金属学及热处理ppt课件

1、 金属学及热处置第六章 金属及合金的塑性变形与断裂为什么讨论金属及合金塑性变形为什么讨论金属及合金塑性变形? ?意义意义? ?引言铸态组织铸态组织-(-(铸件和铸锭铸件和铸锭)-)-压力加工压力加工( (轧制、锻造、轧制、锻造、挤压等挤压等-型材和工件型材和工件经过压力加工后经过压力加工后, ,不仅资料的外形和尺寸发生变化不仅资料的外形和尺寸发生变化, ,组组织和性能也发生相应的变化织和性能也发生相应的变化强度、硬度、塑性、韧性或断裂强度、硬度、塑性、韧性或断裂 一方面可以提示金属资料强度和塑性的本质一方面可以提示金属资料强度和塑性的本质,以讨以讨论强化金属资料的方法和途径论强化金属资料的方法

2、和途径; 另一方面为工程实践中的塑性变形问题提供重要另一方面为工程实践中的塑性变形问题提供重要的线索和参考的线索和参考,作为改良工艺或提高加工质量的根据作为改良工艺或提高加工质量的根据.教学目的教学目的: :1 1 阐明金属塑性变形的主要特点及本质；阐明金属塑性变形的主要特点及本质； 2 2 指出塑性变形对金属组织和性能的影响；指出塑性变形对金属组织和性能的影响； 3 3 提示加工硬化的本质与意义。提示加工硬化的本质与意义。 重点：重点： 1 1塑性变形的宏观变形规律与微观机制塑性变形的宏观变形规律与微观机制 2 2晶体缺陷对塑性变形的影响；晶体缺陷对塑性变形的影响； 3 3金属塑性变形后的组

3、织与性能；金属塑性变形后的组织与性能； 4 4加工硬化的本质及实践意义，剩余应力。加工硬化的本质及实践意义，剩余应力。难点：难点：1 1塑性变形的位错机制塑性变形的位错机制 2 2形变织构与纤维组织的差别形变织构与纤维组织的差别 。6.1 6.1 金属的变形特性金属的变形特性一、工程应力一、工程应力- -应变曲线应变曲线从此曲线上，可以看出低碳钢的变形过程有如下特点：从此曲线上，可以看出低碳钢的变形过程有如下特点： 当应力低于当应力低于e 时，应力与试样的应变成正比，应时，应力与试样的应变成正比，应力去除，变形消逝，即试样处于弹性变形阶段，力去除，变形消逝，即试样处于弹性变形阶段，e 为为资料

4、的弹性极限，它表示资料坚持完全弹性变形的最资料的弹性极限，它表示资料坚持完全弹性变形的最大应力。大应力。 当应力超越当应力超越e 后，应力与应变之间的直线关系被破后，应力与应变之间的直线关系被破坏，并出现屈服平台或屈服齿。假设卸载，试样的变形坏，并出现屈服平台或屈服齿。假设卸载，试样的变形只能部分恢复，而保管一部分剩余变形，即塑性变形，只能部分恢复，而保管一部分剩余变形，即塑性变形，这阐明钢的变形进入弹塑性变形阶段。这阐明钢的变形进入弹塑性变形阶段。s称为资料的屈称为资料的屈服强度或屈服点，对于无明显屈服的金属资料，规定以服强度或屈服点，对于无明显屈服的金属资料，规定以产生产生0.2%剩余变形

5、的应力值为其屈服极限。剩余变形的应力值为其屈服极限。 当应力超越当应力超越s后，试样发生明显而均匀的塑性变后，试样发生明显而均匀的塑性变形，假设使试样的应变增大，那么必需添加应力值，形，假设使试样的应变增大，那么必需添加应力值，这种随着塑性变形的增大，塑性变形抗力不断添加的这种随着塑性变形的增大，塑性变形抗力不断添加的景象称为加工硬化或形变强化。景象称为加工硬化或形变强化。 当应力到达当应力到达b时试样的均匀变形阶段即告终止，时试样的均匀变形阶段即告终止，此最大应力此最大应力b称为资料的强度极限或抗拉强度，它表称为资料的强度极限或抗拉强度，它表示资料对最大均匀塑性变形的抗力。示资料对最大均匀塑

