塑性变形与再结晶

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1、第三章金属的塑性变形与再结晶§2.1金属的塑性变形§2.2冷塑性变形对组织和性能的影响§2.3回复与再结晶§2.4金属的热加工了解塑性变形的本质，塑性变形及加热时组织和性能的变化。[目的要求]第一节金属的塑性变形一、金属的变形和断裂弹性变形：在外力去除后，金属的变形可以完全恢复。塑性变形：在外力去除后，金属的变形不能得到完全的恢复，而具有残留变形或永久变形。韧性断裂：有明显的塑性变形过程发生，断口呈纤维状，灰暗无光。脆性断裂：断裂前没有发生明显的塑性变形，断口有闪烁的光泽。第一节金属的塑性变形二、金属单晶体金属的塑性变形单晶体受力后，外力

2、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断裂。只有在切应力的作用下金属晶体才能产生塑性变形。（一）滑移1.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。滑移变形的特点：⑴滑移只能在切应力的作用下发生。外力一定的条件下，滑移面法线与外力F呈45°角时滑移最容易进行。塑性变形有两种形式：滑移和孪生⑵滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。因为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。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

3、排方向。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。滑移系一个滑移面和其上的一个滑移方向构成一个滑移系。滑移带：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。滑移带：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。滑移带和滑移线示意图铜拉伸试样表面滑移带⑶滑移时，晶体两部分的相对位移量是原子间距的整数倍。（4）滑移的同时必然伴有金属的转动①外力错动→力偶使滑移面转动→滑移面∥拉伸轴。②以滑移面的法线为转轴的转动→滑移方向∥最大切应力方向。4.滑移的机理把

4、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实现的。理Cu＝1540N/mm2实Cu＝1.0N/mm2三、多晶体金属的塑性变形实际金属是由不同位向的晶粒组成。㈠晶界及晶粒位向的影响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，从而使金属的塑性变形抗力提高。多晶体塑性变形抗力比单晶体大得多。2、晶粒位向的影响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

5、形，则必以弹性变形来与之协调。这种弹性变形便成为塑性变形晶粒的变形阻力。由于晶粒间的这种相互约束，使得多晶体金属的塑性变形抗力提高。金属的晶粒越细，其强度和硬度越高。因金属晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多；需要协调的具有不同位向的晶粒越多，使金属塑性变形的抗力越高。晶粒大小与金属强度的关系金属的晶粒越细，其塑性和韧性也越高。因晶粒越细，单位体积内晶粒数目越多，参与变形的晶粒数目也越多，变形越均匀，使在断裂前发生较大的塑性变形。强度和塑性同时增加，金属在断裂前消耗的功也大，因而其韧性也比较好。通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、

6、塑性和韧性的方法称细晶强化。㈡多晶体的塑性变形过程首先是处于软位向的晶粒优先发生滑移。当塞积位错前端的应力达到一定程度，加上相邻晶粒的转动，使相邻晶粒中原来处于不利位向滑移系上的位错开始移动，从而使滑移由一批晶粒传递到另一批晶粒。当有大量晶粒发生滑移后，金属便显示出明显的塑性变形。从少量晶粒——大量晶粒不均匀——均匀铜多晶试样拉伸后形成的滑移带第二节塑性变形对组织和性能的影响一、晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性1.晶粒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，晶粒将沿变形方向被拉长

7、为纤维状，形成“纤维组织”。导致各向异性。工业纯铁在塑性变形前后的组织变化5%冷变形纯铝中的位错网(a)正火态(c)变形80%(b)变形40%二、晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化1．加工硬化（形变硬化）（冷作硬化）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。产生加工硬化的原因是：1）随变形量增加，位错密度增加，由于位错之间的交互作用(堆积、缠结等)，使变形抗力增加。2）随变形量增加，亚结构细化。加工硬化在工业生产中的应用：1)加工硬化是强化金属的重要手段之一，尤其对于那些不能以热处理强化的金属和合金更为重

8、要。2)由于加工硬化的存在，使已变形部分发生硬化而停止变形，而未变形部分开始变形。因此，加工硬化使金属的塑性变形更均匀。3)加工硬化可以一定程度上提高构件使用的安全性。4)在金属冷变形加工过程