1、第三章 金属的塑性变形与再结晶与热加工,21 金属的性能指标 22 金属变形的三个阶段 23 单晶体的塑性变形 24 多晶体的塑性变形 25 塑性变形对材料组织和性能的影响 26 冷变形金属在加热时组织和性能的变化 27 金属的热加工与冷加工,主讲教师,李香芝,31 金属变形的三个阶段,滑移变形示意图,32 单晶体的塑性变形,单晶体变形有两种方式：滑移和孪生变形 滑移变形容易，孪生是更困难的一种变形方式。 一.滑移变形 1.滑移变形在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（滑移面）上的一定方向（滑移方向）相对另一部分发生滑移。,2.滑移变形的特点 (1)晶体滑移只有在切应力的作用下发生。 (
2、2)晶体滑移常沿原子的密排晶面和密排晶向发生。 滑移面原子的最密排晶面。滑移方向原子的最密排方向。fcc的滑移面和滑移方向为：111和bcc的滑移面和滑移方向为：110和 (3)晶体沿滑移方向滑移，原子移动的距离是原子间距的整数倍。 (4)滑移的同时伴有晶体的转动。,纯金属常见两种 晶格的滑移系,33 多晶体的塑性变形,实际金属为多晶体，多晶体 是由许多位向不同的小单晶体组 成。每一个小单晶体称为一个晶 粒，晶粒与晶粒间的界限为晶界 。多晶体变形有以下特点：一.晶界对变形的阻碍作用 晶界处能量较高，不易变形，故 多晶体变形呈竹节状。且晶粒越 细，晶界面积越大，阻碍作用最 大，材料的强度越高。,
3、二. 不同位向的晶粒协调变形在对多晶体进行拉伸变形时，并不是所有晶粒都处于有利位向，只有大多数晶粒都处于有利位向时才能变形，故需要晶粒间协调变形。因此，晶粒越细，相互协调越困难，材料的强度越高。三.多晶体的抗拉强度大于单晶体晶粒越细，晶界面积越大， 相互协调越困难，阻碍变形抗力 越大，材料的强度越高，硬度越 大. 结论：晶粒越细，变形不易产生应力集中，使变形均匀。从而使材料的塑性、韧性越好，表现出综合性能好。,34 塑性变形对材料组织和性能的影响,一.塑性变形对材料组织的影响 1纤维状组织塑性变形后晶粒沿轧制方向被拉长，呈纤维狀的条纹（晶界），为纤维组织。,变形前后晶粒形状示意图,低碳钢50%
4、变形后的纤维组织,3.形变织构,当变形量很大时（70以上），晶粒严重破碎，且发生转动，大多数晶粒沿轧制方向排列，形成形变织构 。,形变织构组织示意图,如：Si钢片深冲压(70%以上)成形,沿100方向导磁率高,二、塑性变形对材料性能的影响,1.加工硬化：由于对材料变形量的增加导致材bHB k的现象。 2.性能的方向性纤维组织由于晶粒沿轧制方向被拉长，顺纤维方向的性能与横向不同。,3.择优取向由于产生了形变织构，沿某一方向的性能与其它方向明显不同。如：对薄板深冲压成型时将出现“制耳”现象。硅钢片，由于深冲压使多数晶粒沿 排列.提高了方向的导磁率,择优取向的“制耳”现象,方向的导磁率大,4.残余内
5、应力由于变形，晶粒破碎，产生晶格畸变内应力（主要内应力）。,26 冷变形金属在加热时组织和性能的变化,冷变形金属经加热后将发生回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。其组织和性能的变化如下： 一. 回复阶段1.温度：T回复（0.250.3）Tm2.组织：晶粒外形无变化。（拉长的晶粒）3.性能：b HB ，内应力基本消除，电阻率明显上升。4.机制：空位的运动使电阻率明显上升。位错的运动使bHB，内应力基本消除。 二.应用：工业中为了保持弹簧冷变形后的高强度弹簧成形后采用200300去应力退火处理,二、再结晶阶段-形核和长大的过程,(一)再结晶过程及对金属组织、性能的影响 1.温度：T再结晶（0.350.
6、4）Tm 2.组织：拉长的晶粒变成等轴晶粒。 3.性能：bHB；k基本恢复到变形前的状况,(二)再结晶温度及影响再结晶后粒度因素 1.再结晶温度完全发生再结晶（95已再结晶）的最低温度。T再(0.350.4) Tm 2.影响再结晶后晶粒度因素(1)加热温度越高，保温时间越长，晶粒易于粗化。(2)变形度越大，晶粒破碎严重，变形均匀，不易发生再结晶易粗化 .但必须大于临界变形度（210）。(3)材料的纯度越高，使T再结晶，晶粒易于粗化。可加入少量W、Mo、V等阻碍晶粒长大，使晶粒细化,冷变形金属回复、再结晶 及晶粒长大三个阶段性能的变化,变形度与再结晶晶粒度的关系,三. 晶粒长大阶段,再结晶完成后，温度继续升高或保温时间过长晶粒自发长大（晶界面积减小，界面能降低）得到粗大晶粒组织，从而度、硬度明显下降；塑性韧性明显上升。,曲轴流线分布,a) 拖钩的纤维组织锻模钩 b) 切削加工钩,