6、性变形的抗力。 在在bb值之后，试样开场发生不均匀塑性变形并构值之后，试样开场发生不均匀塑性变形并构成缩颈，应力下降，最后应力到达成缩颈，应力下降，最后应力到达kk时试样断裂。时试样断裂。kk为资料的条件断裂强度，它表示资料对塑性的极限抗力。为资料的条件断裂强度，它表示资料对塑性的极限抗力。缩颈景象缩颈景象 真应力真应力-真应变曲线，它不像应力真应变曲线，它不像应力-应变曲线那样在载荷应变曲线那样在载荷到达最大值后转而下降，而是继续上升直至断裂，这阐明金到达最大值后转而下降，而是继续上升直至断裂，这阐明金属在塑性变形过程中不断地发生加工硬化，从而外加应力必属在塑性变形过程中不断地发生加工硬化，

7、从而外加应力必需不断增高，才干使变形继续进展，即使在出现缩颈之后，需不断增高，才干使变形继续进展，即使在出现缩颈之后，缩颈处的真实应力仍在升高，这就排除了应力缩颈处的真实应力仍在升高，这就排除了应力-应变曲线中应变曲线中应力下降的假象。应力下降的假象。二、真应力二、真应力- -应变曲线应变曲线三、金属的弹性变形三、金属的弹性变形 弹性模量越大弹性模量越大,弹性变形越不容易弹性变形越不容易! 弹性模弹性模量是决议资料刚度的目的量是决议资料刚度的目的. 弹性模量的大小主要取决于原子间的结合弹性模量的大小主要取决于原子间的结合力，而与资料内部组织构造无关，即属于构造力，而与资料内部组织构造无关，即属

8、于构造不敏感的性能不敏感的性能=E 在弹性变形阶段，应力与应变呈线性关系，在弹性变形阶段，应力与应变呈线性关系，服从胡克定律，在切应力作用下：服从胡克定律，在切应力作用下：6.26.2单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形晶体只需在切应力作用下才发生塑性变形。晶体只需在切应力作用下才发生塑性变形。塑性变形方式塑性变形方式: :滑移或孪生滑移或孪生一、滑移一、滑移 滑移：晶体一部分沿一定晶面和一定晶向与滑移：晶体一部分沿一定晶面和一定晶向与另一部分产生相对滑动。另一部分产生相对滑动。1 1、滑移带与滑移线、滑移带与滑移线 单晶体外表变形是所显示的滑移条纹，称为滑移单晶体外表变形是所显示的滑移条纹，称为

9、滑移带带( (金相显微镜金相显微镜) )，而滑移带又是由一簇相互平行的滑，而滑移带又是由一簇相互平行的滑移线移线( (电子显微镜电子显微镜) )组成。组成。2 2、滑移系、滑移系 滑移是晶体一部分沿一定晶面和一定晶向与另一部滑移是晶体一部分沿一定晶面和一定晶向与另一部分产生相对滑动。分产生相对滑动。 滑移面是晶体中原子陈列最严密的面，而滑移方向滑移面是晶体中原子陈列最严密的面，而滑移方向是原子陈列最严密的方向。是原子陈列最严密的方向。 晶体的一个滑移面与该面上的一个滑移方向，组成晶体的一个滑移面与该面上的一个滑移方向，组成一个滑移系。一个滑移系。 滑移系越多滑移系越多, ,那么滑移时可供采用的

10、空间位向也越那么滑移时可供采用的空间位向也越多多, ,该金属的塑性越好该金属的塑性越好! 如如FCC和和BCC的滑移系为的滑移系为12个，个，HCP为为3个，个，FCC的滑移方向多于的滑移方向多于BCC，金属塑性如：，金属塑性如：CuFCCFeBCCZnHCP。l因此金属的塑性，面心立方晶格好于体心立方晶格，因此金属的塑性，面心立方晶格好于体心立方晶格，体心立方晶格好于密排六方晶格。体心立方晶格好于密排六方晶格。为什么晶体中原子陈列最严密的面是滑移为什么晶体中原子陈列最严密的面是滑移面，而原子陈列最严密的方向是滑移方向面，而原子陈列最严密的方向是滑移方向? -Fe 、 Cu 、 Al 、 Ag

