第3章 金属材料的塑性变形.ppt

1、第3章 金属材料的塑性变形,3.1 单晶体和多晶体的塑性变形 3.2 金属的形变强化 3.3 塑性变形金属在加热时组织和性能的变化 3.4 塑性加工性能及影响因素 思考题,3.1 单晶体和多晶体的塑性变形,3.1.1 单晶体的塑性变形,单晶体变形的基本形式 弹性变形、塑性变形（滑移 和 孪生） 正应力使晶格发生弹性变形或断裂 切应力使晶格发生弹性歪扭或塑性变形 塑性变形的实质 原子移动到新的稳定位置,动画：单晶体在切应力作用下的滑移变形,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（孪生面）和晶向（孪生方向）发生切变，产生塑性变形。,黄铜中的孪晶,3.1.2 多晶体的塑性变形,晶

2、界原子排列较不规则，阻碍位错运动，使形抗力增大。 晶粒小 晶界多 变形抗力大 强度，硬度（细晶强化） 晶粒小 变形分散，应力集中小 塑性，韧性,3.2 金属的形变强化,3.2.1 形变强化强化材料的手段之一,金属在冷变形时，强度、硬度 ，塑性、韧性。,加工硬化的原因 塑性变形 位错密度增加，相互缠结(亚晶界)，运动阻力加大 变形抗力,3.2.2 塑性变形后金属的组织结构变化,(1) 晶粒拉长，纤维组织 各向异性 (沿纤维方向的强度、塑性最大）,变形10% 100,变形40% 100,变形80%纤维组织100,工业纯铁不同变形度的显微组织,（2）织构,绝大部分晶粒的某一位向与外力方向趋于一致，性

3、能出现各向异性。,晶粒拉长，但未出现织构。,晶粒拉长，且出现织构。,（3）残余内应力 由金属内部不均匀变形引起,残余内应力的危害: 1.降低工件的承载能力 2.使工件尺寸性状发生变化引起零件加工过程变形、开裂。 3.耐蚀性,转变温度 对共析钢 硬度 和 韧性 的影响,按转变温度的高低， 转变产物分别是： P、S、T，上B、下B、M，其硬度依次增加。,3.3 塑性变形金属在加热时组织和性能的变化,1回复 2再结晶 3晶粒长大,1. 回复,塑性变形后的金属在低温加热时，发生回复过程（去应力退火） ： 位错和点缺陷大大，内应力显著 ，强度、硬度略有 。 回复温度 =（0.25 0.3 ）T0,2.

4、再结晶,最低再结晶温度 TR 纯金属TR =（0.4 0.35）T0 合金TR =（0.5 0.7）T0 温度单位：绝对温度( K ) 预变形度对TR的影响,塑性变形后的金属在较高温度加热时，发生再结晶过程（再结晶退火）： 过重新形核、长大，生成新的等轴晶粒，晶格类型不变。 加工硬化消除 强度、硬度大大 ，塑性、韧性大大 。,再结晶后的晶粒度,加热温度 T 晶粒直径 D 预变形度的影响,3. 晶粒长大,3.4 塑性加工性能及影响因素,1热加工对组织和性能的影响 2冷加工对组织和性能的影响,1热加工对组织和性能的影响,热加工 在 TR 以上温度进行的变形加工， 如钢材的热锻和热轧。 热加工时，塑

5、性变形引起的加工硬化效应随即被再结晶过程的软化作用所消除。,热加工对组织和性能的影响,1）打碎柱状晶、树枝晶，形成等轴晶，机械性能改善。 2）压合铸件中的疏松、气孔等缺陷，提高组织致密度和机械性能。 3）产生 流线 分布 非金属夹杂物沿变形方向分布，引起各向异性。,锻造曲轴,切削加工曲轴,冷加工对组织和性能的影响,冷加工 在 TR 以下温度进行的变形加工，如低碳钢的冷拔、冷冲。 冷加工时，无再结晶过程，与前述塑性变形对组织和性能的影响相同， 如产生加工硬化等。,3.4 塑性加工性能及影响因素,金属的本质 1）化学成分影响 2）金属组织影响 2.加工条件 1）变形温度的影响 2）变形速度的影响 3）应力状态影响,小结,重点要求 1. A等温冷却曲线，转变温度与转变产物的组织形态 、性能间的关系。 2. A连续冷却转变曲线的特点，冷却速度对组织和性能的影响。 3. 四种常规热处理的目的、工艺特点及应用。 一般要求 1. A晶粒长大的影响因素及控制方法。 2. 非共析钢C曲线的特点；淬透性的概念。 3. 钢的表面淬火；化学热处理。,小结,重点要求,一般要求,1. 金属在冷加工时组织和性能的变化。 2. 金属再结晶时组织和性能的变化。 3. 加工硬化、细晶强化的概念。,1. 塑性变形的本质和滑移机理。 2. 热加工对金属组织和性能的影响。,思