第2[1].2章+金属热态下的塑性变形(1)
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2-2 金属热态下的塑性变形
图2-25冷变形金属加热时组织和性能的变化
金属塑性成形原理
3．静态回复机理
原子只在晶内作短程扩散，使点缺陷和位错发生运动，改变了晶体缺陷的 数量和分布状态。
金属的强度、硬度有所下降，塑性、韧性有所提高；但显微组织没有发生 明显的变化。
低温回复（0.1～0.3Tm）时，回复的主要机理是点缺陷运动和互相结合，使 点缺陷的浓度下降。
金属塑性成形原理
一、热塑性变形时金属的软化过程
热塑性变形时金属的软化过程比较复杂，它与变形温度、应变速率、变形 程度和金属本身的性质有关，主要有静态回复、静态再结晶、动态回复、动态 再结晶和亚动态再结晶等。
动态回复与动态再结晶：一般将热变形过程中，在应力状态作用下所发生 的回复与再结晶过程称为动态回复与动态再结晶。
金属塑性成形原理
综合上述可知，在整个回复阶段： ✓点缺陷减少，位错密度有所下降，位错分布形态经过重新调整和组合而处 于低能态； ✓位错发团变薄、网络更清晰，亚晶增大；但晶粒形状没有发生变化； ✓整个金属的晶格畸变程度和内应力大为减小，其性能也发生相应的变化。 ✓金属的物理性能有较大恢复，如密度增加、电阻率下降，而力学性能没有 明显变化。
金属塑性成形原理
2）性能变化
回复阶段：强度、硬度略有下降，塑性略 有提高。内应力明显下降。
再结晶阶段：强度、硬度明显下降，塑性 明显提高。内应力可完全消除。
晶粒长大阶段：强度、硬度继续下降，塑 性继续提高，粗化严重时下降。
电阻在回复阶段可明显下降， 密度在回复阶段可明显增加。
根本原因：缺陷密度降低
中温回复（0.3～0.5Tm）时，除了点缺陷的运动，还出现位错发团（晶体位 错的高密度区出现的位错线纷乱纠缠的现象）内部位错重新组合和调整、位错运 动和异号位错互毁，导致位错发团厚度变薄，位错网络清晰，晶界位错密度下降， 亚晶缓慢长大。
材料的塑性变形
22:10
11
滑移带和滑移线只是晶格滑移结果的表象； 重新抛光后可去除。
光镜下：滑移带。 电境下：滑移线。
22:10
12
问题二：
产生滑移的条件?
滑移面 ：??? 滑移方向：????
22:10
13
产生滑移的条件：
2.1材料的塑性变形机理
面间距大； 滑移矢量（柏氏矢量）小；
＋ ＋ ＋＋＋＋ ＋ ＋ ＋＋＋＋
22:10
49
塑性变形的另一种方式
孪生
2.1材料的塑性变形机理
在切应力作用下，晶体一部分相对于另一部分沿一定
的晶面和晶向发生均匀切变，形成晶体取向的
镜面对称关系。双胞胎!
孪晶的形成 （动画）
孪生动画\孪 生变形.swf 变形
22:10
51
22:10
52
1. 孪生晶体学 晶体的孪晶面和孪生方向与晶体结构类型有关。
滑移面 ：密排面 滑移方向：密排方向
fcc滑移系： 滑移面{111}， 滑移方向<110>； 滑移系
4×3=12个
22:10
Cu,Al,Ni,Au，γ-Fe等 塑性变形能力如何？
17
α-Fe,W,Mo等
塑性变形能力如何？
22:10
18
次滑移系：
Mg,Zn,Ti,Zr等
22:10
塑变能力？ 20
44
☺ 滑移的表面痕迹 : ☺ 单滑移：单一方向的滑移带； ☺ 交滑移：波纹状的滑移带。 ☺ 多滑移：相互交叉的滑移带；
2.1材料的塑性变形机理
奥氏体钢交叉滑移带
问题二：
产生滑移的条件? 结构上
滑移面 ：??? 滑移方向：????
机械工程材料第二章金属塑性变形与再结晶
4. 再结晶与重结晶
相同点：晶粒形核、长大的过程。
不同点： （1）再结晶转变前后的晶格类型没有发生变化， 重结晶时晶格类型发生改变。 （2）再结晶是对冷塑性变形的金属而言的，没有 发生冷塑性变形的金属不存在再结晶问题。
三、晶粒长大 再结晶刚刚完成后的晶粒是无畸变的等轴晶粒， 如果继续升高温度或延长保温时间，晶粒之间就 会通过晶界的迁移相互吞并而长大。
➢ 产生残余应力。
（二）其他性能
塑性变形影响金属的物理、化学性能， 如电阻增大，导磁率下降，耐腐蚀性能 降低。 密度、导热系数下降。
三、残余应力（约占变形功的10％）
（一）宏观内应力（第一类内应力） 原因：由工件不同部位的宏观变形不均匀而引起的。 作用范围：作用于整个工件。
金属棒弯曲变形后 的残余应力
正火组织
带状组织
金属冷拉拔后 的残余应力
（二）微观内应力（第二类内应力） 原因：晶粒或亚晶粒之间的变形不均匀引起的。 作用范围：与晶粒尺寸相当。
（三）点阵畸变（第三类内应力）80-90%
原因：晶体缺陷而引起的畸变应力。 作用范围：约几百到几千个原子范围内。
金属强化 主要原因
➢第一类、第二类残余应力： 弊：对金属材料的性二、塑性变形对金属性能的影响
（一）力学性能 加工硬化（形变强化）:随着冷塑性变形量 的增加，金属的强度、硬度升高，塑性、韧 性下降的现象。
工业纯铜
45钢
➢加工硬化是强化金属的重要手段之一。
对于不能热处理强化的金属和合金尤为重要。
链条板的轧制
材料为Q345（16Mn) 钢 的自行车链条经过五 次轧制，厚度由3.5mm压缩到1.2mm，总变形 量为65%。
原始横截面积的百分比。
Ψ=
金属塑性成形原理金属塑性变形的物理基础PPT课件
• 较强相体积分数达到30%，两相以接近于相等的应变发生变形
• 较强相体积分数高于70%，该相变为基体相
第45页/共97页
弥散型两相合金的塑性变形
当第二相以细小弥散的微粒均匀分布于基体相
中时，将产生显著的硬化现象
•
沉淀强化（时效强化）：第二相微粒是通过对过饱和固溶体的时效处理而沉淀析出并产生强化
•
相协调。
第39页/共97页
二、塑性成形的特点
❖
❖
❖
受晶界和晶粒位向的影响较大
多晶体塑性变形的抗力比单晶体高；
多晶体内晶粒越细，晶界总面积就越大，金属强度越高，塑性越好。
多晶体变形不均匀性
晶粒受位向和晶界的约束，变形先后不一致，导致变形不均匀。
由于变形不均匀，晶粒内部和晶粒之间存在不同的内应力，变形结束后不会
交滑移
• 对于螺型位错，所有包含位错线的晶面都可能成为滑移面。
