金属塑性变形对组织和性能的影响知识讲解

1、金属塑性变形对组织和性能的影响金属塑性变形对组织和性能的影响多晶体金属经塑性变形后，除了在晶粒内出现滑移带和孪晶等组织特征外，还具有以 下组织结构的变化：&U北玲飯盾翼北 亦也整的帥逊火钛臺毘為I时形妬的用处吨肌蚁 形成纤维组织，塑性变形后，晶粒沿变形方向逐渐伸长，变形量越大，晶粒伸长 的程度也越大。当变形量很大时，晶粒呈现出一片如纤维状的条纹，称为纤维组 织当金属中有杂质存在时，杂质也沿变形方向拉长为细带状（塑性杂质）或粉碎成 链状（脆性杂质）ffil-37金屈畫奴构示意图 形变亚结构的形成及细化.形变亚结构的形成 机理：在切应力作用下，位错源所产生的大量位错沿滑 移面运动时，将遇到

2、各种阻碍位错运动的障碍物，如晶界、亚晶界、第二相颗粒 及割阶等，造成位错缠结这样，金属中便出现了由高密度的缠结位错分隔开的 位错密度较低的区域，即形变亚结构。亚结构的细化，形变亚结构的边界是严重晶格畸变区，堆积大量位错，而内 部的晶格则相对完整，仅有稀疏的位错网络，这种亚结构也称为胞状亚结构或形 变胞（内部完整，外部包满位错） 产生变形织构，与单晶体一样，多晶体在塑性变形时也伴随着晶体的转动过程， 故当变形量很大时，多晶体中原为任意取向的各个晶粒会逐渐调整其取向而趋于一 致，这种现象称为晶粒的择优取向，这种由于金属塑性变形使晶粒具有择优取向的组 织叫做形变织构。同种材料随着加工方式的不同，可能

3、出现不同类型的织构：丝织构:在拉拔时形成，其特征是各晶粒的某一晶向与拉拔方向平行或接近平 行。板织构:在轧制时形成，其特征是各晶粒的某一晶面与平行于轧制平面，而某 一晶向平行于轧制方向。性能特点：显示出各向异性。塑性变形对金属性能的影响金属产生加工硬化（也称形变强化）在塑性变形过程中，随着金属内部组织的变化，金属的力学性能也将产生明显的变 化，即随着变形程度的增加，金属的强度、硬度增加，而塑性、韧性下降，这一现象 即为加工硬化或形变硬化。加工硬化的原因:与位错的交互作用有关。随着塑性变形的进行，位错密度不 断增大，位错运动时的相互交割加剧，产生固定割阶、位错缠结等障碍，使位错运动 的阻力增大引

4、起形变抗力的增加，金属的强度提高加工硬化的是强化金属材料的 方法之一。对于用热处理方法不能强化的材料来说，用加工硬化方法提高其强度就显 得更为重要加工硬化的不利影响：随着变形度的提高，金属变形抗力增加，继续变形 困难，因此需要退火热处理消除加工硬化效应，以避免金属变形时开裂。另外，随着变形度的增大，电阻不断下降。金属的电阻与晶体中点缺陷的密度有 关。随着变形度的增大，金属的密度、热导率略有下降；磁导率、磁饱和度下降，但 磁滞和矫顽力增加。随着变形度的增大，由于点缺陷密度的升高，金属的内能提高， 使其化学活性提高，腐蚀尤其应力腐蚀倾向显著增加。此外，塑性变形后，由于金属 中的晶体缺陷（位错及空位

5、）增加，使扩散激活能减少，扩散速度增加。残余应力金属在塑性变形过程中，外力所作的功大部分转化为热能，但尚有一部分（约占总变 形功的10 %）保留在金属内部，形成残余内应力和点阵畸变。有以下分类： 宏观内应力 （第一类内应力）由于金属工件或材料各部分的不均匀变形所引起 的，它是整个物体范围内处于平衡的力，当除去它的一部分后，这种力的平衡就遭到 破坏，并立即产生变形。微观内应力 （第二类内应力）由于晶粒或亚晶粒变形不均匀而引起的，它是在晶 粒或亚晶粒范围内处于平衡的力，此应力在某些局部地区可达很大数值，可能致使工 件在不大的外力下产生显微裂纹，进而导致开裂。点阵畸变 （也称第三类内应力）塑性变形使金属内部产生大量的位错和空位，使 点阵中的一部分原子偏离其平衡位置，造成点阵畸变。这种点阵畸变所产生的内应力 作用范围更小，只在晶界、滑移面等附近不多的