金属学与热处理课件04金属的塑性变形和再结晶

第六章金属的塑性变形和再结晶

§6.1金属的变形特性§6.2单晶体的塑性变形§6.3多晶体的塑性变形§6.4塑性变形对金属组织与性能的影响§6.5冷变形金属的回复与再结晶§6.6金属的热加工§6.7超塑性第六章金属的塑性变形和再结晶

学习要求：理解概念：形变强化，细晶强化，滑移，滑移系，滑移面，滑移方向，临界分切应力，取向因子，软位向，硬位向，孪生，纤维组织，形变织构，临界变形度，回复，再结晶，冷加工，热加工，超塑性掌握塑性变形的特点及对组织和性能的影响掌握冷变形金属在加热时组织和性能的变化§6.2单晶体的塑性变形滑移滑移系滑移的位错机制刃位错的运动螺位错的运动混合位错的运动孪生§6.3多晶体的塑性变形不同时性不均匀性协调性只有处在有利位向（取向因子最大）的晶粒的滑移系才能首先开动每个晶粒的变形量各不相同，而且由于晶界的强度高于晶内，使得每一个晶粒内部的变形也是不均匀的。多晶体的塑性变形是通过各晶粒的多系滑移来保证相互协调性。根据理论推算，每个晶粒至少需要有五个独立滑移系。§6.3多晶体的塑性变形不同时性不均匀性协调性§6.4塑性变形对金属组织与性能的影响形成纤维组织§6.4塑性变形对金属组织与性能的影响形成形变织构§6.4塑性变形对金属组织与性能的影响亚结构细化点阵畸变严重随着变形量的增加，位错交织缠结，在晶粒内形成胞状亚结构，叫形变胞金属在塑性变形中产生大量点阵缺陷（空位、间隙原子、位错等），使点阵中的一部分原子偏离其平衡位置，而造成的晶格畸变。§6.4塑性变形对金属组织与性能的影响各向异性形变强化形成了纤维组织和变形织构变形过程中，位错密度升高，导致形变胞的形成和不断细化，对位错的滑移产生巨大的阻碍作用塑性变形对金属组织结构与机械性能的影响组织结构：

形成纤维组织和变形织构亚结构细化点阵畸变机械性能：各向异性形变强化/加工硬化形成残余内应力§6.5冷变形金属的回复与再结晶

形变金属与合金退火过程示意图§6.5冷变形金属的回复与再结晶形变金属与合金在退火过程中机械性能的的变化示意图回复后的显微组织和性能

亚结构变化金属的强度、硬度和塑性等机械性能变化不大内应力及电阻率等理化性能降低金属的晶粒大小和形状不发生明显的变化§6.5冷变形金属的回复与再结晶再结晶后的显微组织和性能

金属的强度、硬度有所降低，塑性、韧性有所提高内应力完全消除金属的晶粒大小和形状发生明显的变化，形成等轴晶粒§6.5冷变形金属的回复与再结晶§6.5冷变形金属的回复与再结晶3）杂质与合金元素退火温度越高，再结晶晶粒越粗4）变形温度5）退火温度杂质与合金元素，细化晶粒变形温度越高，再结晶晶粒越粗再结晶晶粒大小的控制1）冷变形程度变形度越大，晶粒越细小2）原始晶粒尺寸原始晶粒越细，再结晶晶粒越细T再（K）=(0.35~0.4)T熔（K）影响再结晶温度的因素3）加热速度和保温时间加热速度十分缓慢或和加热时间长，则再结晶温度升高；但过快或时间短，则来不及形核和长大4）原始晶粒尺寸1）变形度变形度越大，再结晶温度越低2）金属的纯度纯度越高，再结晶温度越低原始晶粒尺寸越细，再结晶温度越低§6.5冷变形金属的回复与再结晶§6.6金属的热加工

热加工对金属组织与性能的影响(1)改善铸态组织缺陷，1）提高金属致密度2）细化晶粒3）打碎粗大组织，并均匀分布4）消除偏析提高材料性能§6.6金属的热加工在热加工过程中铸态金属的偏析、夹杂物、第二相、晶界等逐渐沿变形方向延展，在宏观工件上勾画出一个个线条，这种组织也称为纤维组织。---------流线(2)出现纤维组织，顺着纤维方向强度高，而在垂直于纤维的方向上强度较低。材料各向异性在制订热加工工艺时，要尽可能使纤维流线方向与零件工作时所受的最大拉应力的方向一致，并在零件内部封闭。§6.6金属的热加工(3)形成带状组织，消除：正火或高温扩散退火横向的塑性和韧性明显降低，切削性能恶化性能明显降低复相合金中的各个相，在热加工时沿着变形方向交替地呈带状分布，这种组织称为带状组织§6.6金属的热加工(4)晶粒大小变化，正确制定工艺，细化晶粒，提高性能变形量越大，晶粒越细，但避免临界变形度范围，且变形均匀变形量：热加工温度：变形量较大，变形温度过高，易引起二次再结晶终锻温度：终锻温度过高，晶粒粗大；终锻温度过低，造成加工硬化和残余应力§6.6金属的热加工(1)合金具有非常细小的等轴晶粒的两相组织(晶粒的平均直径通常小于10μm)。(2)变形温度通常接近于该合金绝对熔点温度的0.5至0.65倍。(3)通常