• 交滑移：螺形位错的柏氏矢量具有一定的灵活性，当滑移受阻是，可离开原滑移
面而沿另一晶面继续移动
• 双交滑移：发生交滑移的位错，滑移再次受阻，而转到与第一次的滑移面平行的
的晶面继续滑移
• 刃型位错不可能产生交滑移
第31页/共97页
位错塞积
原子能量随位置的变化为一余弦函数。
❖ 通过计算晶体的临界剪切应力，并与实际的临界
剪切应力进行比较，人们发现，理论计算的剪切
强度比实验所得到的剪切强度要高一千倍以论
为了解释这种理论值和实际值的差别，1934年泰
勒（）、奥罗万（E.Orowan）、和波兰伊
（M.Polanyi）几乎在同一时间内，分别提出了位
当退火状态的低碳钢试样拉伸到超过屈服点发生少量塑性变形
• 较强相体积分数高于70%，该相变为基体相
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弥散型两相合金的塑性变形
当第二相以细小弥散的微粒均匀分布于基体相
中时，将产生显著的硬化现象
•
沉淀强化（时效强化）：第二相微粒是通过对过饱和固溶体的时效处理而沉淀析出并产生强化
•
相协调。
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二、塑性成形的特点
❖
❖
❖
受晶界和晶粒位向的影响较大
多晶体塑性变形的抗力比单晶体高；
多晶体内晶粒越细，晶界总面积就越大，金属强度越高，塑性越好。
多晶体变形不均匀性
晶粒受位向和晶界的约束，变形先后不一致，导致变形不均匀。
由于变形不均匀，晶粒内部和晶粒之间存在不同的内应力，变形结束后不会
交滑移
• 对于螺型位错，所有包含位错线的晶面都可能成为滑移面。
• 交滑移：螺形位错的柏氏矢量具有一定的灵活性，当滑移受阻是，可离开原滑移
面而沿另一晶面继续移动
• 双交滑移：发生交滑移的位错，滑移再次受阻，而转到与第一次的滑移面平行的
的晶面继续滑移
• 刃型位错不可能产生交滑移
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位错塞积
原子能量随位置的变化为一余弦函数。
❖ 通过计算晶体的临界剪切应力，并与实际的临界
剪切应力进行比较，人们发现，理论计算的剪切
强度比实验所得到的剪切强度要高一千倍以论
为了解释这种理论值和实际值的差别，1934年泰
勒（）、奥罗万（E.Orowan）、和波兰伊
（M.Polanyi）几乎在同一时间内，分别提出了位
当退火状态的低碳钢试样拉伸到超过屈服点发生少量塑性变形
工程材料及成型技术基础(吕广庶张元明著)课后习题答案
《工程材料》复习思考题参考答案第一章金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。
答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。
线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。
如位错。
面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。
如晶界和亚晶界。
亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。
亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。
刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。
滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。
如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。
单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。
多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。
过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。
自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。
非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。
变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。
变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。
2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格；Mg、Zn属于密排六方晶格；3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。
第2章金属塑性变形物理基础
结论：滑移系多的金属要比滑移系少的金属变形
协调性好、塑性高；而其发生滑移的条件需沿滑移面 施加一定大小的切应力。
第2章金属塑性变形物理基础
P λ
滑移方向 P
设拉力P引起的拉伸应力σ， 切应力分量为 φ τ=σcosφcosλ
滑移面
令u=cosφcosλ，称为取向因子 当u=0.5或接近0.5，称为软取向 当u=0或接近0，称为硬取向
第二章 金属塑性变形的物理基础
2.1 金属冷态下的塑性变形 2.2 金属热态下的塑性变形 2.3 金属的超塑性变形 2.4 金属在塑性加工过程中的塑性
行为
第2章金属塑性变形物理基础
§2.1金属冷态下的塑性变形
一、塑性变形机理 多晶体的塑性变形包括晶粒内部变形
（晶内变形）、晶外变形（晶间变形）。
（一）晶内变形 变形方式：滑移（主要）、孪生（次要）
金属多晶体中，各晶粒的位向不同， 使得塑性变形必然不可能在所有晶 粒内同时进行，构成多晶体塑性变 形不同于单晶体。
第2章金属塑性变形物理基础
2、孪生（形变孪晶）
