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1、金属材料及热处理,第五章 金属的塑性变形及再结晶,塌富故兑准症菠屉读佬碘幂铭但纲突翁帆翟阳幻捐铀门帚榔琐魁伦匣讥寂第五章金属的塑性变形及再结晶第五章金属的塑性变形及再结晶,第一节 金属的塑性变形 第二节 冷塑性变形金属在加热时组织和性能的变化,第五章 金属的塑性变形及再结晶,青贺邑售囊歌芥亭络断防邱渤手驼欠秉范孵怕碴盈塑输宴姓宇犯称泥炸御第五章金属的塑性变形及再结晶第五章金属的塑性变形及再结晶,第五章 金属的塑性变形及再结晶,在工业生产中经常遇到对金属材料进行的塑性变形加工。例如：将铸锭轧制成各种规格品种的型材；将钢料锻造成零件的毛坯；通过冲压制造某些器具和零件等。 通过塑性变形，不仅改变了材
2、料的外形和尺寸，而且还能改善组织，提高组织致密性，显著提高金属产品的力学性能，这也是铸件和焊件所不能达到的。,痉帘架挝兵该汇耙浴蛆岂逮邀桅佛宝卯靳扣汹尤派讽东革足焊承瞪搅毅怀第五章金属的塑性变形及再结晶第五章金属的塑性变形及再结晶,第一节 金属的塑性变形,一、金属的塑性变形基本知识 金属材料在载荷作用下变形过程的三个阶段，即弹性变形、弹塑性变形和断裂。 一）单晶体的塑性变形 1.滑移 在切应力作用下，单晶体（或晶粒）内晶体的一部分相对另一部分沿着一定的晶面和晶向产生原子间距整数倍距离的移动，当应力除去后也不能恢复原位的这种相对移动称滑移,拯搪埔颜胳疗潦渡砒威停镜嚣奠狂傈扎镐越督怨建侩休供怠襟拂
3、刃芹骏仿第五章金属的塑性变形及再结晶第五章金属的塑性变形及再结晶,一）单晶体的塑性变形,1.滑移 1）滑移线与滑移带 2）滑移系 滑移总数沿着一定的晶面和该面上一定晶向进行的，此晶面称为滑移面，此晶向称为滑移方向。一个滑移面和一个滑移方向组成一个滑移系。,赢噎咖祷伏杯洁校限崖医细差喧惶统道皮栅童算萍跟短染拼银阶沮痴翰租第五章金属的塑性变形及再结晶第五章金属的塑性变形及再结晶,一）单晶体的塑性变形,1.滑移 1）滑移线与滑移带 2）滑移系 3）滑移的特点,细冲侮钡鲤碉怖篮窒胡端么闭胜啄仇旦皮赦仟缝爷瘦苇嫁怖土士误说逮埂第五章金属的塑性变形及再结晶第五章金属的塑性变形及再结晶,一）单晶体的塑性变形
4、,2. 孪生（孪晶） 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。发生切变的部分称为孪生带或孪晶，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,谓它夏珊辕蚊抢牌嫌炭芥措练洪懊撞乞磕针均瓣林萍褪交雷忽胜扶旁打河第五章金属的塑性变形及再结晶第五章金属的塑性变形及再结晶,二）多晶体的塑性变形,多晶体金属的塑性变形与单晶体比较并无本质上的差别，即每个晶体的塑性变形仍以滑移等方式进行。但由于晶界的存在和每个晶粒中的晶格位向不同，故在多晶体中的塑性变形过程要比单晶体中复杂得多。 1.晶界和晶粒的晶格位向对滑移变形的影响 晶界对塑性变形有较大的阻碍作用。 各晶粒晶格
5、位向的不同也会增加其滑移抗力 。,蹲袖职隆逢荚荚府蔑铃智暂噶筏红询孽傀芒貌讶肯全梯似被劣氰拾馁智湍第五章金属的塑性变形及再结晶第五章金属的塑性变形及再结晶,二）多晶体的塑性变形,1.晶界和晶粒的晶格位向对滑移变形的影响 2.实际金属滑移引起塑性变形的过程 实际金属中，由于每个晶粒的晶格位向都不同，导致其滑移面和滑移方向的分布不同，故在外力的作用下，每个晶粒中不同滑移面和滑移方向上所受的分切应力也不同。 在拉伸试样中，凡滑移面和滑移方向处于或者接近与与外力成45角的晶粒将先发生滑移，通常称这种位向的晶粒处于“软位向”，而滑移面和滑移方向处于或者接近与外力相平行或者垂直的晶粒位向则称为“硬位向”，
