航空工程材料教案塑性变形与再结晶2

1、项目 （任务）学习子情境：金属的塑性变形与再结晶的认知之二授课班级授课教师地 点课时/累计审批/日期多媒体教室2/18授课周次课程类型理论课教学方法举例教学目标知 识 目 标能力（技能）目标了解金属的塑性变形及其对金属组织和性能的影响，了解金属的回复与再结晶、金属的热塑性变形。会利用金属的塑性变形进行钣金的加工重难点及解决方法重点：金属的塑性变形及其对金属组织和性能的影响难点：金属的回复与再结晶、金属的热塑性变形。解决方法：多媒体演示、举例能力训练任务及案例飞机上钣金件的加工教学回顾回顾前面所学的金金属的塑性变形及其对金属组织和性能的影响教学过程设计：1.复习上节课的内容。2. 讲授冷塑性变形

2、对金属组织和性能的影响。3.讲授回复与再结晶，冷加工与热加工。§ 学习子情境：金属的塑性变形与再结晶的认知之二一、教学回顾：回顾前面所学的金属的塑性变形及其对金属组织和性能的影响。金属与合金的性能主要取决于组织与结构，而组织结构不仅与成分和温度有关，而且还和加工处理工艺有关。塑性变形是强化金属的重要手段之一。二、冷塑性变形对金属性能和组织的影响：1、冷塑性变形对金属性能的影响：主要影响：加工硬化。加工硬化的实际意义：是强化金属的材料的重要手段。（举例：不锈钢）是工件能够成型的重要因素。（举例：冲压件）加工硬化的不利影响：由于塑性降低，给进一步冷塑性变形带来困难，必须进行中间热处理。2

3、、冷塑性变形对金属组织的影响金属内部的晶粒沿着变形的方向伸长，当变形度很大时，晶粒被伸长为纤维，并且晶界也变得模糊，形成纤维组织，使金属的力学性能具有明显的方向性。加工硬化现象产生的根本原因：冷塑性变形使晶粒外形发生变化，且使晶粒内部镶嵌块尺寸细碎化，位错密度增加，晶格畸形变形较严重，增加了滑移阻力。三、冷变形金属在加热时性能和组织的变化：冷变形金属处于不稳定的状态，具有恢复稳定状态的趋势。常温下原子活动能力弱，恢复过程很难进行。如对其加热，则原子活动能力增强，会产生一系列组织与性能的变化。随加热温度升高，分为回复、再结晶及晶粒长大三个阶段。1、回复与再结晶（1）回复：加热温度不高，组织无变化

4、，但原子发生短距离扩散，晶格空位大量减少，位错密度降低，使金属晶格畸变程度减轻，内应力减小，称为回复。金属强度略有下降，塑性伸高，但加工硬化现象仍基本保留。（2）再结晶：温度继续升高，原子扩散能力大为提高，显微组织将发生变化。在变形组织内，逐渐形成一些缺陷少、晶格较规则的等轴小晶粒，它们不断向周围的变形晶粒中长大，直到冷变形组织完全消失。这一转变通过形核和核心长大过程进行，称再结晶。其晶格类型不变，并未形成新相，故不是相变过程。再结晶后，加工硬化现象基本消除。（3）晶粒长大：等轴小晶粒晶粒粗化。2、冷变形金属的退火（1）再结晶温度：再结晶没有一个随成分而固定的临界点。金属材料开始再结晶的温度与

5、变形度、化学成分、加热速度、加热时间等因素有关。当变形度很大时，再结晶温度逐渐趋于一个极限值，这就是该金属的最低再结晶温度。对纯金属再结晶0.4熔（2）去应力退火和再结晶退火去应力退火：将冷变形金属加热到再结晶温度以下的回复阶段。基本消除内应力，但保留加工硬化。再结晶退火：将冷变形金属加热到再结晶温度以上，完成再结晶过程，完全消除加工硬化。（3）再结晶退火后的晶粒度主要影响因素：变形程度（临界变形度：当变形度在某一个不大的数值范围内时，再结晶后将获得极粗大的晶粒，这一变形度称临界变形度）：原因是在临界变形度时，只有部分晶粒变形，再结晶晶核少，再结晶晶粒度不均匀，晶粒极易吞并长大；而当变形度更小

6、时，几乎不产生再结晶；当变形度大于临界变形度后，随变形度增加，再结晶形核率增大，再结晶晶粒细小而均匀。退火温度与保温时间：温度越高、保温时间越长，晶粒愈粗大。五、金属的热塑性变形：1、冷加工与热加工的区别以再结晶温度来划分：（1）冷加工：在金属再结晶温度以下进行的加工。加工后必然留下加工硬化。（2）热加工：在金属再结晶温度以上进行的加工。由于是在高温下，金属原子结合力很小，且加工硬化现象随时被再结晶过程所消除，因而其塑变比低温时容易得多。（3）不完全的热加工：热加工时，热加工硬化与再结晶软化不能完全抵消，加工后留下部分加工硬化现象，称不完全的热加工。2、热加工对金属组织和性能的影响（1）消除铸态金属组织缺陷。（2）细化晶粒：与变形程度和终止加工温度有关。变形度大、终止加工温度低，可获得细小晶粒。但若终止加工温度过低，又会造成加工硬化及残余应力。（