第5章 金属的塑性变形与再结晶

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1、《工程材料》授课教师：金属的塑性加工图压力加工方法基本概念滑移(slip)：滑移系(slipsystem)：孪生(twin)：丝织构和板织构：加工硬化(workhardening)：临界变形度(criticaldegreeofdeformation)：回复(reversion)：再结晶(recrystallization)：二次再结晶：热加工(hotwork)：冷加工(coldwork)：第一节金属的塑性变形(plasticdeformation)1.单晶体的塑性变形(1)滑移滑移：晶体在切应力的作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面（滑移面）的

2、一定方向（滑移方向）发生相对的滑动。图位错运动造成的滑移正应力作用使晶格发生弹性伸长切应力作用使晶格发生滑移，塑性变形σ↓→伸长量↓，σ→O，变形恢复；σ↑→伸长量↑，σ＞原子间结合力时，拉断。正应力σ只能使晶体产生弹性变形和断裂，不能使晶体产生塑性变形。滑移的特点：①滑移只能在切应力作用下才会发生滑移的特点：②滑移是晶体内部位错在切应力作用下运动的结果③由于位错每移出晶体一次即造成一个原子间距的变形量，因此晶体发生的总变形量一定是在这个方向上的原子间距的整数倍。④滑移总是沿着晶体中的密排面和密排方向进行，这是由于密排面之间、密排方向之间的间距最大，结

3、合力最小。滑移系数目↑，材料塑性↑；滑移系相同，滑移方向↑，材料塑性↑。滑移系：一个滑移面和该面上的一个滑移方向组成一个滑移系。如FCC和BCC的滑移系为12个，HCP为3个，FCC的滑移方向多于BCC，金属塑性如Cu（FCC）＞Fe（BCC）＞Zn（HCP）滑移方向的转动滑移的特点：⑤滑移时晶体伴随有转动滑移面的转动例：在图所示的晶面，晶向中，哪些是滑移面？哪些是滑移方向？问图中情况能否构成滑移系？滑移面(b)(d)滑移方向(a)(b)(d)滑移系(b)(2)孪生孪生：在切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面(孪生面)和晶向(孪生方向)发生

4、切变的变形过程。孪晶：发生切变、位向改变的这一部分晶体。图孪晶中的晶格位向变化2.多晶体的塑性变形各晶体的位向不同。(1)金属晶粒越细，晶界越多，变形抗力越大，金属的强度就越大。晶界阻碍位错运动。细晶粒钢强度高，塑性、韧性也好。(2)晶粒越细，金属的变形越分散，减少了应力集中，推迟裂纹的形成和发展，使金属在断裂前可发生较大的塑性变形，因此使金属的塑性提高。(3)由于细晶粒金属的强度较好，内部缺陷也较少，单位可吸收冲击功变大，所以韧性也较好。图多晶体的塑性变形3.合金的塑性变形固溶体＋弥散的金属化合物（第二相）溶质原子固溶体：形成固溶强化。位错线运动方向

5、⑴塑性变形对金属组织结构的影响4.金属塑性变形后组织和性能的影响①纤维组织形成图变形前后晶粒形状变化示意图②亚结构形成图变形后的亚结构③形变织构形成图形变织构示意图⑵塑性变形对金属性能的影响①加工硬化：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。③塑性变形可以影响金属的物理化学性能。④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。②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。图因织构造成深冲制品的制耳示意图残余应力(residualstress)：第一类

6、：由于金属工件或材料各部分间的宏观变形不均匀而引起的内应力。宏观内应力。第二类：由于晶粒和亚晶粒之间的变形不均匀而引起的内应力。微观内应力。第三类：由于金属在塑性变形中产生大量晶体缺陷造成晶格畸变。晶格畸变内应力。第二节塑性变形后金属在加热时组织和性能的变化图变形金属加热时组织和性能变化示意图塑性变形加热：温度升高，相继发生回复、再结晶和晶粒长大。1.回复回复主要消除残余应力。产生回复的温度：T回复=(0.25～0.3)T熔点2.再结晶(1)再结晶过程及其对金属组织、性能的影响再结晶：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、压扁或破

7、碎的晶粒通过重新生核，长大变成新的、均匀细小的等轴晶，称为再结晶。强度、硬度下降，塑性、韧性提高。(2)再结晶温度影响再结晶温度的因素分析：①预先变形度：金属再结晶前塑性变形的相对变形量。预先变形度越大，金属最低再结晶温度就越低。当预先变形度达到一定大小后，金属最低再结晶温度趋于某一稳定值。②金属的熔点：熔点↑、T再↑。③杂质和合金元素：杂质和合金元素提高再结晶温度。④加热速度和保温时间：加热速度↑，T再↑;保温时间↑，T再↓。T再=(0.35～0.4)T熔点(3)再结后晶粒的晶粒度影响再结晶晶粒度的因素分析：①加热温度：温度↑，晶粒大小↑②预变形度：

8、见图图预先变形度与再结晶粒度的关系临界变形度：使晶粒发生异常长大的变形度。3.晶粒长大二次再结