合工大机械工程材料教案第4章 金属及合金的塑性变形与再结晶

第四章金属及合金的塑性变形与再结晶§4.1金属及合金的塑性变形一.金属及合金变形的三个阶段1.三个阶段：σ≤σe:弹性变形阶段σs＜σ≤σb:（均匀）塑性变形阶段σ＞σb:不均匀塑性变形阶段（断裂阶段）2.力性指标：σe—弹性极限σs—屈服极限σb—强度极限3.断裂方式：1)根据塑变阶段长短分：脆性断裂，韧性断裂2)根据断裂路径分：沿晶断裂，穿晶断裂

二.单晶体金属的塑性变形1.单晶体的塑变主要是通过滑移实现的①

什么是滑移：（如图4.2）②

滑移系:概念，数量（面心：4×3＝12；体心：6×2＝12；密排：3）2.滑移是由位错运动造成的（如图4.7）3.外力在滑移面上分切应力足够大时方能滑移4.滑移时晶体转动→改变取向因子n三.多晶体的塑性变形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∴滑移系数目多越有利塑变3.晶粒细化：→强度↑，且塑韧性↑

三.合金的塑性变形1.单相固溶体合金：与纯金属相近，有固溶强化2.两相合金：1)两相性能相近2)第二相硬而脆除与相对量有关外，还与第二相形态及分布有关网状；层片状；颗粒状

§4.2塑性变形对金属组织和性能的影响一.对组织结构的影响1.组织：1)晶粒变形，如图4.12所示（→可能产生各向异性）2)可能会产生变形织构（→各向异性）2.亚结构：位错密度增加，形成位错胞（→加工硬化）

二.对内能的影响——产生残余内应力1.残余内应力的含义：2.残余内应力的形式：宏观内应力；微观内应力；晶格畸变能3.残余内应力对性能影响：1)一般有害：变形、开裂、应力腐蚀2)有利方面：畸变能→↑强度表面残留压应力→↑接触疲劳寿命三.对性能的影响1.加工硬化：利：①强化手段；②提高塑性成形性（冷拉）；③提高安全性弊：使进一步加工难（阻力大，开裂）2.各向异性：有利有弊3.物理、化学性能：电阻增加，耐蚀性下降

§4.3金属与合金的回复与再结晶绪论：变形金属加热时的组织转变概述，图4.18一.回复1.特征：温度低，光学显微组织未变化，亚结构发生了变化（位错、点缺陷密度降低，甚至出现亚晶界，三个阶段）2.性能：力性变化不明显（强硬度到高温回复阶段有所降低，但不大）内应力部分消除导电率升高

二.再结晶1.特征：温度较高（纯金属：TR≈0.4Tm），重新形核，无畸变的新晶粒完全取代旧晶粒2.性能：强硬度显著降低，塑韧性显著提高（变形前水平），内应力完全消除3.结晶驱动力与再结晶温度：

三.晶粒长大1.性能：强硬度进一步降低，塑韧性提高，但若严重粗化则降低2.控制：温度、时间，防止过分长大

四.回复退火与再结晶退火1.温度2.目的3.再结晶退火晶粒度的控制1)热温度和保温时间2)冷变形度：一般：变形度↑→畸变能↑→细化不能太大或太小（再结晶图,图4.23）§4.4金属的热加工一.热加工的概念1.定义：指再结晶温度以上进行的变形过程注意冷热的概念：W:1000℃,Sn:20℃2.现象：同时存在硬化和软化现象—动态硬化、动态软化3.应用：

二.热加工对金属组织和性能的影响1.可改善铸态组织，提高机械性能：焊合气孔、疏松；碎化柱状晶和粗大碳化物；细化晶粒2.可能会出现纤维组织：夹杂物、第二相、偏析沿变形方向被拉长及分布，利弊3.可能会出现带状