金属材料与热处理 教学课件 作者 吴惠明 第3章 金属的塑性变形.ppt

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1、知识目标：掌握金属的塑性变形过程了解金属的回复与再结晶过程技能目标：掌握冷塑性变形对金属组织与性能的影响掌握冷、热加工的区分方法以及热加工对金属组织和性能的影响第3章金属的塑性变形第3章金属的塑性变形3-1金属的塑性变形3-2冷塑性变形对金属组织与性能的影响3-3回复与再结晶3-4金属的热加工3.1.1单晶体的塑性变形3.1.2多晶体的塑性变形3.1金属的塑性变形塑性变形是指当外力大于该金属的屈服强度，金属所产生的变形，外力去除后变形并不消失，这种变形称为塑性变形。金属塑性变形的抗力，通常用屈服强度ReL表示。塑性是指金属能产生永久变形的能力，通常用

2、断后伸长率A或断面收缩率Z表示。3.1金属的塑性变形3.1.1单晶体的塑性变形金属单晶体的塑性变形主要以滑移方式进行。滑移：（1）当无外力时，晶格正常排列。（2）外力作用使原子离开平衡位置，晶格变形。（3）当剪应力足够大，沿晶面移动一个或几个原子距离。3.1.1单晶体的塑性变形单晶体的滑移滑移只能在切应力的作用下产生。3.1.1单晶体的塑性变形实际上滑移是借助位错的移动来实现的。1.多晶体与单晶体塑性变形相比：晶界阻碍滑移，使变形抗力增大。2.晶粒细化：晶粒愈细，晶界面积愈大，变形抗力愈大，强度愈高，且塑性、冲击韧性愈好。3.1.2多晶体的塑性变形3

3、.1.2多晶体的塑性变形晶界对塑性变形的影响3.2冷塑性变形对金属组织及性能的影响3.2.1冷塑性变形对金属组织的影响3.2.2冷塑性变形对金属性能的影响3.2.3冷变形强化在生产中的影响3.2.1冷塑性变形对金属组织的影响1.显微组织的变化（纤维组织形成）多面体变为扁平形或长条形，变形量很大时，晶界变得模糊不清。冷塑性变形前后晶粒变形情况2.亚晶粒的细化使金属的变形抗力显著升高，产生加工硬化。3.2.1冷塑性变形对金属组织的影响3．残余应力金属在塑性变形中，外力所作的功大部分转化为热能，还有一小部分保留在金属内部，产生晶格畸变，形成残余内应力。3.

4、2.2冷塑性变形对金属性能的影响加工硬化：金属发生塑性变形时,随冷变形程度的增大，其强度和硬度显著提高，而塑性和韧性明显下降的现象称为加工硬化。3.2.3冷变形强化在生产中的影响1．利用加工硬化的方法可提高金属材料的强度。2．对于一些不能用热处理方法来强化的金属，如铝、铜、某些不锈钢等，采用加工硬化方法来提高其强度。3．加工硬化也是某些工件或半成品能够拉伸或冷冲压加工成形的重要基础。4．使金属在塑性变形过程中变形抗力逐渐增加，以致丧失继续塑性变形的能力。加工硬化3.3回复与再结晶3.3.1回复3.3.2再结晶3.3.3晶粒长大3.3.1回复所谓回复，

5、是指将冷变形金属加热到不高的温度，变形金属的显微组织无显著变化，晶粒仍保持纤维状或扁平状的变形组织的阶段。位错和点缺陷大大减少，内应力显著降低，力学性能变化不大。工业上利用回复过程对冷塑性变形金属进行去应力退火来降低残余应力，保留加工硬化效果。3.3.2再结晶变形后金属在较高温度加热时，由于原子扩散能力增大，变形和破碎的晶粒通过重新生核、长大变成新的均匀、细小的等轴晶粒，晶格类型不变，该过程称为再结晶。再结晶使塑变后金属的强度和硬度明显降低，塑性和韧性大大提高，残余应力完全消除，加工硬化现象被消除。变化应用工业上利用再结晶过程对变形后金属进行再结晶退

6、火来消除加工硬化现象，恢复金属的塑性和韧性，以利于后面的变形加工。金属的再结晶过程是在一定的温度范围内进行的。能进行再结晶的最低温度称为再结晶温度（T再）。3.3.2再结晶再结晶温度（T再）与金属的变形程度有关。金属的变形程度越大，再结晶温度越低。对于工业纯金属（＞99.9%），其再结晶温度与熔点的关系可按下列经验公式计算：T再=（0.35～0.4）T0式中T再——金属的再结晶温度，K；T0——金属的熔点，K。3.3.3晶粒长大再结晶完成后得到细小而均匀的等轴晶粒，若继续升高加热温度或延长保温时间，晶粒将以相互吞并的方式长大，这种现象称为晶粒长大。晶

7、粒粗大会使金属的强度、塑性和韧性降低，应注意避免。黄铜再结晶后晶粒长大回复、再结晶、晶粒长大过程冷变形金属组织随加热温度及时间变化：3.4.1热加工与冷加工的区别3.4.2热加工对金属组织和性能的影响3.4金属的热加工3.4金属的热加工3.4.1热加工与冷加工的区别热加工：在金属再结晶温度以上的加工变形称为热加工；主要用于截面尺寸较大、变形量较大的金属制品及半成品，以及硬脆性较大的金属材料的变形；冷加工：在金属再结晶温度以下的加工变形称为冷加工；适用于截面尺寸较小、加工精度和表面光洁度要求较高的金属制品。区分热加工与冷加工的界限是金属的再结晶温度：热

8、加工3.4.1热加工与冷加工的区别冷加工3.4.1热加工与冷加工的区别3.4.2热加工对金属组织和性能的影响