《塑性变形》PPT课件.pptVIP

第四章 金属的塑性变形与再结晶,本章内容 1. 金属及合金的塑性变形； 2. 塑性变形对组织和性能的影响； 3. 变形金属的回复与再结晶； 4. 金属的热加工。 重点掌握 1. 金属的变形及其本质； 2. 塑性变形对金属材料的组织和性能的影响； 3. 经冷变形的金属，在加热时的组织和性能的变化； 4. 内应力的产生及危害。,4.1 金属的塑性变形,塑性变形：外力去除后，永久残留的变形,单晶体的塑变的主要形式,滑移 孪晶,（一）单晶体金属的塑性变形,滑移：在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分产生相对位移，且不破坏晶体内部原子排列规律性的塑变方式。 滑移的特点：,滑移线和滑移带,1. 只在切应力作用下发生； 2. 沿原子密度最大的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）进行 ；滑移系越多，塑性变形越好 3. 相对位移量总是该方向 上原子间距的整数倍,4. 滑移伴随着晶体转动；,拉伸时,滑移面和滑移方向趋于平行于力轴方向 压缩时，滑移面逐渐趋于垂直于压力轴线。,5. 滑移是通过位错运动来实现的,（二）多晶体金属的塑性变形,1. 与单晶体塑变的异同 同：都主要依靠滑移 异：存在不同时性，需相互协调 2. 塑变过程： 软取向的晶粒先滑移晶界处位错塞积产生应力集中相邻晶粒滑移 滑移系数目越多越有利塑变 3. 晶粒细化：强度，塑韧性,4.2 合金的塑性变形与强化,d. 化合物 即第二相 第二相强化（弥散强化）,金属及合金抵抗塑性变形的特性 1金属及合金的强度 屈服强度s越高，其抵抗塑性变形的能力就越高。 2. 阻碍位错运动的主要因素 a. 晶界 细晶强化 b. 固溶 固溶强化,c. 位错增加,加工硬化（形变强化）,网状分布；片状分布，第二相颗粒越细，分布越均匀合金的强度、硬度越高,珠光体,含1.4%C钢的组织,第二相形状、分布,网状分布,层片状分布,4.3 塑性变形对金属组织及性能影响,4.3.1塑性变形对组织影响 1. 晶粒变形 纤维组织,2. 晶粒破碎 亚晶界 3. 形变织构 择优取向,4.3.2 塑性变形对性能的影响,1. 性能具有方向性 轴向强度和塑性高于横向 2. 加工硬化 1）加工硬化（形变强化、冷作强化）：随变形量的增加，材料的强度、硬度升高而塑韧性下降的现象。 强化金属的重要途径； 2）利弊 利：材料加工成型的保证。 弊：变形阻力提高，动力消耗增大； 脆断危险性提高。,1. 内应力：外力去除后残留于且平衡于金属内部的应力。 2. 三种内： a. 宏观 内, 或一类内： 金属各部位（如表层或心部） 变形不均匀所造成的。 b. 微观内, 或第二类内： 晶粒之间或晶内各部分 变形不均引起的内。 c. 晶格畸变内, 或第三类内： 晶体缺陷引起的。 3. 内对材料影响： a. 一类、二类不利，引起金属变形，使耐磨性下降。 b. 三类，形变亚结构，加工硬化 ，强化的主要原因。 4. 消除：去应力退火,4.3.3 残余内应力（约占变形功的10%）,4.4 回复与再结晶,冷变形在加热时的组织和性能的变化,对冷变形金属加热使原子扩散能力增加，金属将依次发生回复、再结晶和晶粒长大,1. 回 复,定 义,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,特 点,组织变化不明显，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,工业上利用回复现象将冷变形金属低温加热，既稳定组织有保留了加工硬化，这种热处理方法称为去应力退火,2. 再 结 晶,1）定 义,冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程,冷塑性变形金属,加 热,原子活动能力增大,晶粒的形状发生变化,2）特 点,再结晶也是一个晶核形成和长大的过程 再结晶前后晶粒的晶格类型和成分完全相同 金属的强度、硬度下降，韧性提高，加工硬化消失,3）再结晶温度,定 义,发生再结晶的最低温度,再结晶在一个温度范围内完成,经验公式,工业纯金属： T再 0.4T熔（K）,影响因素,变形量 金属纯度 保温时间,T再,定义：为消除加工硬化而进行的热处理称再结晶退火处。 退火温度：T再+100 200 。,再结晶退火的应用： 恢复变形能力 改善显微组织 消除各向异性 提高组织稳定性,4）再结晶退火,再结晶结束后继续升温或保温，晶粒之间便会相互吞并而长大，这一阶段称为晶粒长大。,3. 晶粒长大,4.5 金属的热加工,1.冷热加工的区别,冷变形：,金属在再结晶温度以下的变形,金属在变形过程中无再结晶现象，变形后的金属具有冷变形强化现象； 冷变形的变形程度不宜过大，否则发生破裂； 冷变形使金属获得较高的强度、硬度和低粗糙度值,冷变形的特点,热加工所产生的加工硬化很快被再结晶产生的软化所抵消，因而热加工不会带来加工硬化的效果,热变形的特点:,热变形：,金属在再结晶温度以上的变形,变形后，金属具有再结晶组织、而无冷