11、都具有都具有12个滑移系，个滑移系，为什么为什么 -Fe比比Cu 、 Al 、 Ag 的塑性要差的塑性要差?两个问题两个问题3 3、滑移的临界分切应力、滑移的临界分切应力 取决于力在滑移面内沿滑移方向的切应力大小！取决于力在滑移面内沿滑移方向的切应力大小！A为晶体横截面积，为晶体横截面积，为滑为滑移面与横截面夹角，移面与横截面夹角，为外力为外力F与滑移方向的夹角。于是，与滑移方向的夹角。于是，外力在该滑移面沿滑移方向的外力在该滑移面沿滑移方向的分切应力分切应力可写成：可写成：coscoscoscosAFAF4 4、滑移时晶体的转动、滑移时晶体的转动单晶体滑移时，往往伴随晶体的转动。单晶体滑移时

12、，往往伴随晶体的转动。5、多系滑移、多系滑移 滑移在多组滑移系中同时进展或交替进展滑移在多组滑移系中同时进展或交替进展。 利用刚性滑移计算出的金属利用刚性滑移计算出的金属的屈服强度值与实测值有较大的的屈服强度值与实测值有较大的差别，阐明金属的滑移不是刚性差别，阐明金属的滑移不是刚性滑移，而是利用金属中的位错进滑移，而是利用金属中的位错进展的。展的。1 1位错运动与晶体滑移位错运动与晶体滑移6 6、滑移的位错机制、滑移的位错机制 在晶体滑移过程中，存在着位错不断增殖的景象，在晶体滑移过程中，存在着位错不断增殖的景象，典型的如弗兰克典型的如弗兰克-瑞德位错源机制。瑞德位错源机制。2位错的增殖位错的

13、增殖3 3位错的交割与塞积位错的交割与塞积 不同滑移面上运动着的位错相遇时，发生不同滑移面上运动着的位错相遇时，发生相互交割并构成割阶，这一方面添加位错线长相互交割并构成割阶，这一方面添加位错线长度，另一方面能够构成一种位错难以运动的固度，另一方面能够构成一种位错难以运动的固定割阶，成为后续位错运动的妨碍。定割阶，成为后续位错运动的妨碍。 在切应力作用下，弗兰克在切应力作用下，弗兰克- -瑞德位错源产生瑞德位错源产生的大量位错沿滑移面的运动过程中，假设遇到的大量位错沿滑移面的运动过程中，假设遇到妨碍物固定位错、杂质粒子、晶界等，领妨碍物固定位错、杂质粒子、晶界等，领先位错在妨碍前被阻止，后续位

14、错被堵塞起来先位错在妨碍前被阻止，后续位错被堵塞起来，构成位错塞积。，构成位错塞积。 二、孪生二、孪生 孪生：晶体一部分相对于另一部分在切应力作用下孪生：晶体一部分相对于另一部分在切应力作用下沿特定晶面与晶向产生一定角度的均匀切变。沿特定晶面与晶向产生一定角度的均匀切变。 孪生是冷塑性变形的另一种重要方式，常作为滑移孪生是冷塑性变形的另一种重要方式，常作为滑移不易进展时的补充。不易进展时的补充。 一些密排六方的金一些密排六方的金属如属如Cd, Zn，Mg等常等常发生孪生变形。发生孪生变形。 体心立方及面心立体心立方及面心立方构造的金属在形变方构造的金属在形变温度很低形变速率温度很低形变速率极快

15、时，也会经过孪极快时，也会经过孪生方式进展塑变。生方式进展塑变。孪生与滑移有如下差别：孪生与滑移有如下差别：(1)(1)孪生使一部分晶体发生了均匀切变，而滑移只孪生使一部分晶体发生了均匀切变，而滑移只集中在一些滑移面上进展。集中在一些滑移面上进展。(2)(2)孪生后晶体的变形部分的位向发生了改动，滑孪生后晶体的变形部分的位向发生了改动，滑移后晶体各部分位向均未改动。移后晶体各部分位向均未改动。(3)(3)孪生变形时，孪晶带中每层原子沿孪生方向的孪生变形时，孪晶带中每层原子沿孪生方向的位移量都是原子间距的分数值，而滑移为原子间位移量都是原子间距的分数值，而滑移为原子间距的整数倍。距的整数倍。4

