2.4 金属的塑性变形.ppt

压力加工方法示意图 一 金属的塑性变形二 塑性变形对金属组织和性能的影响三 回复与再结晶四 金属材料的热加工 2 4金属的塑性变形与再结晶 一 金属的塑性变形1 单晶体的塑性变形 1 滑移 单晶体塑性变形的基本方式 滑移和孪生 在切应力作用下 晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面 滑移面 的一定方向 滑移方向 发生相对的滑动 滑移的特点 滑移只在切应力作用下发生 不同金属产生滑移的最小切应力大小不同 滑移是晶体内部位错在切应力作用下运动的结果 并非是晶体两部分沿滑移面作整体的滑动 滑移面和滑移方向 滑移面示意图常见三种晶格的滑移面与滑移方向 晶面 晶体学中 通过晶体中原子中心的平面称晶面 晶向 晶体学中 通过晶体中原子中心的直线 其所代表的方向叫晶向 1 晶面和晶向的表示方法 立方晶系的晶面表示方法举例 100 110 111 010 等晶面族 原子排列完全相同但在空间位向不同如 111 100 等 立方晶系的晶向表示方法举例 111 100 110 101 等 晶向族 原子排列完全相同但在空间位向不同如 补充 晶面指数和晶向指数 2 密排面和密排方向 体心立方晶格中 110 为密排面为密排方向 面心立方晶格中 111 为密排面为密排方向 滑移的特点 续 滑移造成的晶体总变形量是原子间距的整数值 不引起晶格位向的变化 滑移总是沿着晶体中原子密度最大的晶面和其上密度最大的晶向进行 滑移系 滑移面和该面上的一个滑移方向 构成一个滑移系 滑移系数目越多 材料塑性越好 滑移方向越多 材料塑性越好 如体心立方和面心立方的滑移系为12个 密排六方为3个 金属塑性如Cu 面心 Fe 体心 Zn 六方 滑移时晶体伴随有转动 图2 20单晶体滑移时的转动示意图 金属晶体中变形部分与未变形部分在孪生面两侧形成镜面对称关系 发生孪生的部分 切变部分 称为孪生带或孪晶 孪生借助于切变进行 所需切应力大 速度快 在滑移较难进行时发生 孪生 原子移动的相对位移是原子间距的分数值 面心立方和体心立方金属一般不发生孪生 少数在极低温度下或受冲击时发生 密排六方金属较容易发生孪生 2 孪生 孪生的特点 一 金属的塑性变形1 单晶体的塑性变形 2 多晶体的塑性变形 B 晶粒位向的影响 多晶体由许多晶粒组成 各个晶粒位向不同 且存在许多晶界 变形复杂 A 晶界的影响晶界起强化作用 轴向拉力P 试样横截面积A 外力P作用在滑移面上沿滑移方向的分切应力为 细晶强化 通过晶粒细化使强度 硬度提高 塑性 韧性改善的现象 强化原理 晶界原子排列较不规则 缺陷多 滑移阻力大 晶粒越细小 则晶界越多 变形抗力越大 则强度越大 晶粒越细小 单位体积晶粒多 变形分散 减少应力集中 晶粒越细小 晶界越多越曲折 越不利于裂纹的传播 断裂前承受较大的塑性变形 则塑性越好 由于晶粒越细小 强度越高 塑性越好 所以断裂时需要消耗较大的功 因而韧性也较好 二 塑性变形对金属组织和性能的影响 工业纯铁不同变形度的显微组织 变形10 100 变形40 100 变形80 纤维组织100 二 塑性变形对金属组织和性能的影响 1 塑性变形对金属组织的影响 晶体缺陷增多 位错密度增大 形成纤维组织 产生形变织构 2 塑性变形对金属性能的影响 产生加工硬化 由于纤维组织和形变织构的产生 使金属性能产生各向异性 产生残余应力 变形能力 抵抗开裂 耐蚀性下降 利用好可提高表面疲劳强度 三 回复与再结晶 1 回复宏观内应力基本消除 力学性能无明显变化 2 再结晶纯金属的最低再结晶温度 T再 0 4T熔 K 3 晶粒长大 四 金属的热变形加工1 热加工与冷加工2 热加工对材料组织和性能的影响 例题 用冷拔钢丝绳吊装一大型工件入炉 并随工件一起加热到1000 保温 保温后再次吊装工件时 钢丝绳发生断裂 试分析原因 5 2 4金属的塑性变形 练习题 名词解释 回复 再结晶 加工硬化 热加工 冷加工 二 简答题 1 金属塑性变形的主要方式和实质 滑移 2 什么是细晶强化 其强化原理 3 回复和再结晶对塑性变形后金属性能带来什么影响 在工业上如何应用 4 钢热锻和热轧后是否产生加工硬化 为什么 5 钢经冷轧等冷加工后是否产生加工硬化 加工硬化产生的原因 6 为何面心立方晶格金属比体心立方晶格金属的塑性好 7 热加工对金属组织和性能有何影响 纤维组织 TheEnd of2 4 Chapter2 力学性能随变形度的变化规律 加工硬化的意义 1 具有一定抗偶然过载的能力 保证安全 2 是冷变形工件成型的重要因素 3 强化金属的重要工艺手段 如 冷轧薄钢板冷拔钢丝等 返回 变形织构 1 丝织构 2 板织构 变压器铁芯的硅钢片 沿 100 方向最易磁化 采用这种织构的板材 铁损减小 返回 残余内应力 1 宏观内应力引起新的变形 降低精度 2 微观内应力引起开裂 产生微裂纹 3 晶格畸变内应力强化金属 耐蚀性降低 返回