第4章 塑性变形与再结晶

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1、第4章金属的塑性变形与再结晶4.1金属的塑性变形4.2合金的塑性变形与强化4.3塑性变形对组织和性能影响4.4回复与再结晶4.5金属的热加工2013-12-0214.1金属的塑性变形塑性变形及随后的加热对金属材料组织和性能有显著的影响。了解塑性变形的本质、塑性变形及加热时组织的变化，有助于发挥金属的性能潜力，正确确定加工工艺。塑性变形的概念塑性变形：材料在外力作用下产生且外力去除后不能恢复的那部分残留变形。塑性加工（压力加工）：利用塑性变形使材料成形的加工方法的统称。冷塑性变形和热塑性变形加工。轧制挤压拉拔锻造冲压2013-

2、12-0224.1金属的塑性变形单晶体金属的塑性变形单晶体受力后，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。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。滑移晶体的一部分相对另一部分沿一定的晶面发生相对滑动位移。2013-12-0234.1金属的塑性变形滑移变形的特点：⑴滑移只能在切应力的作用下发生。产生滑移的最小切应力称临界切应力.2013-12-0244.1金属的塑性变形⑵滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。一个滑移面和其

3、上的一个滑移方向构成一个滑移系。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。2013-12-0254.1金属的塑性变形⑶滑移时，晶体两部分的相对位移量是原子间距的整数倍.滑移线滑移带⑷滑移的同时伴随着晶体的转动滑移面向外力轴方向转动滑移面上滑移方向向最大切应力方向转动滑移面两侧晶体的位向关系不变(5)滑移是通过滑移面上位错的运动来实现。位错的易动性2013-12-0264.1金属的塑性变形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。孪生使晶格位向发生改变所需切应

4、力比滑移大得多,变形速度极快钛合金六方相中的形变孪晶奥氏体不锈钢中退火孪晶退火孪晶2013-12-0274.1金属的塑性变形多晶体金属的塑性变形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。2013-12-0284.1金属的塑性变形2、晶粒位向的影响由于相邻晶粒位向不同，当一个晶粒发生塑性变形时，为保持变形的连续性，周围的晶粒以弹性变形来与之协调，增加了晶粒的塑性变形阻力。由于晶粒间的相互约束，使多晶体金属的塑性

5、变形抗力提高。多晶体金属的塑性变形过程变形方式＝滑移＋晶粒的转动2013-12-0294.1金属的塑性变形晶粒大小对金属力学性能的影响细化晶粒既可提高材料的强度，又可提高材料的塑性韧性。（1）晶粒越细小，晶界面积越大，位错滑移阻力增加，提高了变形抗力（2）晶界的存在有利于晶粒的移动和转动，推迟裂纹形成，阻碍裂纹扩展，在断裂前可承受较大的塑性变形。细晶强化例：日本采用高温多轴加工法，在500~750℃压轧钢材，使其强度比现有钢材高一倍，其晶粒数为100亿个/mm3，在74kgf/mm2作用下也不会变形。因此，号称“超级钢”。2

6、013-12-02104.2合金的塑性变形与强化单相固溶体合金的塑性变形与固溶强化单相固溶体合金塑性变形过程也与多晶体纯金属相似。但随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，称固溶强化。2013-12-02114.2合金的塑性变形与强化多相混合物合金的塑性变形与弥散强化多相混合物合金塑性变形与合金基体的性质有关外，还与第二相的性质、形态、大小、数量和分布有关。在晶界呈网状分布强度和塑性在晶内呈片状分布强度、硬度，塑性、韧性在晶内呈颗粒状弥散分布强度、硬度显著，塑性、韧性略有硬颗粒不易被切变，因而阻碍了

7、位错的运动，提高了变形抗力。珠光体颗粒钉扎作用的电镜照片2013-12-02124.3塑性变形对金属组织和性能的影响塑性变形对金属组织的影响冷塑性变形金属发生塑性变形时，不仅外形发生变化，而且其内部的晶粒也相应地被拉长或压扁。当变形量很大时，晶粒将被拉长为纤维状，晶界变得模糊不清。塑性变形还使晶粒破碎为亚晶粒。2013-12-02134.3塑性变形对金属组织和性能的影响由于晶粒的转动，当塑性变形达到一定程度时，会使绝大部分晶粒的某一位向与变形方向趋于一致，这种现象称形变织构。形变织构使金属呈现各向异性，在深冲零件时，易产生“

8、制耳”现象。塑性变形对金属性能的影响随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称加工硬化。原因（1）随变形量增加,位错密度增加金属材料强化的重要途径（2）随变形量增加，亚结构细化某些冷加工能够进行的重要因素（3）随变形量增加,空位密度增加提高构件在使用过程中的安全性进一