16、4孪生变形所需的切应力比滑移变形大得多孪生变形所需的切应力比滑移变形大得多，故孪生变形大多发生在滑移比较困难的情况下，故孪生变形大多发生在滑移比较困难的情况下，如密排六方金属、体心立方金属在低温下的变，如密排六方金属、体心立方金属在低温下的变形或受冲击时。形或受冲击时。 孪生对塑变的直接奉献比滑移小很多。孪生对塑变的直接奉献比滑移小很多。6.36.3多晶体的塑性变形多晶体的塑性变形一、多晶体的塑性变形过程一、多晶体的塑性变形过程 实践运用的资料通常是由多晶体组成的多晶体的塑性实践运用的资料通常是由多晶体组成的多晶体的塑性变形较为复杂变形较为复杂! 多晶体中每个晶粒变形的根本方式与单晶体一样，但

17、多晶体中每个晶粒变形的根本方式与单晶体一样，但由于相邻晶粒之间取向不同，以及晶界的存在，因此多由于相邻晶粒之间取向不同，以及晶界的存在，因此多晶体的变形既需抑制晶界的妨碍，又要求各晶粒的变形晶体的变形既需抑制晶界的妨碍，又要求各晶粒的变形相互协调与配合相互协调与配合!多晶体的塑性变形特点多晶体的塑性变形特点: :1. 1.各晶粒变形的不同时性各晶粒变形的不同时性; ;2.2.各晶粒变形的相互协调性各晶粒变形的相互协调性; ;3.3.各晶粒变形的不均匀性各晶粒变形的不均匀性; ;二、晶粒大小的影响二、晶粒大小的影响 多晶体由不同取向的晶粒组成，塑性变形时，晶粒多晶体由不同取向的晶粒组成，塑性变形

18、时，晶粒取向不同，故滑移时，晶粒之间会相互制约、相互影响取向不同，故滑移时，晶粒之间会相互制约、相互影响(位错交割位错交割)。晶界处位错受阻。晶界处位错受阻,以上两者均能提高资料的以上两者均能提高资料的强度强度!-细晶强化细晶强化 对纯金属、单相合金或低碳钢都发现室温屈服强度对纯金属、单相合金或低碳钢都发现室温屈服强度和晶粒大小有以下关系：和晶粒大小有以下关系： 210kds 式中的式中的d为晶粒的平均直径，为晶粒的平均直径，k为比例常数。这是个为比例常数。这是个阅历公式，但又表达了一个普遍规律。该公式常称为阅历公式，但又表达了一个普遍规律。该公式常称为霍尔霍尔-佩奇佩奇(Hall-Petch

19、)关系。关系。 细晶强化是强化金属资料的一种极为重要的细晶强化是强化金属资料的一种极为重要的方法方法 ! 仅可以提高资料的强度吗仅可以提高资料的强度吗? 塑性资料的晶粒愈细，不仅强度愈高，而且塑性与塑性资料的晶粒愈细，不仅强度愈高，而且塑性与韧性也较高。韧性也较高。 缘由：由于晶粒愈细，单位体积中晶粒数量便愈多，缘由：由于晶粒愈细，单位体积中晶粒数量便愈多，变形时同样的形变量便可分散在更多的晶粒中发生，晶变形时同样的形变量便可分散在更多的晶粒中发生，晶粒转动的阻力小，晶粒间易于协调，产生较均匀的变形，粒转动的阻力小，晶粒间易于协调，产生较均匀的变形，不致呵斥部分的应力集中，而引起裂纹的过早产生

20、和开不致呵斥部分的应力集中，而引起裂纹的过早产生和开展。因此断裂前便可发生较大的塑性形变量展。因此断裂前便可发生较大的塑性形变量( (伸长率大伸长率大) )，吸收更多的能量吸收更多的能量, ,具有较高的冲击载荷抗力具有较高的冲击载荷抗力( (韧性好韧性好) )。 工程意义：所以在工业上经过各种方法工程意义：所以在工业上经过各种方法( (凝固、压凝固、压力加工、热处置力加工、热处置) )使资料获得细而均匀的晶粒，是目前使资料获得细而均匀的晶粒，是目前提高资料力学性能的有效途径之一。提高资料力学性能的有效途径之一。 6.46.4合金的塑性变形合金的塑性变形一、单相固溶体的塑性变形一、单相固溶体的塑

