[其它课程]课件 (2)

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1、塑性变形与再结晶在工业生产中，经熔炼而得到的金属锭，如钢锭、铝合金锭或铜合金铸锭等，大多要经过轧制、冷拔、锻造、冲压等压力加工(图3—1)，使金属产生塑性变形而制成型材或工件。金属材料经压力加工后，不仅改变了外形尺寸，而且改变了内部组织和性能。因此，研究金属的塑性变形，对于选择金属材料的加工工艺、提高生产率、改善产品质量、合理使用材料等均有重要的意义。金属材料经压力加工后会，在塑性变形的同时，也会给给组织和性能带来某些不利影响，如塑性下降，因此在压力加工后或者在加工过程中，还经常对金属进行加工，使其发生回复与再结晶，恢复以前的的性能。

2、塑性变形的概念：金属材料在外力作用下产生了变形，当外力去除后不能恢复的变形一、单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形主要是以滑移的方式进行的，即晶体的一部分沿着一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动。由图3—2可见，要使某一晶面滑动，作用在该晶面上的力必须是相互平行、方向相反的切应力(垂直该晶面的正应力只能引起伸长或收缩)，而且切应力必须达到一定值，滑移才能进行。当原子滑移到新的平衡位置时，晶体就产生了微量的塑性变形(图3—2d)。许多晶面滑移的总和，就产生了宏观的塑性变形，。图晶体在切应力作用力的变形a)未变形b）弹性变形c）弹、塑性变形

3、d）塑性变形图为锌单晶体滑移变形时的情况a)拉伸b)压缩滑移优先沿晶体中一定的晶面和晶向发生，晶体中能够发生滑移的晶面和晶向称为滑移面和滑移方向。不同晶格类型的金属，其滑移面和滑移方向的数目是不同的，一般来说，滑移面和滑移方向越多，金属的塑性越好。理论及实践证明，晶体滑移时，并不是整个滑移面上的全部原子一起移动，因为那么多原子同时移动，需要克服的滑移阻力十分巨大(据计算比实际大得多)。实际上滑移是借助位错的移动来实现的，如图3—4所示。通过位错运动产生滑移的示意图二、多晶体的塑性变形常用金属材料都是多晶体。多晶体中各相邻晶粒的位向不同

4、，并且各晶粒之间由晶界相连接，因此，多晶体的塑性变形主要具有下列一些特点：1．晶粒位向的影响由于多晶体中各个晶粒的位向不同，在外力的作用下，有的晶粒处于有利于滑移的位置，有的晶粒处于不利于滑移的位置。当处于有利于滑移位置的晶粒要进行滑移时，必然受到周围位向不同的其他晶粒的约束，使滑移的阻力增加，从而提高了塑性变形的抗力。同时，多晶体各晶粒在塑性变形时，受到周围位向不同的晶粒与晶界的影响，使多晶体的塑性变形呈逐步扩展和不均匀形式，其结果之一就是产生内应力。2．晶界的作用晶界对塑性变形有较大的阻碍作用。图3—6所示是一个只包含两个晶粒的试

5、样经受拉伸时的变形情况。由图可见，试样在晶界附近不易发生变形，出现了所谓的“竹节”现象。这是因为晶界处原子排列比较紊乱，阻碍位错的移动，因而阻碍了滑移。很显然，晶界越多，晶体的塑性变形抗力越大。3．晶粒大小的影响在一定体积的晶体内，晶粒的数目越多，晶界就越多，晶粒就越细，并且不同位向的晶粒也越多，因而塑性变形抗力也越大。细晶粒的多晶体不仅强度较高，而且塑性和韧性也较好。因为晶粒越细，在同样变形条件下，变形量可分散在更多的晶粒内进行，使各晶粒的变形比较均匀，而不致过分集中在少数晶粒上，使其变形严重。另一方面，晶粒越细，晶界就越多，越曲折

6、，有利于阻止裂纹的传播，从而在其断裂前能承受较大的塑性变形，吸收较多的功，表现出较好的塑性和韧性。由于细晶粒金属具有较好的强度、塑性和韧性，故生产中总是尽可能地细化晶粒。三.塑性变形对金属组织的影响1.塑性变形对金属组织结构的影响①金属发生塑性变形后,晶粒发生变形,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。沿纤维方向的强度和塑性明显高于垂直方向。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,

7、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。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。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

8、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。塑性变形对金属性能的影响2.塑性变形对金属