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PlasticdeformationandRecrystallization压力加工：塑性变形过程不可恢复的变形，如把钢锭锻造、挤压、扎制、拉拔成各种型钢，钢板、钢管、钢丝或其他零件等。压力加工的目的：1)使钢材或零件获得规定的形状和尺寸。2）改变钢的组织和性能。123一、金属单晶体的塑性变形4塑性变形的基本方式：滑移滑移变形的特点：（1）滑移在切应力作用下产生（2）滑移沿原子密度最大的晶面和晶向发生（3）滑移时两部分晶体的相对位移是原子间距的整数倍（4）滑移的同时伴随着晶体的转动

2、51.单晶体拉伸时的塑性变形：6滑移带和滑移线的示意图：72.滑移的机理：刚性滑动：8刃型位错移动产生滑移：910高温合金中位错线的TEM照片：11二、金属多晶体的塑性变形与单晶体比较并无本质上的区别，即每个晶粒的塑性变形仍然以滑移等方式进行。多晶体与单晶体的结构差异：晶界、每个晶粒中晶格位向不同。12（1）晶界和晶粒位向对滑移的影响晶界是相邻晶粒的过渡区;原子排列比较紊乱;常常有杂质集中于此，位错运动→位错的塞积→使变形难以继续进行，必须增加外力，导致塑性变形抗力提高。13各个晶粒的位向不同，导致：在外力作

3、用下，存在：软位向晶粒硬位向晶粒。软位向晶粒的滑移，必然受到周围的硬位向晶粒的约束，造成变形不协调。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。14（2）细晶强化多晶体金属中存在的晶界和晶粒间的位向差，使得多晶体金属的塑性变形抗力提高。晶粒越细小，晶界越多，晶粒间相互约束也越大，其强度和硬度就越高。金属的晶粒细化，不仅可以提高强度，而且可以改善其塑性和韧性。这是因为晶粒越细，单位体积内晶粒的数目越多，在同样的变形量下同时参与变形的晶粒数目也越多，变形越均匀，而不易造成局部应力集中，推迟了裂纹的形成

4、和发展。因而断裂前可以承受较大的塑性变形量，并且具有较高的抗冲击载荷的能力，这使得金属的塑性和韧性都有所提高。通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性的方法叫做细晶强化。15三合金的塑性变形与强化合金中存在晶格畸变，使其性能显著变化。根据合金的组织可将其分为单相固溶体和多相混合物两大类。在这两种不同情况下，合金元素对塑性变形的影响也不相同。16（1）单相固溶体的塑性变形与固溶强化单相固溶体合金的组织与纯金属比较相似，所以其塑性变形过程也与多晶体纯金属相似。固溶体中的溶质原子，使其塑性变形抗力增加，强

5、度和硬度提高，而塑性、韧性有所下降，这种现象称为固溶强化。固溶强化是提高金属材料性能的一个重要途径，如在碳钢中加入能溶入铁素体的Mn、Si等合金元素，即可使其机械性能明显提高。17固溶强化的主要原因：一是溶质原子的溶入使固溶体的晶格发生畸变，对在滑移面上运动的位错有阻碍作用；二是在位错线上偏聚的溶质原子对位错的钉扎作用，使运动位错受阻，因而提高了固溶体的变形抗力。18（2）多相合金的塑性变形与弥散强化多相合金也是多晶体。它们的差别在于：多相合金中有些晶粒是另一相，有些界面是相界面。多相合金的塑性变形除与固溶体

6、基体密切相关以外，还与第二相的性质、形状、大小、数量及分布状况等有关，在塑性变形时甚至起着决定性的作用。19当第二相在晶界上呈网状分布时，对强度和塑性都不利；在晶内呈片状和层状分布时，可提高强度和硬度，但会降低塑性和韧性镁合金中的网状共晶体T8中的珠光体20在晶内呈弥散质点分布时，虽塑性、韧性稍会降低，但可显著提高强度和硬度，而且质点越细、越多，合金的强度、硬度越高。这种合金强化方法称为弥散强化或沉淀强化，它也是合金的主要强化方法之一。21四塑性变形对组织和性能的影响1．塑性变形对金属显微组织的影响外形发生变

7、化22内部的晶粒形状被拉长或压扁。当变形量很大时，晶粒将被拉长成纤维状，晶界变得模糊不清。此时，金属的性能将会有明显的各向异性，如纵向的性能明显优于横向。23使晶粒内部的亚结构发生变化，使晶粒破碎成亚晶粒。这是因为塑性变形会促使晶体内部的位错发生增殖和缠结，进而使各晶粒破碎成细碎的亚晶粒。242．形变织构的产生当金属的变形量很大时，由于晶体的转动，使多晶体中原为任意取向的各个晶粒会逐渐调整其取向而彼此趋于一致。这种由于塑性变形的结果而使晶粒具有择优取向的组织叫做“形变织构”。25当出现织构以后，多晶体金属就表

8、现出一定程度的各向异性，这对材料的性能和加工工艺有很大的影响。例如当用有织构的板材冲压杯状的薄壁零件时，容易产生所谓的“制耳”现象，使边缘不齐，厚薄不均。但织构有时也有有利的一面，比如用有织构的硅钢片制作变压器铁芯具有更高的导磁率。263．塑性变形对金属性能的影响在塑性变形的过程中，随着金属内部组织的变化，金属的性能也将产生变化。随着变形程度的增加，金属的强度、硬度提高，而塑性、韧性下降，这一现象称