晶体在切应力作用下，晶体的一部分沿着一定的 晶面（称为孪生面）和一定的晶向（称为孪生方向）
发生均匀切变。
金属在塑性变形时以何种方式变形，取决于哪种
第2章金属塑性变形物理基础
2）第二相粒子十分细小，并 弥散地分布在基体晶粒内， 称为弥散分布型两相合金
多相合金晶体中第二相粒子的分布情况不同，使塑 性变形的情况与单相合金的有所不同。
1）聚合型两相合金
由于两相尺寸分布在同一数量级上。因此，只有第 二相为较强相时，合金才能得到强化。
较强相所 占比例
<30%，变形滑移发生在较弱相 30%～70%，两相接近 >70%，第成2章金为属塑性基变形体物理基相础 ，塑性由其控制
协调性好、塑性高；而其发生滑移的条件需沿滑移面 施加一定大小的切应力。
第2章金属塑性变形物理基础
P λ
滑移方向 P
设拉力P引起的拉伸应力σ， 切应力分量为 φ τ=σcosφcosλ
滑移面
令u=cosφcosλ，称为取向因子 当u=0.5或接近0.5，称为软取向 当u=0或接近0，称为硬取向
第二章 金属塑性变形的物理基础
2.1 金属冷态下的塑性变形 2.2 金属热态下的塑性变形 2.3 金属的超塑性变形 2.4 金属在塑性加工过程中的塑性
行为
第2章金属塑性变形物理基础
§2.1金属冷态下的塑性变形
一、塑性变形机理 多晶体的塑性变形包括晶粒内部变形
（晶内变形）、晶外变形（晶间变形）。
（一）晶内变形 变形方式：滑移（主要）、孪生（次要）
金属多晶体中，各晶粒的位向不同， 使得塑性变形必然不可能在所有晶 粒内同时进行，构成多晶体塑性变 形不同于单晶体。
第2章金属塑性变形物理基础
2、孪生（形变孪晶）
晶体在切应力作用下，晶体的一部分沿着一定的 晶面（称为孪生面）和一定的晶向（称为孪生方向）
发生均匀切变。
金属在塑性变形时以何种方式变形，取决于哪种
第2章金属塑性变形物理基础
2）第二相粒子十分细小，并 弥散地分布在基体晶粒内， 称为弥散分布型两相合金
多相合金晶体中第二相粒子的分布情况不同，使塑 性变形的情况与单相合金的有所不同。
1）聚合型两相合金
由于两相尺寸分布在同一数量级上。因此，只有第 二相为较强相时，合金才能得到强化。
较强相所 占比例
<30%，变形滑移发生在较弱相 30%～70%，两相接近 >70%，第成2章金为属塑性基变形体物理基相础 ，塑性由其控制
金属塑型变形优秀课件
➢ 多晶体中首先发生滑移的是滑移系与外 力夹角等于或接近于45°的晶粒。当塞 积位错前端的应力达到一定程度，加上 相邻晶粒的转动，使相邻晶粒中原来处 于不利位向滑移系上的位错开动，从而 使滑移由一批晶粒传递到另一批晶粒， 当有大量晶粒发生滑移后，金属便显示 出明显的塑性变形。
（三）晶粒大小对金属力学性能的影响
• 滑移只能在切应力的作用下发 生。产生滑移的最小切应力称 临界切应力.
（2）滑移系
沿其发生滑移的晶面和晶向分别叫做滑移面和滑移方向。
通常是晶体中的密排面和密排方向。 滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。因原
子密度最大的晶面和晶向之间原子间距最大，结合力最 弱，产生滑移所需切应力最小。
晶界对塑性变形的影响
Cu-4.5Al合金晶 界的位错塞积
• 晶粒位向的影响 ➢ 由于各相邻晶粒位向不同，当一个晶粒发生塑性变形时，为了
保持金属的连续性，周围的晶粒若不发生塑性变形，则必以弹 性变形来与之协调。这种弹性变形
便成为塑性变形晶粒 的变形阻力。由于晶 粒间的这种相互约束， 使得多晶体金属的塑 性变形抗力提高。
➢ 密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。体心立方 晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。面心立 方晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现有孪晶存在， 这是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的，称 退火孪晶。
钛合金六方相中的形变孪晶
奥氏体不锈钢中退火孪晶
二、多晶体金属的塑性变形 （一）特点 • 单个晶粒变形与单晶体相似，每
金属塑型变形优秀课件
第一节 金属的塑性变形
一、单晶体金属的塑性变形 单晶体受力后，外力在任何
晶面上都可分解为正应力和 切应力。正应力只能引起弹 性变形及解理断裂。只有在
热态下的金属塑性变形
子扩散能力增加，金属将依次发生回复、再结晶
和晶粒长大。
黄 铜
加热温度 ℃
本节内容概要 一、金属热塑性变形时的软化过程 静态回复、静态再结晶、动态回复、动态再结晶 二、热塑性变形机理 三、双相合金热塑性变形机理 四、热塑性变形对金属组织和性能的影响
补充知识
金属的回复与再结晶
回复
动态回复主要是通过位错的攀移、交滑移等来实 现的。 对于高层错能金属，由于层错能高，变形时扩展 位错的宽度窄、集束容易，位错的交滑移和攀移 容易进行，位错容易在滑移面间转移，而使异号 位错相互抵消，结果使位错密度下降，畸变能降 低，不足以达到动态再结晶所需的能量水平。 对于层错能较低的金属的热变形，如果变形程度 较小时，通常也只发生动态回复。 总之，金属在热塑性变形时，动态再结晶是很难 发生的。
再结晶的特点： ① 加热温度较高：T>T再 T再≈0.4T熔； ② 显微组织显著变化 ： 转变为等轴无畸变新晶粒 ③ 亚结构：位错密度大大降低； ④ 性能显著变化： HB、σ↓↓；δ、ψ↑↑ ⑤ 内应力完全消除。
再结晶过程完成之后金属的特点： 金属处于低能量的状态，但从界面能角度来看， 细小的晶粒合并成粗大的晶粒，会使总晶界面积
SEM-再结晶晶粒在原 变形组织晶界上形核 TEM-再结晶晶粒形核 于高密度位错基体上
冷变形奥氏体不锈钢 加热时的再结晶形核
由于再结晶后组织的复原， 因而金属的强度、硬度下降， 塑性、韧性提高，加工硬化 消失。
冷变形(变形量为38%)黄铜580º C 保温15分后的的再结晶组织
冷变形黄铜组织性能随温度的变化
再结晶
