材料与金属工艺学金属的塑性变形与再结晶

1010-其次章金属的塑性变形与再结晶【重点内容】1.金属塑性变形本质；冷塑性变形对金属材料的的组织和性能的影响；4.冷加工与热加工的区分；【本章难点】加工硬化现象，回复和再结晶现象，细晶粒钢强度高、塑性好的缘由。【根本要求】1.了解金属的塑性变形的过程；把握加工硬化现象；生疏冷变形金属在加热过程中组织与性能的变化；把握冷变形与热变形的区分。§1金属的塑性变形【什么是塑性变形】永久残留的那局部变形叫塑性变形。冷塑性变形和热塑性变形两大章，在这章里我们主要讲金属的冷塑性变形。【金属单晶体的塑性变形】变形过程，不防先看一下单晶体是怎样发生塑性变形的。金属单晶体的塑性变形有“滑移”与“孪生”等不同方式，但一般大的根本方式——滑移。〔一〕滑移的表象：发生了滑移的金属试样从外表上看是什么样？图2-1 滑移〔滑移面〕和肯定的晶向〔滑移方向〕滑移产生的台阶，这些条纹称为“滑移线”，合体，称为“滑移带”。同时还能看到滑移带在晶体上的分布是不均匀的。所以说，单晶体变形时，滑移只在晶体内有限的晶面上进展，是不均塑性变形就是众多大小不同的滑移带的综合效果在宏观上的表达。〔二〕滑移的机理：位置，这些原子有力求到达到平衡的趋势。当晶体受外力作用时，位错〕将垂直于受力方向，沿着肯定的晶面和肯定的晶向一格一格上百个或更多位错移动到晶体外表所形成的台阶。2-2滑移机理示意图〔三〕晶体的滑移面、滑移方向及滑移系：，〔并不是沿全部的晶面和晶向都〕，这些肯定的晶面和晶向分别称为滑移面和滑移方向，并且这目和位向不同，一个滑移面和在这个滑移面上的一个滑移方向组成一个121212，且滑移系的数目越多则金属的塑性愈好，反之滑移系数愈少，塑性不好，且一样滑移系数目一样时，滑移方向数越多，越易滑移，塑性越好。每种晶体中都有不止一个的滑移系，受力以后哪个滑移系先滑动呢？争论说明，只有与外力接近45°取向的滑移系，才具有较大的切应力，45°的滑移系称为“硬取向”。〔四〕晶体在滑移过程中的转动单晶体试样在拉伸试验时〔2-3〕，除了沿滑移面产生滑移外，晶体还会产生转动。由于晶体在拉伸过程，当滑移面上、下两局部发生微小滑移时，试样两端的拉力不再处于同始终线上，于是在滑移面上形成一力偶，使滑移面产生以外力方向为转向，趋向于与外力平行的转动。【多晶体金属的塑性变形】很大的影响，所以多晶体的塑性变形较单晶体简单。向不同，故在多晶体中的塑性变形比单晶体简单得多。晶界和晶粒位向的影响2-4拉伸试样变形示意图明显的所谓“竹节”现象〔如图2-4〕，即试样在远离夹头和晶界的晶抗力大。缘由在于晶界四周为两晶粒晶格位向的过渡之处，晶格排列紊金属的变形抗力总是高于单晶体。的晶粒愈细，其晶界总面积愈大，每个晶粒四周不同取向的晶粒数便愈多，对塑性变形的抗力也愈大。散在更多的晶粒中发生，产生较均匀的变形，而不致造成局部的应力集多晶体金属的变形过程也渐渐提高。当应力集中到达肯定程度后，相邻晶粒中的位错源开头滑转动到软取向，参与滑移变形。所以，多晶体的塑性变形，是在各晶粒相互影响，相互制约的条件逐步进展到均匀的变形。【冷塑性变形对金属组织和性能的影响】变化大致可以分为如下四个方面。〔一〕晶粒沿变形方向拉长，性能趋于各向异性叫做“纤维组织”。〔二〕晶粒裂开，位错密度增加，产生加工硬化随着变形的增加，晶粒渐渐被拉长，直至裂开，这样使各晶粒都裂开成细碎的亚晶粒，变形愈大，晶粒裂开的程度愈大，亚晶界的量便愈多，亚晶界又是由刃型位错组成的位错墙，这样使位错密度显著增加；同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长。因此，随着变形量的增加，由于晶粒裂开和位错密度的增加，金属的塑性变形抗力将快速增大，即强度和硬度显著提高，而塑性和韧性下降产生所谓“加工硬化”现象。〔P57－2-56〕。金属的加工硬化现象会给金属的进一步加工带来困难，如钢板在冷轧的加工硬化来提高钢丝的强度的。〔三〕织构现象的产生会使金属的性能发生怎样的变化呢？性”的特点。〔晶粒〕组成，虽然每个晶粒能的综合表现，不具备“各向异性”的特点，各个方向上性能一样。由于织构现象的产生，使多晶体金属消灭了晶格取向趋于大体全都的现象构甚至在退火时也难以消退。〔四〕剩余内应力理，以消退剩余内应力。§2回复与再结晶【冷变形金属在加热时的组织和性能的变化】动力量的条件，就必定会发生一系列的组织和性能的变化。通常将冷变形金属在加热时组织和性能的变化分为三个阶段1回复阶段内应力及电阻率等性能显著降低。因此对冷变形金属进展的这种低温加热退火只能用在保存加工硬化而降低内应力改善其它的物理性能的场合。2再结晶通过回复，虽然金属中的点缺陷大为削减，晶格畸变有所降低，但整，晶格类型一样，把这一阶段称为“再结晶”。长大，变形晶粒消逝，再结晶过程完毕。或在变形的过程中，使其硬度降低，塑性长高，便于进一步加工。3晶粒长大度、塑性、韧性下降。且塑性与韧性下降的更明显。再结晶晶粒大小的因素。【影响再结晶粒大小的因素】粒度等。这里重点争论加热温度和变形度的影响。变形度影响粒极易相互吞并长大，因而再结晶后晶粒粗大，这变形度即为临界变形后产生粗晶粒。2-5变形度对晶粒大小的影响退火温度的影响个适宜的温度范围内进展加热。试验说明，每种金属都有一最低的再结晶温度，T存在如下大致关系：

，它和熔点之间再T =0.4T再

T：热力学温度T

以上，生产上实际使用的再结晶温度通常再是比T化。

高150~250℃，这样就既可保证完全再结晶，又不致使晶粒粗再依据它来确定再结晶退火的工艺参数。【热加工对金属组织和性能的影响】在热加工中将同时发生加工硬化和再结晶软化两个过程。再结晶温度是热加工与冷加工的分界限，高于再结晶温度的压力加工是热加工，低于再结晶温度的压力加工是冷加工。比方，钢的再结晶温度对钢进展压力加工为冷加工，而铅和锡的再0℃以下，所以在室温的压力加工便是热压力加工。热加工也会使钢的组织和性能发生很大的变化〔1〕通过热加工，可使铸态金属中的气孔焊合，从而使其致密度得以提高。细化，机械性能提高。转变，使它们沿着变形的方向细碎拉长，形成热压力加工“纤