第五章金属的塑性变形与再结晶.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塑性变形：外力去除后永久残留的变形，塑性是材料断裂前变形的能力实际生产中，有的是直接利用塑性变形对材料进行加工（如锻、轧、拉拔、挤压），有的是力求避免或减少塑性变形（如铸造、焊接、热处理）。第一节金属的塑性变形单晶体受力后，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。一、单晶体金属的塑性变形外力在晶面上的分解切应力作用下的变形锌单晶的拉伸照片第一节金属的塑性变形㈠滑移滑移是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相

2、对于另一部分发生滑动位移的现象。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。第一节金属的塑性变形⑴滑移只能在切应力的作用下发生。产生滑移的最小切应力称临界切应力1、滑移变形的特点（难点）第一节金属的塑性变形⑵滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。因为原子密度最大的晶面和晶向之间原子间距最大，结合力最弱，产生滑移所需切应力最小。沿其发生滑移的晶面和晶向分别叫做滑移面和滑移方向。通常是晶体中的密排面和密排方向。一个滑移面和其上的一个滑移方向构成一个滑移系。体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格{110}{111}{1

3、10}{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第一节金属的塑性变形滑移系越多，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。面心立方晶格＞体心立方晶格＞密排六方晶格Cu、AlFeMg、Ti、Zn第一节金属的塑性变形⑶滑移时，晶体两部分的相对位移量是原子间距的整数倍。滑移的结果在晶体表面形成台阶，称滑移线，若干条滑移线组成一个滑移带。第一节金属的塑性变形铜拉伸试样表面滑移带滑移带第一节金属的塑性变形⑷滑移的同时伴随着晶体的转动第一节金属的塑性变形多脚虫的爬行2、滑移的机理把滑移设想为刚

4、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。实际上，滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的。第一节金属的塑性变形晶体通过位错运动产生滑移时，只在位错中心的少数原子发生移动，它们移动的距离远小于一个原子间距，因而所需临界切应力小，这种现象称作位错的易动性。第一节金属的塑性变形㈡孪生孪生是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。孪生面孪生带第一节金属的塑性变形孪生的结果使孪生面两侧的晶体呈镜面对称。孪晶组织第一节金属的塑性变形与滑移相比：孪生使晶格位向发生改变；所需切应力比滑移大得多，变形

5、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，这是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的。第一节金属的塑性变形二、多晶体金属的塑性变形㈠晶界及晶粒位向的影响1、晶界的影响当位错运动到晶界附近时，受到晶界的阻碍而堆积起来，称位错的塞积。要使变形继续进行，则必须增加外力，从而使金属的变形抗力提高。（晶界强化）单个晶粒变形与单晶体相似，多晶体变形比单晶体复杂

6、。空隙重叠第一节金属的塑性变形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，使得多晶体金属的塑性变形抗力提高。第一节金属的塑性变形㈡多晶体金属的塑性变形过程多晶体中首先发生滑移的是位向处于有利于变形的晶粒。当塞积位错前端的应力达到一定程度，加上相邻晶粒的转动，使相邻晶粒中原来处于不利位向滑移系上的位错开动，从而使滑移由一批晶粒传递到另一批晶粒，当有大量晶粒发生滑移后，

7、金属便显示出明显的塑性变形。铜多晶试样拉伸后形成的滑移带σσ第二节塑性变形对金属组织和性能的影响（重点）一、塑性变形对组织结构的影响金属发生塑性变形时，不仅外形发生变化，而且其内部的晶粒也相应地被拉长或压扁。当变形量很大时，晶粒将被拉长为纤维状，晶界变得模糊不清。第二节塑性变形对金属组织和性能的影响工业纯铁在塑性变形前后的组织变化(a)正火态(c)变形80%(b)变形40%第二节塑性变形对金属组织和性能的影响由于晶粒的转动，当塑性变形达到一定程度时，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。形变织构使

8、金属呈现各向异性，在深冲零件时，易产生“制耳”现象，使零件边缘不齐，厚薄不匀。但织构可提高硅钢片的导磁率。板织构丝织构形变织构示意图各向异性导致的铜板“制耳”有无第二节塑性变形对金属组织和性能的影响二、加工硬化随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提