回复是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位错 近距离迁移而引起的晶内某些变化。如空位与其他缺陷合 并、同一滑移面上的异号位错相遇合并而使缺陷数量减少
金属工艺学_邓文英_第五版_课后习题参考答案
第一章（p11）1.什么是应力？什么是应变？答：应力是试样单位横截面的拉力；应变是试样在应力作用下单位长度的伸长量2．缩颈现象在拉伸实验中当载荷超过拉断前所承受的最大载荷时，试样上有部分开始变细，出现了“缩颈”。
缩颈发生在拉伸曲线上bk段。
不是，塑性变形在产生缩颈现象前就已经发生，如果没有出现缩颈现象也不表示没有出现塑性变形。
布氏硬度法和洛氏硬度法各有什么优缺点？下列材料或零件通常采用哪种方法检查其硬度？库存钢材硬质合金刀头锻件台虎钳钳口洛氏硬度法测试简便，缺点是测量费时，且压痕较大，不适于成品检验。
布氏硬度法测试值较稳定，准确度较洛氏法高。
；迅速，因压痕小，不损伤零件，可用于成品检验。
其缺点是测得的硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。
硬质合金刀头，台虎钳钳口用洛氏硬度法检验。
库存钢材和锻件用布氏硬度法检验。
第五题下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么?σb抗拉强度它是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力.σs屈服点它是指拉伸试样产生屈服时的应力。
σ2.0规定残余拉伸强度σ1-疲劳强度它是指金属材料在应力可经受无数次应力循环不发生疲劳断裂，此应力称为材料的疲劳强度。
σ应力它指试样单位横截面的拉力。
a K冲击韧度它是指金属材料断裂前吸收的变形能量的能力韧性。
HRC 洛氏硬度它是指将金刚石圆锥体施以100N的初始压力，使得压头与试样始终保持紧密接触，然后，向压头施加主载荷，保持数秒后卸除主载荷。
以残余压痕深度计算其硬度值。
HBS 布氏硬度它是指用钢球直径为10mm，载荷为3000N为压头测试出的金属的布氏硬度。
HBW 布氏硬度它是指以硬质合金球为压头的新型布氏度计。
第二章（p23）(1)什么是“过冷现象”?过冷度指什么？答：实际结晶温度低于理论结晶温度（平衡结晶温度），这种线性称为“过冷”。
理论结晶温度与实际结晶温度之差，称为过冷度。
（2）金属的晶粒粗细对其力学性能有什么影响？细化晶粒的途径有哪些？答：金属的晶粒粗细对其力学性能有很大影响。
第2[1].2章+金属热态下的塑性变形(1)
![第2[1].2章+金属热态下的塑性变形(1)](https://img.taocdn.com/s3/m/93299af7aef8941ea76e0538.png)
转变机制
原子扩散能力大，新晶粒在 新生晶粒中大 严重畸变组织中形核和生长， 晶粒吞并小晶 直至畸变晶粒完全消失，但 粒，晶界位移 无晶格类型转变 形成新的等轴晶粒，有时还 产生再结晶织构，位错密度 大大下降
组织变化
晶粒明显长大
性能变化
强度、硬度明显下降，加工 硬化基本消除。塑性上升
再结晶退火可消除加工硬化 效果，消除组织各向异性
☆静态回复
回复中刃型位错的攀移
沿晶界 的攀移
华侨大学模具技术研究中心
☆静态回复
亚晶粒合并合并前的Biblioteka 亚晶粒华侨大学模具技术研究中心
☆静态回复
亚晶粒合并 开始合 并，一 个亚晶 在转动
华侨大学模具技术研究中心
☆静态回复
亚晶粒合并
刚合并后 的亚晶结 构
华侨大学模具技术研究中心
☆静态回复
亚晶粒合并
华侨大学模具技术研究中心
☆动态回复
动态回复组织
• 热加工后的晶粒沿变形方向伸长，同时，晶粒内 部出现动态回复所形成的等轴亚晶粒 • 亚晶粒增大时，亚晶粒内部和亚晶界上的位错密 度都会降低，亚晶界上的位错也从无序状态变为 较规整的排列，使胞状亚晶粒的轮廓更为清晰 • 动态回复的组织具有比再结晶组织更高的强度 • 可作为强化材料的一种途径，如建筑用铝镁合金 采用热挤压法保留动态回复组织可提高使用强度
稳定同号位错沿垂直于滑移面方向排列 小角度晶界、亚晶界即是这样排列的结果
华侨大学模具技术研究中心
☆静态回复
多边形化时位错的移动和排列
回复前位错的分布 金属塑性变形后， 滑移面上塞积的同 号刃位错沿原滑移 面成水平排列 回复后的多 边形化，形 成位错墙 高温回复时，刃位错 通过滑移和攀移使位 错变成沿垂直滑移面 的排列，形成位错墙
金属塑性变形物理基础(ppt课件
对组织的研究是金属学的重要内容，晶粒是组织的基本组成单位，而由晶界把不 同的晶粒结合在一起。
.
9
（2）晶体结构： 一个完整的晶粒或亚晶是由同类或不同比例的异类原子，按一 定规律结合在一起，并可以用严格的几何图案表达。 结构就是指原子集合体中各原子的组合状态。
金属和合金的典型结构模型： 面心立方晶体：Al、Ni、Cu、γ-Fe
.
5
前言
因此,为了达到有效的控制材料性能的目:
在现代缺陷理论的基础上，阐明金属塑 性变形的物理实质、变形机理、塑性变 形时材料的组织结构和性能变化的关系， 从而为合理地选择加工条件，保证塑性 变形过程的进行提供理论基础。
.
6
课程内容
1.金属材料的一般特性 2.金属塑性变形的物理本质 3.金属的塑性变形和强化 4.金属在塑性变形中的组织结构与性能变化
.
7
1.金属材料的一般特性
金属材料,尤其是钢铁材料: 由于本身具有比其它材料优越的综合性能; 由于在性能方面以及数量和质量方面蕴藏着巨大潜力; 对人类文明发挥着重要的作用。
决定金属材料性能的基本因素： 化学成分 --- 金属元素; “组织” 和“结构”-Biblioteka - 原子集合体的结构以及内部组织。
.
8
体心立方晶体：Cr、V、Mo、W、α-Fe、β-Ti
密排六方晶体：Zn、Mg、Be、α-Ti、α-Co
.
10
（3）结构缺陷：金属学中将原子组合的不规则性，统称 为结构缺陷，或晶体缺陷。
缺陷种类：
点缺陷：溶质原子，间隙原子，空位；
线缺陷：位错； 面缺陷：晶界，相界，层错，半位错…. 体缺陷：如固溶体中的偏聚区，孔洞….
样集中在一些滑移面上进行; 孪生比滑移困难一些，所以变形时首先发生滑移，当切应
.
