金属学及热处理 教学课件 作者 杨秀英 第5章.ppt

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1、金属学及热处理沈阳理工大学应用技术学院第5章金属的塑性变形、回复和再结晶§5.1单晶体的塑性变形§5.2多晶体的塑性变形§5.3塑性变形对金属组织和性能的影响§5.4回复和再结晶§5.5金属材料的热塑性变形§5.6金属材料的断裂为什么探讨金属及合金的回复与再结晶?引言金属及合金塑性变形后---(强度也硬度提高,塑性和韧性下降)---加工硬化(轧制、拉拔、挤压等有利）---但对进一步的冷加工带来困难(深冲)为什么学习该部分内容？？金属材料经由铸造（铸锭）--压力加工（型材）金属经冷塑性变形后，内部组织和各项性能均发生相应变化，而且由于位错等结构缺陷密

2、度的增加以及畸变能的升高，使其处于热力学不稳定状态。当变形金属加热时，通过原子扩散能力的增加，有助于促进向低能量状态的转变目的:一方面，可以揭示金属材料强度和塑性变化的实质以探索强化金属材料的方法和途径；另一方面，为工程实际中各种有关塑性变形问题提供重要的参考，为生产实践中确定合适的压力加工工艺和退火工艺提供依据。本章教学目的：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。重点：（1）单晶体、多晶体的塑性变形；（2）塑性变形对金属组织结构和性能的影响；（3）回复与再结晶。再结

3、晶晶粒度的控制；（4）热加工与冷加工的区别。§5.1单晶体的塑性变形滑移孪生单晶体的塑性变形方式主要有两种：一、显微组织的变化滑移：是指在切应力作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）相对于另一部分发生相对滑动位移。滑移面FFFFF（一）滑移的表象一、显微组织的变化滑移线和滑移带示意图一、显微组织的变化（二）滑移的特点滑移是晶体内部位错在切应力作用下运动的结果，只能在切应力作用下发生，不同金属产生滑移的最小切应力(称滑移临界切应力)大小不同，取决于金属原子间的结合力。2)滑移是通过位错的运动来实现的，滑移时晶体的一部分相对于另一

4、部分沿滑移方向位移的距离为原子间距的整数倍。一、显微组织的变化位错运动引起的滑移一、显微组织的变化3)滑移总是沿着晶体中原子密度最大的晶面(密排面)、和其上密度最大的晶向(密排方向)进行。为什么滑移总是沿着晶体中原子密度最大的晶面(密排面)、和其上密度最大的晶向(密排方向)进行？一个滑移面与其上的一个滑移方向组成一个滑移系。一、显微组织的变化(111)110(110)111滑移面滑移方向晶格类型滑移方向110×3111×2滑移面{111}×4{110}×6{0011}×1滑移系数目4×3=126×2=121×3=3一、显微组织的变化

5、滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性就越好。金属塑性的好坏，不仅取决于滑移系的多少，还与滑移面上的密排程度和滑移方向的数目等因素有关。-Fe体心立方晶格金属与面心立方晶格金属（铜、铝、金、银等）的塑性比较？？4)滑移变形时晶体伴随有转动。残余应力孪生在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面(孪生面)和一定的方向（孪生方向）相对于另一部分作均匀地切变，称为孪生孪生与滑移的区别是：（1）孪生只在一个方向上产生切变，是一个突变过程，孪晶的位向将发生变化。孪生所产生的形变量很小，一般不一定是原子间距的整数倍。（2）孪生发生的临界切应力远高于滑移所

6、需的切应力。因为孪生萌发于局部应力集中的地方，且孪生变形较滑移变形一次移动的原子较多。例如镁的孪生临界切应力为5MPa～35MPa，而滑移临界切应力仅为0.5MPa。（3）只有在滑移变形难以进行时，才会产生孪生变形。一些具有密排六方结构的金属，塑性变形常以孪生变形的方式进行；体心立方晶格的金属由于滑移系较多，只有在低温或冲击载荷下才发生孪生变形；而具有面心立方晶格的金属则很少会发生孪生变形。§5.2多晶体的塑性变形三多晶体的塑性变形仍然以滑移或孪生等方式进行但是，多晶体的塑性变形要比单晶体的复杂得多？？三、力学性能的变化多晶体的塑性变形表现出如下特

7、点1.塑性变形过程-不均匀多晶体的塑性变形将会在不同晶粒中逐渐发生，先发生于软位向晶粒，后发展到硬位向晶粒，是一个不均匀的塑性变形过程。四、其它性能的变化2.晶粒间位向差的影响-阻碍滑移3.晶界的影响-阻碍位错运动多晶体中存在大量的晶界，当位错运动到晶界附近时，将受到晶界的阻碍而堆积起来，即形成位错的塞积多晶体各相邻晶粒之间存在位向差，使变形不能同时进行需要足够大的外力，才能使某晶粒发生滑移变形的同时带动或引起其他相邻晶粒发生相应的协调变形若使变形继续进行，则必须增加外力，即晶界使多晶体的塑性变形抗力提高金属的塑性变形抗力，不仅与其原子间的结合力有

8、关，而且与金属的晶粒度有关!!!1)金属的晶粒越细，晶界越多，塑性变形的抗力便越大，强度也越高。(1分）2)金属晶粒越细，