21、性变形单相固溶体合金中存在溶质原子。单相固溶体合金中存在溶质原子。溶质原子对合金塑性变形的影响主要表如今固溶强溶质原子对合金塑性变形的影响主要表如今固溶强化作用，提高了塑性变形的阻力。溶质原子的存在及化作用，提高了塑性变形的阻力。溶质原子的存在及其固溶度的添加，使基体金属的变形抗力随之提高。其固溶度的添加，使基体金属的变形抗力随之提高。 固溶强化是提高资料强度的另一重要手段固溶强化是提高资料强度的另一重要手段1 1在固溶体的溶解度范围内在固溶体的溶解度范围内, ,溶质的质量分数越大溶质的质量分数越大, ,强化作强化作用越大。用越大。 2 2溶质原子与基体金属的原子尺寸相差越大，强化作用也溶质原

22、子与基体金属的原子尺寸相差越大，强化作用也越大。越大。 3 3间隙型溶质原子比置换原子具有较大的固溶强化效果。间隙型溶质原子比置换原子具有较大的固溶强化效果。 4 4溶质原子与基体金属的价电子数相差越大，固溶强化作溶质原子与基体金属的价电子数相差越大，固溶强化作用越显著。用越显著。 不同溶质原子所引起的固溶强化效果存在很大差别不同溶质原子所引起的固溶强化效果存在很大差别!二、多相合金的塑性变形二、多相合金的塑性变形一合金中两相性能相近一合金中两相性能相近 当组成合金的两相含量相差不大，晶粒尺寸属同一当组成合金的两相含量相差不大，晶粒尺寸属同一数量级，且都为塑性相时，那么合金的变形才干取决数量级

23、，且都为塑性相时，那么合金的变形才干取决于两相的体积分数。于两相的体积分数。 1、硬而脆的第二相呈延续网状分布在塑性相的晶界、硬而脆的第二相呈延续网状分布在塑性相的晶界上上这种情况最恶劣，会使合金塑性与韧性急剧下降。这种情况最恶劣，会使合金塑性与韧性急剧下降。消费上可以经过热加工和热处置相互配合来破坏或消消费上可以经过热加工和热处置相互配合来破坏或消除网状分布。除网状分布。二合金中两相性能相差较大二合金中两相性能相差较大2、脆性第二相呈片状或层状分布在塑性基体上、脆性第二相呈片状或层状分布在塑性基体上 如钢中珠光体组织，此时，资料性能与两相片层间距如钢中珠光体组织，此时，资料性能与两相片层间距

24、有关，也可用霍尔有关，也可用霍尔-佩奇公式描画：佩奇公式描画：210sksis3、脆性相在塑性相中呈颗粒状分布、脆性相在塑性相中呈颗粒状分布 当脆性相在塑性相中呈颗粒状分布时，会使强度降当脆性相在塑性相中呈颗粒状分布时，会使强度降低，而塑性和韧性得到显著改善；假设第二相以细小低，而塑性和韧性得到显著改善；假设第二相以细小弥散的微粒均匀分布于基体相中时，那么会产生显著弥散的微粒均匀分布于基体相中时，那么会产生显著的强化作用。第二相粒子的强化作用是经过其对位错的强化作用。第二相粒子的强化作用是经过其对位错运动的妨碍作用而表现出来的。这又分两种情况：运动的妨碍作用而表现出来的。这又分两种情况：第二相

25、粒子的第二相粒子的强化强化! !1位错绕过第二相粒子位错绕过第二相粒子(2) 位错切过第二相粒子位错切过第二相粒子6.56.5塑性变形对金属组织和性能的影响塑性变形对金属组织和性能的影响一、塑性变形对组织构造的影响一、塑性变形对组织构造的影响 除了每个晶粒内部出现大量的除了每个晶粒内部出现大量的滑移带或孪晶带外，随着变形度滑移带或孪晶带外，随着变形度的添加，原来的等轴晶粒将逐渐的添加，原来的等轴晶粒将逐渐沿其变形方向伸长。当变形量很沿其变形方向伸长。当变形量很大时，晶粒变得模糊不清，晶粒大时，晶粒变得模糊不清，晶粒已难以分辨而呈现出一片如纤维已难以分辨而呈现出一片如纤维状的条纹，称为纤维组织。