9
（2）晶体结构： 一个完整的晶粒或亚晶是由同类或不同比例的异类原子，按一 定规律结合在一起，并可以用严格的几何图案表达。 结构就是指原子集合体中各原子的组合状态。
金属和合金的典型结构模型： 面心立方晶体：Al、Ni、Cu、γ-Fe
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5
前言
因此,为了达到有效的控制材料性能的目:
在现代缺陷理论的基础上，阐明金属塑 性变形的物理实质、变形机理、塑性变 形时材料的组织结构和性能变化的关系， 从而为合理地选择加工条件，保证塑性 变形过程的进行提供理论基础。
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课程内容
1.金属材料的一般特性 2.金属塑性变形的物理本质 3.金属的塑性变形和强化 4.金属在塑性变形中的组织结构与性能变化
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1.金属材料的一般特性
金属材料,尤其是钢铁材料: 由于本身具有比其它材料优越的综合性能; 由于在性能方面以及数量和质量方面蕴藏着巨大潜力; 对人类文明发挥着重要的作用。
决定金属材料性能的基本因素： 化学成分 --- 金属元素; “组织” 和“结构”-Biblioteka - 原子集合体的结构以及内部组织。
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体心立方晶体：Cr、V、Mo、W、α-Fe、β-Ti
密排六方晶体：Zn、Mg、Be、α-Ti、α-Co
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（3）结构缺陷：金属学中将原子组合的不规则性，统称 为结构缺陷，或晶体缺陷。
缺陷种类：
点缺陷：溶质原子，间隙原子，空位；
线缺陷：位错； 面缺陷：晶界，相界，层错，半位错…. 体缺陷：如固溶体中的偏聚区，孔洞….
样集中在一些滑移面上进行; 孪生比滑移困难一些，所以变形时首先发生滑移，当切应
二篇金属的塑性成形工艺
利用此定律，调整某个方向流动阻力，改变金属在某些方向的流动量→成形合理。
<图6-10）最小阻力定律示意图
在镦粗中，此定律也称——最小周边法则
二、塑性变形前后体积不变的假设
弹性变形——考虑体积变化
塑性变形——假设体积不变<由于金属材料连续，且致密，体积变化很微小，可忽略）
此假设+最小阻力定律——成形时金属流动模型
落料——被分离的部分为成品，而周边是废料
冲孔——被分离的部分为废料，而周边是成品
如：平面垫圈：制取外形——落料
制取内孔——冲孔
1．冲裁变形过程
冲裁件质量、冲裁模结构与冲裁时板料变形过程关系密切，
其过程分三个阶段
<1）弹性变形阶段<图8-1）
冲头接触板料后，继续向下运动的初始阶段，使板料产生弹性压缩、拉伸与弯曲等变形，板料中应力迅速增大。此时，凸模下的材料略有弯曲，凹模上的材料则向上翘，间隙↑→弯曲、上翘↑SixE2yXPq5
§6-1塑性变形理论及假设
一、最小阻力定律
金属塑性成形问题实质，金属塑性流动，影响金属流动的因素十分复杂<定量很困难）。应用最小阻力定律——定性分析<质点流动方向）p1EanqFDPw
最小阻力定律——受外力作用，金属发生塑性变形时，如果金属颗粒在几个方向上都可移动，那么金属颗粒就沿着阻力最小的方向移动。DXDiTa9E3d
[注]按变形的模膛数：单膛锻模<如齿轮坯）
多膛锻模<图7-7）
§7-3锤上模锻成形工艺设计
模锻生产的工艺规程包括：制订锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻工步<选模膛）、选择设备及安排修整工序等。
最主要是锻件图的制定和模锻工步的确定
一、模锻锻件图的制定
<图6-10）最小阻力定律示意图
在镦粗中，此定律也称——最小周边法则
二、塑性变形前后体积不变的假设
弹性变形——考虑体积变化
塑性变形——假设体积不变<由于金属材料连续，且致密，体积变化很微小，可忽略）
此假设+最小阻力定律——成形时金属流动模型
落料——被分离的部分为成品，而周边是废料
冲孔——被分离的部分为废料，而周边是成品
如：平面垫圈：制取外形——落料
制取内孔——冲孔
1．冲裁变形过程
冲裁件质量、冲裁模结构与冲裁时板料变形过程关系密切，
其过程分三个阶段
<1）弹性变形阶段<图8-1）
冲头接触板料后，继续向下运动的初始阶段，使板料产生弹性压缩、拉伸与弯曲等变形，板料中应力迅速增大。此时，凸模下的材料略有弯曲，凹模上的材料则向上翘，间隙↑→弯曲、上翘↑SixE2yXPq5
§6-1塑性变形理论及假设
一、最小阻力定律
金属塑性成形问题实质，金属塑性流动，影响金属流动的因素十分复杂<定量很困难）。应用最小阻力定律——定性分析<质点流动方向）p1EanqFDPw
最小阻力定律——受外力作用，金属发生塑性变形时，如果金属颗粒在几个方向上都可移动，那么金属颗粒就沿着阻力最小的方向移动。DXDiTa9E3d
[注]按变形的模膛数：单膛锻模<如齿轮坯）
多膛锻模<图7-7）
§7-3锤上模锻成形工艺设计
模锻生产的工艺规程包括：制订锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻工步<选模膛）、选择设备及安排修整工序等。
最主要是锻件图的制定和模锻工步的确定
