金属材料与热处理 教学课件 作者 王晓丽 第5章金属的塑性变形与再结晶.ppt

《金属材料与热处理 教学课件 作者 王晓丽 第5章金属的塑性变形与再结晶.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第五章金属的塑性变形与再结晶《Metallographyandheat-treatment》多媒体教学课件课件制作：王晓丽本章目的：1揭示形变金属在加热过程中组织和性能变化的规律；2揭示再结晶的实质3说明热加工与冷加工的本质区别以及热加工的特点。本章重点：（1）回复与再结晶的概念和应用；（2）临界变形度的概念；（3）再结晶晶粒度的控制；（4）热加工与冷加工的区别；§1金属的塑性变形1、什么是塑性变形?2、金属单晶体的塑性变形3、多晶体金属的塑性变形4、冷塑性变形对金属组织和性能的影响1、塑性变形金属或合金在外力作用下

2、，都能或多或少地发生变形，去除外力后，永远残留的那部分变形叫塑性变形。生产中常利用塑性变形对金属材料进行压力加工。金属的塑性变形可分为：冷塑性变形和热塑性变形。在这章里我们主要讲金属的冷塑性变形。1、塑性变形压力加工方法示意图图3-1压力加工方法2、金属单晶体的塑性变形金属单晶体的塑性变形有“滑移”与“孪生”等不同方式，但一般大多数情况下都是以滑移方式进行的。下面我们具体看一下单晶体塑性变形的基本方式——滑移。1)滑移的表象2)滑移的机理3)晶体的滑移面、滑移方向及滑移系4)晶体在滑移过程中的转动2、金属单晶体的塑性

3、变形1)滑移的表象图3-2滑移1)滑移的表象如果将一个单晶体金属试样表面抛光后，经过伸长变形，再在金相显微镜下观察，可以看到试样表面出现许多条纹，这些条纹就是晶体在切应力的作用下，一部分相对于另一部分沿着一定的晶面（滑移面）和一定的晶向（滑移方向）滑移产生的台阶，这些条纹称为“滑移线”。见图3-2。在更高倍的电子显微镜下观察，一个滑移台阶实际上是一束滑移线群的集合体，称为“滑移带”。同时还能看到滑移带在晶体上的分布是不均匀的。单晶体变形时，滑移只在晶体内有限的晶面上进行，是不均匀的。因此单晶体金属的塑性变形在表面上看

4、出现了一系列的滑移带，其塑性变形就是众多大小不同的滑移带的综合效果在宏观上的体现。锌单晶体拉伸试验图3-3锌单晶体拉伸试验示意图（a）变形前试样（b）变形后试样2)滑移的机理晶体的塑性变形是晶体内相邻部分滑移的综合表现。但晶体内相邻两部分之间的相对滑移，不是滑移面两侧晶体之间的整体刚性滑动，而是由于晶体内存在位错，因位错线两侧的原子偏离了平衡位置，这些原子有力求达到平衡的趋势。当晶体受外力作用时，位错（刃型位错）将垂直于受力方向，沿着一定的晶面和一定的晶向一格一格地逐步移动到晶体的表面，形成一个原子间距的滑移量。一

5、个滑移带就是上百个或更多位错移动到晶体表面所形成的台阶。2)滑移的机理图3-4滑移机理示意图3)晶体的滑移面、滑移方向及滑移系晶体上的滑移带分布是不均匀的，即塑性变形时，位错只沿一定的晶面和一定的晶向移动，并不是沿所有的晶面和晶向都能移动的，这些一定的晶面和晶向分别称为滑移面和滑移方向，并且这些晶面和晶面都是晶体中的密排面和密排方向。因为密排面之间和密排方向之间的原子间距最大，其原子之间的结合力最弱，所以在外力作用下最易引起相对的滑动。不同金属的晶体结构不同，其滑移面和滑移方向的数目和位向不同，一个滑移面和在这个滑移

6、面上的一个滑移方向组成一个“滑移系”。所以不同晶体结构的金属，其滑移系的数目不同，如体心立方12个，面心立方12个，密排六方12，且滑移系的数目越多则金属的塑性愈好，反之滑移系数愈少，塑性不好，且相同滑移系数目相同时，滑移方向数越多，越易滑移，塑性越好。4)晶体在滑移过程中的转动单晶体试样在拉伸实验时（如图3-3），除了沿滑移面产生滑移外，晶体还会产生转动。因为晶体在拉伸过程，当滑移面上、下两部分发生微小滑移时，试样两端的拉力不再处于同一直线上，于是在滑移面上形成一力偶，使滑移面产生以外力方向为转向，趋向于与外力平行

7、的转动。可见在滑移过程中，由于晶体的转动，晶体的位向会发生变化，原来处于软取向滑移系，逐渐转向硬取向，使滑移困难，这种现象“取向硬化”；相反，原来硬取向的滑移系，将逐步趋于软位向，易于滑移，称为“取向软化”。可见在滑移过程中“取向软化”和“取向硬化”是同时进行的。3、多晶体的塑性变形工程上使用的金属材料大多为位向、形状、大小不同的晶粒组成的多晶体，因此多晶体的变形是许多单晶体变形的综合作用的结果。多晶体内单晶体的变形仍是以滑移和孪生两种方式进行的，但由于位向不同的晶粒是通过晶界结合在一起的，晶粒的位向和晶界对变形有很

8、大的影响，所以多晶体的塑性变形较单晶体复杂。1)晶界和晶粒位向的影响2)多晶体金属的变形过程1)晶界和晶粒位向的影响晶界的存在会增大滑移抗力，而且因多晶体中各晶粒晶格位向的不同，也会增大其滑移抗力，因此多晶体金属的变形抗力总是高于单晶体。金属的晶粒愈细，金属的强度便愈高，而且塑性与韧性也较高图3-5拉伸试样变形示意图2)多晶体金属的变形过程多晶