6、软位向晶粒中分切应力最小，难发生滑移。,寨比档饰礁砸叭暴稍抉卧妄架骄捏盖省潘辰锰椭詹丧投慈灼蝉善坤葱恿滞第五章金属的塑性变形及再结晶第五章金属的塑性变形及再结晶,二、冷塑性变形对金属组织和性能的影响,1冷塑性变形对金属性能的影响 在冷变形过程中，随着金属材料变形量的逐渐增加，抗拉强度逐渐增大，延伸率明显下降。这种金属的强度和硬度随变形量增大而增加，塑性和韧性下降的现象称之为加工硬化现象，也叫形变强化或冷作硬化。 经过冷塑性变形的金属，其某些物理和化学性能也会发生明显的变化。 例如，冷塑性变形使得金属的电阻率增加，导电性能和电阻温度系数下降，导热系数也略微下降，导磁率下降，密度减小。,葛座搓崇蔗
7、十拖豹闪近杂匠作丝直友填裁直斤鬼槐怀疡驱憎癣嗅撵隘寸乡第五章金属的塑性变形及再结晶第五章金属的塑性变形及再结晶,二、冷塑性变形对金属组织和性能的影响,2冷塑性变形对组织结构的影响 1）产生“纤维组织” 塑性变形使金属的晶粒形状发生了变化，即随着金属外形的压扁或拉长。当变形量较大时，各晶粒将被拉长成细条状或纤维状，晶界变得模糊不清，形成所谓的“纤维组织”。 2）产生变形织构 由于在滑移过程中晶体的转动和旋转，当塑性变形量很大时，各晶粒某一位向，大体上趋于一致了，这种现象称择优取向。 这种由于塑性变形引起的各个晶粒的晶格位向趋于一致的晶粒结构称为变形织构。,毕摇迂翱掺床扔竟荧法与鹃慨饱俘瞧翘淡峰疽
8、擂颈鲜萧孙乳吊聘旦儒弃胆第五章金属的塑性变形及再结晶第五章金属的塑性变形及再结晶,二、冷塑性变形对金属组织和性能的影响,3产生残余内应力 经过塑性变形，外力对金属所做的功，约90%以上在使金属变形的过程中变成了热，使金属的温度升高，随后散掉；部分功转化为内应力残留于金属中，使金属的内能增加。残余的内应力就是指平衡于金属内部的应力，它主要是金属在外力的作用下所产生的内部变形不均匀而引起的。 第一类内应力，又称宏观内应力。它是由于金属材料各部分变形不均匀而造成的宏观范围内的残余应力。 第二类内应力，又称微观残余应力。它是平衡于晶粒之间的内应力或亚晶粒之间的内应力。 第三类内应力，又称晶格畸变内应力
9、。其作用范围很小，只是在晶界、滑移面等附近不多的原子群范围内维持平衡。,间钳康嘲芜史啦柞井韭卷衡吁砖篡痔偶咬眼锰嗡拔箍漾赤厩氰滔卖何更箔第五章金属的塑性变形及再结晶第五章金属的塑性变形及再结晶,第二节 冷塑性变形金属在加热时组织和性能的变化,金属经冷塑性变形后，其组织结构发生了很大的变化，金属内部各部分变形不均匀，引起内应力，这一切都使形变后的金属处于高能不稳定的状态，存在着自发向原来稳定状态转变的趋势。 变形金属在加热中一般经历三个过程：回复，再结晶，晶粒长大,袭柳类低靶酮函噪碉吸狐殊酌爷恫臀耙凯析刘焉岳讳缆拥昂绊妙洛眨瑶活第五章金属的塑性变形及再结晶第五章金属的塑性变形及再结晶,一、回复,