一、模锻锻件图的制定
第二章_金属塑性变形的物理基础
超塑性是指金属在特 定变形条件下，呈现 出异常低的流变抗力、 异常高的流变性能 （例如大的延伸率） 的现象。
超塑性的特点
超塑性变形的一般特点： 1、大伸长率 2、无缩颈 3、低流动应力 4、易成形
采用超塑性成形工艺，可获得形状复杂和尺寸精确的锻件， 而变形力大大降低 。
超塑性成形实例
b 弥散强化
位错切过第二相粒子（表面能、错排能、 粒子阻碍位错运动）
四 塑性变形对金属组织和性能的影响
1 对组织结构的影响 （1） 形成纤维组织
晶粒拉长 杂质呈细带状或链状分布
H62黄铜挤压的带状组织
（2） 亚结构
变形量增大 位错缠结 位错胞 （大量位错缠结在胞壁，胞内位错密度低)
（3） 形变织构
四 塑性变形对金属组织和性能的影响
2 对力学性能的影响（加工硬化） （1）加工硬化（形变强化、冷作强化）：随变形 量的增加，材料的强度、硬度升高而塑韧性下降 的现象。
2 对力学性能的影响（加工硬化）
强化金属的重要途径
利 提高材料使用安全性
（2）利弊
材料加工成型的保证
弊 变形阻力提高，动力消耗增大
孪生的特点
（1）孪生是一部分晶体沿孪晶面相对于另一部分晶体 作切变，切变时原子移动的距离是孪生方向原子间距的 分数倍；孪生是部分位错运动的结果；孪晶面两侧晶体 的位向不同，呈镜面对称；孪生是一种均匀的切变。
孪生的特点
（2）孪晶的萌生一般需 要较大的应力，但随后长 大所需的应力较小，其拉 伸曲线呈锯齿状。孪晶核 心大多是在晶体局部高应 力区形成。变形孪晶一般 呈片状。变形孪晶经常以 爆发方式形成，生成速率 较快。
位错密度越高，金属的强度、硬度越高。
S：位错线长度，V：体积，ρ：位错密度
超塑性的特点
超塑性变形的一般特点： 1、大伸长率 2、无缩颈 3、低流动应力 4、易成形
采用超塑性成形工艺，可获得形状复杂和尺寸精确的锻件， 而变形力大大降低 。
超塑性成形实例
b 弥散强化
位错切过第二相粒子（表面能、错排能、 粒子阻碍位错运动）
四 塑性变形对金属组织和性能的影响
1 对组织结构的影响 （1） 形成纤维组织
晶粒拉长 杂质呈细带状或链状分布
H62黄铜挤压的带状组织
（2） 亚结构
变形量增大 位错缠结 位错胞 （大量位错缠结在胞壁，胞内位错密度低)
（3） 形变织构
四 塑性变形对金属组织和性能的影响
2 对力学性能的影响（加工硬化） （1）加工硬化（形变强化、冷作强化）：随变形 量的增加，材料的强度、硬度升高而塑韧性下降 的现象。
2 对力学性能的影响（加工硬化）
强化金属的重要途径
利 提高材料使用安全性
（2）利弊
材料加工成型的保证
弊 变形阻力提高，动力消耗增大
孪生的特点
（1）孪生是一部分晶体沿孪晶面相对于另一部分晶体 作切变，切变时原子移动的距离是孪生方向原子间距的 分数倍；孪生是部分位错运动的结果；孪晶面两侧晶体 的位向不同，呈镜面对称；孪生是一种均匀的切变。
孪生的特点
（2）孪晶的萌生一般需 要较大的应力，但随后长 大所需的应力较小，其拉 伸曲线呈锯齿状。孪晶核 心大多是在晶体局部高应 力区形成。变形孪晶一般 呈片状。变形孪晶经常以 爆发方式形成，生成速率 较快。
位错密度越高，金属的强度、硬度越高。
S：位错线长度，V：体积，ρ：位错密度
《金属的塑性变形》课件
疲劳性能：塑性变 形可以提高金属的 疲劳性能，使其更 加耐久使用
金属的硬化现象
硬化现象：金属在塑性变形过程中，其硬度和强度增加的现象
原因：金属在塑性变形过程中，晶粒被拉长、压扁，晶粒内部的位错密度增加，导致硬度和 强度增加
影响：硬化现象对金属的塑性变形和性能产生影响，如提高金属的耐磨性、耐腐蚀性等
轧制：通过轧辊将金属材料轧制成所需 的形状和尺寸
拉伸：通过拉伸设备将金属材料拉伸成 所需的形状和尺寸
弯曲：通过弯曲设备将金属材料弯曲成 所需的形状和尺寸
焊接：通过焊接设备将金属材料焊接成 所需的形状和尺寸
切割：通过切割设备将金属材料切割成 所需的形状和尺寸
金属的成形工艺
锻造：通过锤击、压力机等工具将金属材料塑性变形，形 成所需的形状和尺寸
塑性变形的影响因素
应力：应力是引起塑性变形的主要因素， 应力越大，塑性变形越大
温度：温度对塑性变形有重要影响，温 度越高，塑性变形越大
材料性质：材料的塑性、韧性、硬度等 性质对塑性变形有重要影响
变形速度：变形速度越快，塑性变形越 大
变形方式：拉伸、压缩、弯曲、扭转等 不同变形方式对塑性变形的影响不同
金属的强化机制
冷加工强化： 通过塑性变形 提高金属的强
度和硬度
热处理强化： 通过加热和冷 却过程改变金 属的微观结构， 提高强度和硬
度
合金强化：通 过添加其他元 素形成合金， 提高金属的强
度和硬度
复合强化：通 过将两种或多 种材料复合， 提高金属的强
度和硬度
06
金属塑性变形的未来发 展
新材料的开发与应用
塑性变形的定义
塑性变形是指金 属在外力作用下 产生的永久变形
塑性变形可以分 为弹性变形和塑 性变形两种类型
第1章-塑性加工金属学
热塑性变形时金属的软化过程比较复 杂，它与变形温度、应变速率、变形程度 和金属本身的性质有关，主要有静态回复、 静态再结晶、动态回复、动态再结晶和亚 动态再结晶等。
1、回复和再结晶
从热力学角度来看，变形引起加工硬化，晶体缺陷增多，金属 畸变内能增加，原子处于不稳定的高自由能状态，具有向低自由 能状态转变的趋势。当加热升温时，原子具有相当的扩散能力， 变形后的金属自发地向低自由能状态转变。这一转变过程称为回 复和再结晶，这一过程伴随有晶粒长大。