26、纤维状的条纹，称为纤维组织。纤维的分布方向即是资料流变伸展的的分布方向即是资料流变伸展的方向。方向。一显微组织的变化一显微组织的变化 经塑性变形后，金属资料的显微组织发生明显的改动。经塑性变形后，金属资料的显微组织发生明显的改动。二亚构造的变化二亚构造的变化 金属晶体在塑性变形的过程中由于应力的作用而使金属晶体在塑性变形的过程中由于应力的作用而使位错不断增殖，同时晶粒的碎化也将产生大量位错。位错不断增殖，同时晶粒的碎化也将产生大量位错。 因此，随变形度的增大，晶体中位错密度迅速提高。因此，随变形度的增大，晶体中位错密度迅速提高。普通金属经猛烈冷变形后，其位错密度可由变形前的普通金属经猛烈冷变形

27、后，其位错密度可由变形前的106107/cm2退火态增至退火态增至10111012/cm2。 金属经一定量的塑性变形后，晶粒中的位错线经过金属经一定量的塑性变形后，晶粒中的位错线经过运动与交互作用，开场呈现纷乱的不均匀分布，构成位运动与交互作用，开场呈现纷乱的不均匀分布，构成位错缠结；错缠结； 进一步添加变形度时，大量位错发生聚集，并由缠进一步添加变形度时，大量位错发生聚集，并由缠结的位错组成胞状亚构造结的位错组成胞状亚构造 随变形度添加，变形胞数量增多、尺寸减小。随变形度添加，变形胞数量增多、尺寸减小。 在冷变形时，不同位向的晶粒随着变形程度的添加在冷变形时，不同位向的晶粒随着变形程度的添加

28、，在先后进展滑移过程中其滑移系逐渐趋于受力方向转，在先后进展滑移过程中其滑移系逐渐趋于受力方向转动。动。 而当变形到达一定程度后，各晶粒的取向根本一致而当变形到达一定程度后，各晶粒的取向根本一致，该过程称为择优取向，而变形金属产生择优取向的构，该过程称为择优取向，而变形金属产生择优取向的构造，称为形变织构。造，称为形变织构。三形变织构三形变织构 形变织构随加工变形方式不同主要有两种类型：形变织构随加工变形方式不同主要有两种类型： 拔丝构成丝织构，其特征为各晶粒的某一晶向大致与拔丝方向拔丝构成丝织构，其特征为各晶粒的某一晶向大致与拔丝方向平行；平行； 轧板时构成板织构，其主要特征为各晶粒的某一晶

29、面和晶向分轧板时构成板织构，其主要特征为各晶粒的某一晶面和晶向分别趋于同轧面与轧向平行。别趋于同轧面与轧向平行。工程运用工程运用: :不利的不利的( (大部分大部分) )和有利的和有利的不利的景象不利的景象: 制耳景象制耳景象 如有织构的金属板材冲制筒如有织构的金属板材冲制筒形零件时，由于不同方向上塑形零件时，由于不同方向上塑性的差别较大，深冲之后零件性的差别较大，深冲之后零件的边缘不齐出现的边缘不齐出现“制耳制耳有利的景象有利的景象: : 变压器硅钢片变压器硅钢片利用织构可大大提高变压器的效率利用织构可大大提高变压器的效率 例如，制造变压器铁心的硅钢片，沿例如，制造变压器铁心的硅钢片，沿00

30、1001晶向最易磁化，假晶向最易磁化，假设采器具有设采器具有001001织构的硅钢片制造，并在任务时使织构的硅钢片制造，并在任务时使001001晶向平晶向平行于磁场方向，那么可使变压器铁心的磁导率明显添加，磁滞损行于磁场方向，那么可使变压器铁心的磁导率明显添加，磁滞损耗降低，从而提高变压器的效率。耗降低，从而提高变压器的效率。二、塑性变形对金属性能的影响二、塑性变形对金属性能的影响一加工硬化一加工硬化 资料在变形后，强度、硬度显著提高，而塑性、韧资料在变形后，强度、硬度显著提高，而塑性、韧性明显下降性明显下降,这一景象即为加工硬化或形变强化。这一景象即为加工硬化或形变强化。 加工硬化是强化金属

31、的一种重要方式，有其实意图义。加工硬化是强化金属的一种重要方式，有其实意图义。加工硬化的作用：加工硬化的作用： 对不能热处置强化的金属，加工硬化是其强化的重对不能热处置强化的金属，加工硬化是其强化的重要手段；要手段； 提高工件运用过程的平安性。提高工件运用过程的平安性。加工硬化的工程意义：加工硬化的工程意义：加工硬化是强化资料的重要手段，尤其是对于那些不能加工硬化是强化资料的重要手段，尤其是对于那些不能用热处置方法强化的金属资料。用热处置方法强化的金属资料。 加工硬化有利于金属进展均匀变形。由于金属已变形部加工硬化有利于金属进展均匀变形。由于金属已变形部分产生硬化，将使继续的变形主要在未变形或

