上的分解切应力作用下的变形锌单晶的拉伸照片韧性断口脆性解理断口㈠滑移滑移是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。塑性变形的形式：滑移和孪生。金属常以滑移方式发生塑性变形。1、滑移变形的特点：⑴滑移只能在切

3、应力的作用下发生。产生滑移的最小切应力称临界切应力.⑵滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。因原子密度最大的晶面和晶向之间原子间距最大，结合力最弱，产生滑移所需切应力最小。沿其发生滑移的晶面和晶向分别叫做滑移面和滑移方向。通常是晶体中的密排面和密排方向。一个滑移面和其上的一个滑移方向构成一个滑移系。体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格{110}{111}{110}{111}晶格滑移面滑移方向滑移系三种典型金属晶格的滑移系滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大。因而金属的塑性，面心立方晶格好于体心立方晶格,体心立方晶格好于密排六方

4、晶格。⑶滑移时，晶体两部分的相对位移量是原子间距的整数倍.滑移的结果在晶体表面形成台阶，称滑移线，若干条滑移线组成一个滑移带。铜拉伸试样表面滑移带⑷滑移的同时伴随着晶体的转动转动有两种：滑移面向外力轴方向转动和滑移面上滑移方向向最大切应力方向转动。转动的原因：晶体滑移后使正应力分量和切应力分量组成了力偶.当滑移面、滑移方向与外力方向都呈45°角时，滑移方向上切应力最大，因而最容易发生滑移.滑移后,滑移面两侧晶体的位向关系未发生变化。A0A1FFA0韧性断口多脚虫的爬行把滑移设想为刚性整体滑动所需的理论临界切应力值比实际测量临界切应力值大3-4个数量级。滑移是通过滑移面上位错的运动来

5、实现的。刚性滑移：1500MN/m2,实际0.98MN/m2滑移的机理晶体通过位错运动产生滑移时，只在位错中心的少数原子发生移动，它们移动的距离远小于一个原子间距，因而所需临界切应力小，这种现象称作位错的易动性。㈡孪生孪生是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分所发生的切变。发生切变的部分称孪生带或孪晶，沿其发生孪生的晶面称孪生面。孪生的结果使孪生面两侧的晶体呈镜面对称。孪晶组织孪生示意图与滑移相比：孪生使晶格位向发生改变；所需切应力比滑移大得多,变形速度极快,接近声速;孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距.密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。体心立方晶格金属

6、只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。面心立方晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现有孪晶存在，这是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的，称退火孪晶。奥氏体不锈钢中退火孪晶钛合金六方相中的形变孪晶三、多晶体金属的塑性变形单个晶粒变形与单晶体相似,多晶体变形比单晶体复杂。(一)晶界及晶粒位向差的影响1、晶界的影响当位错运动到晶界附近时，受到晶界的阻碍而堆积起来,称位错的塞积。要使变形继续进行,则必须增加外力,从而使金属的变形抗力提高。图2-7由两个晶粒所做成的试样图2-8锌的拉伸曲线在拉伸时的变形1-多晶试样2-单晶体晶界处的原子：杂乱；晶格严重畸变；杂质原子比较集中增大了

7、晶格畸变滑移时位错运动的阻力(即塑性变形抗力)增大变形难。图5-9，拉伸时：晶界处塑性变形抗力大、变形小形成了“竹节’现象晶界对塑性变形的影响Cu-4.5Al合金晶界的位错塞积2、晶粒位向的影响多晶体中各晶粒位向的不同其中任一晶粒的滑移都会受到周围不同位向晶粒的约束和限制滑移抗力多晶体的塑性变形抗力总是高于单晶体。由于各相邻晶粒位向不同，当一个晶粒发生塑性变形时，为了保持金属的连续性，周围的晶粒若不发生塑性变形，则必以弹性变形来与之协调。晶粒间的位向不同