多相合金（两相合金）中的第二相可以是纯金属、固溶 体或化合物，起强化作用的主要是硬而脆的化合物。
合金的塑性变形在很大程度上取决于第二相的数量、形 状、大小和分布的形态。但从变形的机理来说，仍然 是滑移和孪生
第二相以连续网状分布在基体晶粒的边界上 随着第二相数量的增加，合金的强度和塑性皆下
降。
第二相以弥散质点（颗粒）分布在基体晶粒内部 合金的强度显著提高而对塑性和韧性的影响较小。
图13-15 回复和再结晶对金属组织和性能的变化
表13-1 回复、再结晶和晶粒长大的特点及应用
回复
再结晶
晶粒长大
发生温度
较低温度
较高温度
更高温度
转变机制
原子活动能量小，空位 移动使晶格扭曲恢复。 位错短程移动，适当集 中形成规则排列
原严直无子重至晶扩畸畸格散变变类能组晶型力织粒转大中完变，形全新核消晶和失粒生，在长但，新晶粒生粒，晶吞晶粒并界中小位大晶移
四、本课程的任务
目的：
科学系统地阐明金属塑性成形的基础和规律， 为合理制订塑性成形工艺奠定理论基础。
任务：
• 掌握塑性成形时的金属学基础，以便使工件在成 形时获得最佳的塑性状态，最高的变形效率和优 质的性能；
1、回复和再结晶
从热力学角度来看，变形引起加工硬化，晶体缺陷增多，金属 畸变内能增加，原子处于不稳定的高自由能状态，具有向低自由 能状态转变的趋势。当加热升温时，原子具有相当的扩散能力， 变形后的金属自发地向低自由能状态转变。这一转变过程称为回 复和再结晶，这一过程伴随有晶粒长大。
多相合金（两相合金）中的第二相可以是纯金属、固溶 体或化合物，起强化作用的主要是硬而脆的化合物。
合金的塑性变形在很大程度上取决于第二相的数量、形 状、大小和分布的形态。但从变形的机理来说，仍然 是滑移和孪生
第二相以连续网状分布在基体晶粒的边界上 随着第二相数量的增加，合金的强度和塑性皆下
降。
第二相以弥散质点（颗粒）分布在基体晶粒内部 合金的强度显著提高而对塑性和韧性的影响较小。
图13-15 回复和再结晶对金属组织和性能的变化
表13-1 回复、再结晶和晶粒长大的特点及应用
回复
再结晶
晶粒长大
发生温度
较低温度
较高温度
更高温度
转变机制
原子活动能量小，空位 移动使晶格扭曲恢复。 位错短程移动，适当集 中形成规则排列
原严直无子重至晶扩畸畸格散变变类能组晶型力织粒转大中完变，形全新核消晶和失粒生，在长但，新晶粒生粒，晶吞晶粒并界中小位大晶移
四、本课程的任务
目的：
科学系统地阐明金属塑性成形的基础和规律， 为合理制订塑性成形工艺奠定理论基础。
任务：
• 掌握塑性成形时的金属学基础，以便使工件在成 形时获得最佳的塑性状态，最高的变形效率和优 质的性能；
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高层错能金属中A、B、C三个亚晶粒合并成一个核心 合并后的较大亚晶的晶界上吸收了更多的位错，它逐渐转 化为易动性大的大角度晶界 这种亚晶成为再结晶晶核
华侨大学模具技术研究中心
☆静态再结晶
亚晶粒聚合、粗化的形核机制
b.低层错能金属
• 再结晶形核可能是直接通过亚晶界的迁移来实现
• 变形后的亚晶组织中，有些位错密度很高，同号位 错过剩，大量的亚晶界与它相邻的亚晶取向差就比 较大 • 退火时，这种亚晶界易于迁移，亚晶界迁移过程中 清除并吸收其扫过区域相邻亚晶的位错，使亚晶界 获得更多位错，与相邻亚晶取向差进一步增大，最 终成为一个大角度晶界，便于成为再结晶晶核
转变机制
原子扩散能力大，新晶粒在 新生晶粒中大 严重畸变组织中形核和生长， 晶粒吞并小晶 直至畸变晶粒完全消失，但 粒，晶界位移 无晶格类型转变 形成新的等轴晶粒，有时还 产生再结晶织构，位错密度 大大下降
组织变化
晶粒明显长大
性能变化
强度、硬度明显下降，加工 硬化基本消除。塑性上升
再结晶退火可消除加工硬化 效果，消除组织各向异性
☆静态回复
回复中刃型位错的攀移
沿晶界 的攀移
华侨大学模具技术研究中心
☆静态回复
亚晶粒合并
合并前的 亚晶粒
华侨大学模具技术研究中心
☆静态回复
亚晶粒合并 开始合 并，一 个亚晶 在转动
华侨大学模具技术研究中心
☆静态回复
亚晶粒合并
刚合并后 的亚晶结 构
华侨大学模具技术研究中心
☆静态回复
亚晶粒合并
第二章 金属塑性变形的物理基础
第二节 金属的热塑性变形
主讲：刘华 华侨大学模具技术研究中心
第二节 金属的热塑性变形
• 再结晶温度是区分冷、热加工的分界线 • 再结晶温度以上的加工称为“热加工” • 低于再结晶温度又是室温下的加工称为“冷加工”
• 在再结晶温度以下，而高于室温的加工称为“温加 工” • 铅、锡的再结晶温度低于室温，铅和锡在室温下加工 属热加工 • 钨起始再结晶温度约1200℃，在1000℃拉制钨丝属温 加工
a)高层错能金属热轧变形
b）低层错能金属热轧变形
华侨大学模具技术研究中心
一、热塑性变形时金属的软化过程
动、静态回复和再结晶示意
c)高层错能金属热挤压变形
d）低层错能金属热挤压变形
华侨大学模具技术研究中心
一、热塑性变形时金属的软化过程
冷变形金属退火时晶粒形状和大小的变化
回复阶段组织几乎没有变化，晶粒仍是冷变形后的纤维状
3.稳定变形阶段 曲线接近为一水平线 加工硬化作用几乎完全被 动态回复软化作用所抵消 恒应力下可持续变形 变形过程产生的位错密度 的增加被回复过程引起的 位错密度减少所抵消
华侨大学模具技术研究中心
☆动态回复