32、变形分产生硬化，将使继续的变形主要在未变形或变形较少的部分开展。较少的部分开展。加工硬化给金属的继续变形呵斥了困难，加速了模具的加工硬化给金属的继续变形呵斥了困难，加速了模具的损耗，在对资料要进展较大变形量的加工中将是不损耗，在对资料要进展较大变形量的加工中将是不希望的，在金属的变形和加工过程中经常要进展希望的，在金属的变形和加工过程中经常要进展“中中间退火以消除这种不利影响，因此添加了能耗和间退火以消除这种不利影响，因此添加了能耗和本钱。本钱。 二塑性变形对对其它性能的影响二塑性变形对对其它性能的影响 电阻率升高，电阻温度系数下降；导磁率下降；抗腐电阻率升高，电阻温度系数下降；导磁率下降；抗

33、腐蚀性减弱等。蚀性减弱等。三、剩余应力三、剩余应力 塑性变形中外力所作的功除大部分转化成热之外，塑性变形中外力所作的功除大部分转化成热之外，还有一小部分以畸变能的方式储存在形变资料内部。这还有一小部分以畸变能的方式储存在形变资料内部。这部分能量叫做储存能。储存能的详细表现方式为：宏观部分能量叫做储存能。储存能的详细表现方式为：宏观剩余应力、微观剩余应力及点阵畸变。剩余应力、微观剩余应力及点阵畸变。按照剩余应力平衡范围的不同，通常可将其分为三种：按照剩余应力平衡范围的不同，通常可将其分为三种：1 1、第一类内应力，又称宏观剩余应力、第一类内应力，又称宏观剩余应力 它是由工件不同部分的宏观变形不均

34、匀性引起的，它是由工件不同部分的宏观变形不均匀性引起的，故其应力平衡范围包括整个工件。例如，将金属棒施以故其应力平衡范围包括整个工件。例如，将金属棒施以弯曲载荷，那么上边受拉而伸长，下边遭到紧缩；变形弯曲载荷，那么上边受拉而伸长，下边遭到紧缩；变形超越弹性极限产生了塑性变形时，那么外力去除后被伸超越弹性极限产生了塑性变形时，那么外力去除后被伸长的一边就存在压应力，短边为张应力。这类剩余应力长的一边就存在压应力，短边为张应力。这类剩余应力所对应的畸变能不大，仅占总储存能的所对应的畸变能不大，仅占总储存能的0.10.1左右。左右。2 2、第二类内应力，又称微观剩余应力、第二类内应力，又称微观剩余应

35、力 它是由晶粒或亚晶粒之间的变形不均匀性产生的。它是由晶粒或亚晶粒之间的变形不均匀性产生的。其作用范围与晶粒尺寸相当，即在晶粒或亚晶粒之间其作用范围与晶粒尺寸相当，即在晶粒或亚晶粒之间坚持平衡。这种内应力有时可到达很大的数值，甚至坚持平衡。这种内应力有时可到达很大的数值，甚至能够呵斥显微裂纹并导致工件破坏。能够呵斥显微裂纹并导致工件破坏。3 3、第三类内应力，又称点阵畸变。、第三类内应力，又称点阵畸变。 其作用范围是几十至几百纳米，它是由于工件在其作用范围是几十至几百纳米，它是由于工件在塑性变形中构成的大量点阵缺陷如空位、间隙原子、塑性变形中构成的大量点阵缺陷如空位、间隙原子、位错等引起的。位错等引起的。 变形金属中储存能的绝大部分变形金属中储存能的绝大部分80809090用用于构成点阵畸变。这部分能量提高了变形晶体的能量，于构成点阵畸变。这部分能量提高了变形晶体的能量，使之处于热力学不稳定形状，故它有一种使变形金属重使之处于热力学不稳定形状，故它有一种使变形金属重新恢复到自在焓最低的稳定构造形状的自发趋势，并导新恢复到自在焓最低的稳定构造形状的自发趋势，并导致塑性变形金属在加热时的回复及再结晶过程。致塑性变