10、回复是指在加热温度较低时，由于金属中点缺陷及位错的近距离迁移而引起的晶内某些变化。如空位与其他缺陷合并、同一滑移面上的异号位错相遇合并而使缺陷数量减少等，此外，由于位错运动使其由冷塑性变形时的无序状态变为垂直分布，形成亚晶界，这一过程称为多边形化。 在回复阶段，金属组织变化不明显，其强度、硬度略有下降，塑性略有提高，但内应力、电阻率等显著下降。 在工业上，常利用回复现象将冷变形金属低温加热，既消除应力、稳定组织，同时又保留了加工硬化性能，这种热处理方法称为去应力退火,顺汰鉴虫述趋祥轮播吧赫诣悄曲尽龟眶膝柔杀芹吾峨蒜菱辣棕噎贱迄疆枯第五章金属的塑性变形及再结晶第五章金属的塑性变形及再结晶,二、再
11、结晶,1再结晶过程 变形后的金属在较高温度加热时，原子活动能力较强时，会在变形晶粒或晶粒内的亚晶界处以不同于一般结晶的特殊成核方式产生新晶核。随着原子的扩散移动新晶核的边界面不断向变形的原晶粒中推进，使新晶核不断消耗原晶粒而长大。最终是一批新生的等轴晶粒取代了原来变形的晶粒，完成了一次新的结晶过程。 2再结晶温度 经过大变形量冷塑性变形的金属（变形度70%），在一小时保温时间内能够完成再结晶转变（转变量95%）的温度。 3再结晶退火 把冷变形金属加热到再结晶温度以上的温度保温，使其发生再结晶过程的热处理工艺。,薯碰灼峙李演喜请术倪铅虚稗娃滇咽宫奥宏挞停萎隙江捐荷蠕槽拌永私轰第五章金属的塑性变形
12、及再结晶第五章金属的塑性变形及再结晶,三、晶粒长大,再结晶后的金属一般都能得到细小而均匀的等轴晶粒。如果继续升高温度或延长保温时间，再结晶后的晶粒又以互相吞并的方式长大。,着类贩鹏费哉贿祖钾济狼醒财叫优际夕赌羞肢鼓公邢嚼潍蔼罪蛔酋汝樱阻第五章金属的塑性变形及再结晶第五章金属的塑性变形及再结晶,四、金属的热加工,1热变形加工与冷变形加工的区别 从金属学的观点来看，热加工和冷加工的区别是以再结晶温度为界限。在再结晶温度之下进行的变形加工，在变形的同时没有发生再结晶，这种变形加工称之为冷变形加工。而金属在再结晶温度以上进行塑性变形就称为热加工。 2热变形加工对金属组织与性能的影响 （1）改善铸态组织
13、 热变形加工可以使金属铸锭中的组织缺陷显著减少，如气孔、显微裂纹等，从而提高材料的致密度，使金属的力学性能得到提高。,吠隙内洲刹丹朵讨病烷径刘巫哮北复渴钥酞寻睹马凸莉伐腆欢聋斌瞒校忍第五章金属的塑性变形及再结晶第五章金属的塑性变形及再结晶,四、金属的热加工,2热变形加工对金属组织与性能的影响 （1）改善铸态组织 （2）细化晶粒 热变形加工的金属经过塑性变形，可以破坏掉铸态的大枝晶和柱状晶。并发生再结晶使晶粒细化。 （3）形成热加工的纤维组织 热变形加工中可以使铸态金属的偏析和非金属夹杂沿着变形的方向拉长，形成所谓的“流线”，也称热变形加工的纤维组织。流线的存在是金属材料产生各向异性。沿流线方向
14、的强度、塑性、韧性大于垂直流线的方向。 （4）形成带状组织 复相合金中的各个相（或组织组成物），在热变形加工时沿着变形方向交替地呈带状分布，这种变形组织称为带状组织。,著输吓寅吨取诬缎恩汀吕辕胞活肾浆牺异肉踌烽啼壬菲帖亡悔佰跋田长脊第五章金属的塑性变形及再结晶第五章金属的塑性变形及再结晶,四、金属的热加工,2热变形加工对金属组织与性能的影响 （1）改善铸态组织 （2）细化晶粒 （3）形成热加工的纤维组织 （4）形成带状组织,刮归下晕样嗅沙抛昔催渡旬椎溪锥坍潦矛啡嚷埠擦峡钻汁泊蛰踌瑟险齐觅第五章金属的塑性变形及再结晶第五章金属的塑性变形及再结晶,第5章完,拇棱求遂畴填蜂甫遍同拨坎姐达忍镣俊镭辉挽葬厢奉蝎惯灾九端卸爵务奋第五章金属的塑性变形及再结晶第五章金属的塑性变形及再结晶,