金属的塑性变形与再结晶课件.ppt

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1、第五章金属的塑性变形与再结晶第一节金属的塑性变形第二节塑性变形对组织和性能的影响第三节回复与再结晶第四节金属的热变形第五节提高金属塑性变形的抗力一、单晶体的塑性变形第一节金属的塑性变形塑性变形的形式：滑移和孪生。金属常以滑移方式发生塑性变形。1、滑移——晶体在切应力的作用下，一部分沿一定晶面（滑移面）和一定晶向（滑移方向）相对于另一部分的位移单晶体受力后，外力在任何晶面上都可分解为正应力和切应力。正应力只能引起弹性变形及解理断裂。只有在切应力的作用下金属晶体才能产生塑性变形。外力在晶面上的分解

2、切应力作用下的变形锌单晶的拉伸照片滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大。体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格{110}{111}{110}{111}晶格滑移面滑移方向滑移系三种典型金属晶格的滑移系因而金属的塑性，面心立方晶格好于体心立方晶格,体心立方晶格好于密排六方晶格。多脚虫的爬行滑移的机理把滑移设想为刚性整体滑动所需的理论临界切应力值比实际测量临界切应力值大3-4个数量级。滑移是通过滑移面上位错的运

3、动来实现的。刃位错的运动2、孪生——指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分所发生的切变。发生切变的部分称孪生带或孪晶，沿其发生孪生的晶面称孪生面。孪生的结果使孪生面两侧的晶体呈镜面对称。孪晶组织孪生示意图与滑移相比：孪生使晶格位向发生改变；所需切应力比滑移大得多,变形速度极快,接近声速;孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距.密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。体心立方晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。面心立方晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现有孪晶存在，这是

4、由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的，称退火孪晶。奥氏体不锈钢中退火孪晶钛合金六方相中的形变孪晶二、多晶体的塑性变形1、晶界和晶粒位向差的影响（1）晶界的影响位错运动到晶界处受到阻碍→塞积→增加外力→变形抗力提高。（晶界附近晶格排列紊乱，杂质原子较多，增大晶格畸变）（2）晶粒位向的影响由于各相邻晶粒位向不同，当一个晶粒发生塑性变形时，为了保持金属的连续性，周围的晶粒若不发生塑性变形，则必以弹性变形来与之协调。这种弹性变形便成为塑性变形晶粒的变形阻力。由于晶粒间的这种相互约束，使得多晶体金

5、属的塑性变形抗力提高。（3）晶粒大小对金属力学性能的影响金属的晶粒越细，其强度和硬度越高——细晶强化因为金属晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多；需要协调的具有不同位向的晶粒越多，使金属塑性变形的抗力越高。晶粒大小与金属强度关系金属的晶粒越细，其塑性和韧性也越高。应变应力塑性材料脆性材料晶粒越多，变形分散在更多的晶粒内进行，且每个晶粒中塞积的位错少，由应力集中导致的开裂机会减少，可承受更大的变形量，表现出高塑性。细晶粒材料中，应力集中小，裂纹不易萌生；晶界多，裂纹扩展曲折，在断裂过程中可吸收较

6、多能量,表现高韧性。2、多晶体金属的塑性变形过程多晶体中首先发生滑移的是滑移系与外力夹角等于或接近于45°（软位向）的晶粒。晶粒分批进行位向转化的过程：软位向首先变形→晶粒转动→位向由软变硬→中断滑移→薄弱处在正应力下断裂特点：不同时性、协调性、不均匀性铜多晶试样拉伸后形成的滑移带σσ一、产生纤维组织第二节塑性变形对组织和性能的影响原来的等轴晶粒沿变形方向被拉长当变形量很大时，晶粒变成纤维状（纤维组织），各向异性。铜经不同程度冷轧后的光学显微组织30%压缩率（3000×）50%压缩率（300

7、0×）99%压缩率（3000×）二、产生加工硬化——随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象冷塑性变形与性能关系产生加工硬化的原因是:随变形量增加,位错密度增加，由于位错之间的交互作用(堆积、缠结)，使变形抗力增加.加工硬化是强化金属的重要手段之一，对于不能热处理强化的金属和合金尤为重要。位错密度与强度关系三、产生变形织构由于多晶体晶粒的转动，当塑性变形达到一定程度（70~90%以上）时，会使绝大部分晶粒的某一位向与变形方向趋于一致，这种现象称织构或择优取向。形变织构的优缺

8、点？板织构丝织构形变织构示意图各向异性导致的铜板“制耳”有无问题四、产生残余内应力——由于金属内部各区域变形不均匀性以及相互之间牵制作用而残余在内部的应力塑性变形功转化：90％热＋10％内应力变形金属的残余内应力类型第一类内应力（宏观内应力）第二类内应力（微观内应力）第三类内应力（晶格畸变应力）数额～0.1%1～2%>90%原因表面与心部变形量不同晶粒或亚晶粒之间变形不均匀变形产生大量位错、空位等缺陷影响产生工件的变形产生微裂纹强、硬度↑，塑性、抗腐蚀性↓危害？消除？一、冷变形金属加热时组织和性