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1、河北工业大学　材料学院机械工程材料金属的塑性变形与回复再结晶1§2－1金属的性能指标§2－2单晶体的塑性变形§2－3多晶体的塑性变形§2－4塑性变形对材料组织和性能的影响§2－5冷变形金属在加热时组织和性能的变化§2－6金属的热加工与冷加工第二章金属的塑性变形、回复、再结晶与热加工2§2－1金属的性能指标图2－1低碳钢的拉伸曲线一、金属变形的三个阶段1.弹性变形阶段(oa段)当应力<e时发生弹性变形。特点：外力去除后完全恢复原状，应力、应变成正比。即:=E×E-弹性模量,-应变3、塑性变形阶段(cd段)1.当应力s<

2、<b时发生显著但均匀的塑性变形。2.特点：外力去除后部分复原，保留一部分加工硬化。2、屈服阶段(abc段)金属开始显著的塑性变形，除去外力，试样不能恢复原尺寸。材料的力学性能主要包括强度、塑性、硬度、韧性、抗疲劳性和耐磨性等。当≥k后，试样发生“颈缩”，再一分为二，发生断裂。4、断裂阶段(dk段)3二、强度指标1.应力与应变应力－单位面积所承受的载荷。应变－单位长度的伸长量。2.弹性极限－材料发生弹性变形的最大应力值。3.屈服极限－材料发生塑性变形的最小应力值。4．抗拉强度－材料抵抗塑性变形的最大应力值材料抵抗变形和断裂的

3、能力称为材料的强度。通过拉伸试验可以测量以下的强度指标。条件屈服强度42.洛氏硬度－用金刚石圆锥或钢球压头。“HR”表示，HRA-588.4N,HRB-980.7N,HRC-1471N。当HB>450时用洛氏硬度HRC数值表示。如：工具钢的硬度一般为58～64HRC。1.延伸率：断裂后材料的残余总变形量与原始长度之比。2.断面收缩率：断裂后材料的残余面积与原始面积之比3.韧性（冲击韧性）：表示材料在冲击载荷下抵抗变形和断裂的能力。四.硬度指标材料在外力作用下显现出的塑性变形能力称为材料的塑性Ak=mg(H1-H2)，冲击功；S0缺

4、口横截面积硬度：材料抵抗其他硬物压入其表面的能力。布氏硬度－淬火钢球或硬质合金球压入试样，用“HB”表示，单位是MPa，但习惯不标单位。一般机加工硬度为＝220～250HB3.维氏硬度：“HV”，范围0－1000HV。三.塑性指标强度、塑形，与脆性相对5§2－2单晶体的塑性变形单晶体变形有两种方式：滑移和孪生变形滑移变形容易，孪生是更困难的一种变形方式。图2-2滑移变形示意图一.滑移变形1.滑移变形－在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（滑移面）上的一定方向（滑移方向）相对另一部分发生滑移。62.滑移变形的特点(1)晶体滑移

5、只有在切应力的作用下发生。(2)晶体滑移常沿原子的密排晶面和密排晶向发生。滑移面－原子的最密排晶面。滑移方向－原子的最密排方向。FCC的滑移面和滑移方向为：{111}<110>BCC的滑移面和滑移方向为：{110}<111>(3)晶体沿滑移方向滑移，原子移动的距离是原子间距的整数倍。(4)滑移的同时伴有晶体的转动。73.滑移带和滑移系(1)滑移带－晶体滑移后在磨光表面上出现的滑移痕迹。(2)滑移系滑移系＝滑移面数×滑移方向数FCC结构滑移系＝4×3＝12如:（111）和[10]组成一组滑移系BCC结构滑移系＝6×2＝12如:（10

6、）和[111]组成一组滑移系满足：hu+kv+lw=0关系图2-3钢中的滑移带及滑移线示意图滑移系越多，发生滑移的可能性越大，塑性越好。滑移方向对滑移所起的作用比滑移面大，因此面心立方比体心立方塑性好。8表2-1纯金属常见三种晶格的滑移系4.晶体滑移的本质是位错的运动。9孪生变形是更困难的一种变形方式，FCC和BCC的滑移系多，故常以滑移方式变形.只有HCP滑移系少，常以孪生方式变形。图2-4孪生变形示意图二.孪生变形孪生是晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶面(孪生面)产生一定角度的均匀切变(即转动)。通过孪生，孪生面两边的两

7、部分晶体形成镜面对称关系。发生孪生的部分(即切变部分)叫做“孪晶带”，简称“孪晶”。10滑称与孪生的区别4）孪生变形引起很大的晶格畸变，塑性变形量比滑移的小（一般<10%)，但孪生引起晶体位向改变，因而能促进滑移的发生。孪生只在滑移很难进行时才发生，面心立方金属一般不发生孪生。1）滑移变形时，滑移的距离是原子间距的整数倍，晶体的位向不发生变化；孪生变形时，孪晶中相邻原子面的相对位移为原子间距的分数，且孪晶位向发生变化，且与未变形部分形成对称。2）孪生所需临界的切应力比滑移的大得多；3）孪生的变形速度极快，接近声速。11§2－3多晶

8、体的塑性变形实际金属多为多晶体，多晶体是由许多位向不同的小单晶体组成。每一个小单晶体称为一个晶粒，晶粒与晶粒间的界限为晶界。一、多晶体变形有以下特点：1、相邻晶粒的阻碍：多晶体中，晶界两侧晶粒的位向不同，晶体的滑移即位错的滑移不能越过晶界。2、相邻