金属的塑性变形和再结晶R

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1、第二章金属的塑性变形和再结晶工业上的金属材料大多数要在浇注为铸锭后经过冷热压力加工而发生塑性变形后再使用。铸态金属：铸件铸锭（组织粗大、不均匀、不致密、偏析）原因：改变外形焊合孔洞晶粒细化零件毛坯型材。可塑性压力加工（水压机、锻打、轧制）加热再结晶改善晶粒的大小、形态、分布等改善性能─→§2-1金属的塑性变形1、单晶拉伸试验一、　单晶体金属的塑性变形单晶体抛光表面出现相互平行斜线。说明晶面之间相对运动，塑性变形是通过“滑移”完成的。PP单晶体表面出现相互平行的斜线且与外力成45°。滑移：晶

2、体的一部分对于另一部分沿一定晶面发生相对滑动，滑移结果晶体发生塑性变形。2、滑移过程分析(1)外力（P）分解为正应力（）和切应力（）。正应力引起弹性变形，而不能造成塑性变形。正应力超过原子间结合力时晶体发生断裂。PPPPP：载荷：正应力：切应力(2)切应力作用下晶面相对位移，外力去除后位移不能恢复。塑性变形只能在切应力（）作用下才能发生。滑移通常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。(4)金属晶体中的滑移总是沿着一定的晶面和晶向发生的滑移面：发生滑移的晶面就是“滑移面”；滑移方向：发生滑移的晶向

3、就是“滑移方向”。(3)塑性变形后的晶体，在显微镜下观察时，就能发现在晶粒内部出现一些线条，称为，用电子显微镜进一步观察，就会发现这些滑移带都是由许多密集的﹑更细的线条组成，这种线条称为。滑移带滑移线200Å“滑移线”“滑移带”（A）体心立方晶格滑移系：6×2=12滑移面：{110}6个滑移方向：<111>2个。(5)滑移系：一个滑移面和其面上的一个滑移方向的组成称为“滑移系”（B）面心立方晶格滑移系：4×3=12滑移面：{111}4个滑移方向：<110>3个{110}<111><110>{111}3、三种典型金属晶

4、格的滑移系（C）密排六方晶格滑移系：1×3=3滑移面：六方底面１个滑移方向：底面对角线３个临界切应力（c）：能够发生滑移的最小切应力叫做为)。当切应力（）满足c时滑移才能发生。铜的滑移临界切应力：理论计算1500Mpa实际测试1MPa4、滑移机理滑移是由于滑移面上的位错运动造成的。位错运动造成滑移示意图二、多晶体金属的塑性变形1、多晶体和单晶体对比试验2、两个晶粒试样拉伸（一）多晶体拉伸试验（二）塑性变形影响因素1、晶界对塑性变形的影响晶界处原子排列不规则晶格畸变严重，位错运动受到阻——强度、硬度提高；晶粒细，

5、变形均匀，减少应力集中，推迟裂纹发生和发展——塑性、韧性好。∴晶粒越细，强度、硬度越高，塑性、韧性越好。通过压力加工和热处理细化晶粒，是工业上重要金属强化手段。——“细晶强化”。三、冷塑性变形对金属组织和性能的影响2、晶粒取向对塑性变形的影响某些取向合适的晶粒，其分切应力有可能先满足的临界切应力条件而产生滑移。这些晶粒的取向称为“软位向”反之谓“硬位向”。多晶体的塑性变形总是逐批滑移，从不均匀变形逐步发展到比较均匀的变形。软位向硬位向接近45度的位向为软位向接近0度与90度的位向为硬位向（一）机械性能的变化－加工硬化经过

6、冷态下塑性变形之后的金属的机械性能发生很大的变化，。加工硬化：经过冷态下塑性变形之后，金属的强度和硬度随变形量的增加而增加，同时塑性却随之降低，这种现象叫做“加工硬化”或“冷作硬化”。除了机械性能的变化，金属材料的理化性能也有所变化。例：冷拉钢丝及弹簧。强度提高，塑性降低(二）物理性能变化例：金属的电阻有所增大，抗蚀性降低。（三）显微组织的变化晶粒沿加工方向拉长。金属性能强度和塑性纵向远大于横向。1、晶粒形态变化位错在晶界附近堆积并相互缠结，使晶粒破碎转变成亚晶粒结构。2、亚结构形成当变形量非常大时，晶粒拉长严重变为纤维

7、状。这种纤维状组织称为织构。织构产生各向异性，导致“制耳”。（但有时也可利用：如变压器芯）3、产生织构注意：这种各向异性，是伪各向异性。是多晶粒的位向趋同造成的。（四）出现残余内应力塑性变形不均匀导致产生平衡于金属内部的应力。外力的变形功〉90％→热，〈10％的功→内应力。有三种内应力。1、第一种残余内应力——宏观内应力由而晶粒之间或晶粒内部不同区域间的变形量不同而产生。2、第二种残余内应力——显微内应力由位错等晶格缺陷在塑性变形过程中的大量增加引起缺陷附近晶格畸变会而产生（占总内应力的大部分）。3、第三种残余内应力——

8、晶格畸变应力由表层与心部的变形量不同会而形成。残余应力的作用：第一、第二内应力引起金属宏观变形或开裂；第三内应力使强度增加。都使脆性上升，理化性能下降。§2-2冷加工金属在加热时的变化对于冷加工后的金属，由于10%的变形能储存在金属中，在加热时，随着温度的升高，原子活动能力提高，在变形能的作用下，就要发生组织和性能的