《塑性变形》PPT课件

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1、第四章金属的塑性变形与再结晶[本章内容]1.金属及合金的塑性变形；2.塑性变形对组织和性能的影响；3.变形金属的回复与再结晶；4.金属的热加工。[重点掌握]1.金属的变形及其本质；2.塑性变形对金属材料的组织和性能的影响；3.经冷变形的金属，在加热时的组织和性能的变化；4.内应力的产生及危害。4.1金属的塑性变形塑性变形：外力去除后，永久残留的变形单晶体的塑变的主要形式滑移　　孪晶（一）单晶体金属的塑性变形滑移：在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分产生相对位移，且不破坏晶体内部原子排列规律性的塑变方式。滑移的特点：滑移线和滑移带1.只在切应力作用下发生；2.沿原子密度最

2、大的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）进行；滑移系越多，塑性变形越好3.相对位移量总是该方向上原子间距的整数倍4.滑移伴随着晶体转动；拉伸时,滑移面和滑移方向趋于平行于力轴方向压缩时，滑移面逐渐趋于垂直于压力轴线。5.滑移是通过位错运动来实现的（二）多晶体金属的塑性变形1.与单晶体塑变的异同同：都主要依靠滑移异：存在不同时性，需相互协调2.塑变过程：软取向的晶粒先滑移→晶界处位错塞积→产生应力集中→相邻晶粒滑移∴滑移系数目越多越有利塑变3.晶粒细化：→强度↑，塑韧性↑4.2合金的塑性变形与强化d.化合物 即第二相第二相强化（弥散强化）金属及合金抵抗塑性变形的特性1．金属及合金的

3、强度屈服强度σs越高，其抵抗塑性变形的能力就越高。2.阻碍位错运动的主要因素a.晶界细晶强化b.固溶固溶强化c.位错增加加工硬化（形变强化）网状分布；片状分布，第二相颗粒越细，分布越均匀合金的强度、硬度越高珠光体含1.4%C钢的组织第二相形状、分布网状分布层片状分布4.3塑性变形对金属组织及性能影响4.3.1塑性变形对组织影响1.晶粒变形——纤维组织2.晶粒破碎——亚晶界3.形变织构——择优取向4.3.2塑性变形对性能的影响1.性能具有方向性轴向强度和塑性高于横向2.加工硬化1）加工硬化（形变强化、冷作强化）：随变形量的增加，材料的强度、硬度升高而塑韧性下降的现象。强化金属的

4、重要途径；2）利弊利：材料加工成型的保证。弊：变形阻力提高，动力消耗增大；脆断危险性提高。1.内应力：外力去除后残留于且平衡于金属内部的应力。2.三种σ内：a.宏观σ内,或一类σ内：金属各部位（如表层或心部）变形不均匀所造成的。b.微观σ内,或第二类σ内：晶粒之间或晶内各部分变形不均引起的σ内。c.晶格畸变σ内,或第三类σ内：晶体缺陷引起的。3.σ内对材料影响：a.一类、二类不利，引起金属变形，使耐磨性下降。b.三类，形变亚结构，加工硬化，强化的主要原因。4.消除：去应力退火4.3.3残余内应力（约占变形功的10%）4.4回复与再结晶冷变形在加热时的组织和性能的变化对冷变形金

5、属加热使原子扩散能力增加，金属将依次发生回复、再结晶和晶粒长大1.回复定义在加热温度较低时，由于金属中点缺陷及位错的近距离迁移而引起的晶内某些变化特点组织变化不明显，强度、硬度略有下降，塑性略有提高；但内应力、电阻率等显著下降工业上利用回复现象将冷变形金属低温加热，既稳定组织有保留了加工硬化，这种热处理方法称为去应力退火2.再结晶1）定义冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程冷塑性变形金属加热原子活动能力增大晶粒的形状发生变化2）特点再结晶也是一个晶核形成和长大的过程再结晶前后晶粒的晶格类型和成分完全相同金属的强度、硬度下降，韧性提高，加工硬化消失3）再结晶温度定义发生再结晶的

6、最低温度再结晶在一个温度范围内完成经验公式工业纯金属：T再≈0.4T熔（K）影响因素变形量金属纯度保温时间T再定义：为消除加工硬化而进行的热处理称再结晶退火处。退火温度：T再+100~200℃。再结晶退火的应用：恢复变形能力改善显微组织消除各向异性提高组织稳定性4）再结晶退火再结晶结束后继续升温或保温，晶粒之间便会相互吞并而长大，这一阶段称为晶粒长大。3.晶粒长大4.5金属的热加工1.冷热加工的区别冷变形：金属在再结晶温度以下的变形金属在变形过程中无再结晶现象，变形后的金属具有冷变形强化现象；冷变形的变形程度不宜过大，否则发生破裂；冷变形使金属获得较高的强度、硬度和低粗糙度值

7、冷变形的特点热加工所产生的加工硬化很快被再结晶产生的软化所抵消，因而热加工不会带来加工硬化的效果热变形的特点:热变形：金属在再结晶温度以上的变形变形后，金属具有再结晶组织、而无冷变形强化痕迹；在热变形的情况下，可以以较小的功达到较大的变形；获得具有高性能的细晶粒再结晶组织。2.热加工对金属组织和性能的影响消除铸态金属中的缺陷形成热加工流线（纤维组织）形成带状组织锻造曲轴切削加工曲轴带状组织