动态回复晶粒大小
•
动态回复所产生的亚晶粒尺寸与稳态变形应力和变 形速率成反比，与变形温度成正比
华侨大学模具技术研究中心
☆静态再结晶
再结晶的形核机制示意图
低层错能金属中局部位错密度很高的亚晶界迁移长大为核 一般在变形程度比较大时发生
变形量愈大，愈有利于再结晶按这种机制形核
华侨大学模具技术研究中心
☆静态再结晶
2． 原有晶界弓出的形核机制
• 多晶体变形较小，不均匀，位错密度不同，变形 大的晶粒位错密度高，变形小的晶粒位错密度低 • 两晶粒边界（大角度晶界）在形变储能的驱动下， 向高密度位错晶粒移动时，晶界扫掠过的区域位 错密度降低，能量释放 • 无应变的小区域尺寸达到一定值时就成为再结晶 核心
华侨大学模具技术研究中心
☆静态再结晶
再结晶过程示意图
华侨大学模具技术研究中心
☆静态再结晶
再结晶的形核
• 根据透射电镜的一些观测结果，一般认为再结晶 形核是通过现存界面的移动来实现 1．亚晶粒聚合、粗化的形核机制
2．原有晶界弓出形核机制
华侨大学模具技术研究中心
☆静态再结晶
1．亚晶粒聚合、粗化的形核机制
稳定同号位错沿垂直于滑移面方向排列 小角度晶界、亚晶界即是这样排列的结果
华侨大学模具技术研究中心
☆静态回复
多边形化时位错的移动和排列
回复前位错的分布 金属塑性变形后， 滑移面上塞积的同 号刃位错沿原滑移 面成水平排列 回复后的多 边形化，形 成位错墙 高温回复时，刃位错 通过滑移和攀移使位 错变成沿垂直滑移面 的排列，形成位错墙
华侨大学模具技术研究中心
一、热塑性变形时金属的软化过程
冷变形金属退火时某些性能的变化
• 电阻率在回复阶段已有 明显下降，到再结晶开 始时下降更快，最后恢 复到变形前的电阻 • 强度与硬度在回复阶段 下降不多，到再结晶开 始后，硬度一般急剧下 降
• 有的金属在回复阶段硬 度反而有所增加
华侨大学模具技术研究中心
华侨大学模具技术研究中心
☆动态回复
动态回复的真应力-真应变曲线 1.微应变阶段
有很强的加 工硬化作用
华侨大学模具技术研究中心
☆动态回复
动态回复的真应力-真应变曲线
2. 加工硬化率逐渐降低阶段
已发生动态回复
加工硬化部分地被动态回复引起 的软化所抵消
华侨大学模具技术研究中心
☆动态回复
动态回复的真应力-真应变曲线
• 金属经塑性变形后再加热发生的回复和再结晶则 称之为静态回复和静态再结晶
华侨大学模具技术研究中心
☆动态回复
• 高层错能金属 热变形中动态回复是其软化的唯一方式，不发生 动态再结晶 如铝、铝合金、α-铁、铁素体钢及一些密排六方 结构金属（Zn、Sn、Mg等) • 热变形动态回复的真实应力-应变曲线三个阶段 第一阶段是微应变阶段 第二阶段加工硬化率逐渐降低 第三阶段曲线稳定变形阶段
华侨大学模具技术研究中心
第二节 金属的热塑性变形
金属在再结晶温度以上的变形，称为热塑性 变形。热锻、热轧、热挤压工艺是常用的热塑性 变形加工方法。
在热塑性变形过程中，回复、再结晶与加工 硬化同时发生，加工硬化不断被回复或再结晶所 抵消，而使金属处于高塑性、低变形抗力的软化 状恋。
华侨大学模具技术研究中心
华侨大学模具技术研究中心
☆静态回复
温 度 低 温 回 复 机 制 1．点缺陷移至晶界或位错处而消失 2．点缺陷合并 1．缠结中的位错重新排列构成亚晶 2．异号位错在热激活作用下相互吸引而抵消 3．亚晶粒长大 1．位错攀移和位错环缩小 2．亚晶粒合并 3．多边形化
中等温度
较高温度
温度范围的划分是相对的，各种回复机制没有严格的温度界线
华侨大学模具技术研究中心
☆静态回复
回复中刃型位错的攀移
攀移形成小 角度晶界 （多边化）
华侨大学模具技术研究中心
☆静态回复
回复中刃型位错的攀移
两平行滑移 面上异号位 错通过攀移 相互抵消
华侨大学模具技术研究中心
☆静态回复
回复中刃型位错的攀移
同一滑移面 上异号位错 攀移过夹杂 物后相互抵 消
华侨大学模具技术研究中心
• 金属在再结晶刚完成时，一般得到细小等轴晶粒 • 继续保温或提高退火温度，会发生晶粒相互吞并 而长大的现象，即“晶粒长大过程” • 两种晶粒长大方式
• 正常长大（亦称均匀长大） • 反常长大（亦称非均匀长大或二次再结晶）
华侨大学模具技术研究中心
表13-1 回复、再结晶和晶粒长大的特点及应用
回 复 发生温度 较低温度 原子活动能量小，空位 移动使晶格扭曲恢复。 位错短程移动，适当集 中形成规则排列 金相显微镜下观察组织 无变化。宏观内应力和 微观内应力有较大下降 强度、硬度略有下降， 塑性略有上升，电阻率 明显下降 去应力退火工艺，一般 只有回复转变 再 结 晶 较高温度 晶 粒 长 大 更高温度
一、热塑性变形时金属的软化过程
热塑性变形时金属的软化过程比较复杂，它与 变形温度、应变速率、变形程度和金属本身的性质 等因素密切相关。 按其性质分主要为以下几种： ① 静态回复 ② 静态再结晶 ③ 动态回复 ④ 动态再结晶 ⑤ 亚动态再结晶
华侨大学模具技术研究中心
一、热塑性变形时金属的软化过程
动、静态回复和再结晶示意
使性能恶化， 塑性明显下降
应在工艺处理 过程中防止产 生
应用说明
华侨大学模具技术研究中心
☆动态回复与动态再结晶
• 热加工时由于温度很高，金属在变形的同时将发 生回复和再结晶，同时发生加工硬化和软化两个 相反的过程 • 在热变形时由温度和外力联合作用下发生的回复 和再结晶过程称为“动态回复”和“动态再结晶”
一、热塑性变形时金属的软化过程
冷变形金属退火时某些性能的变化
• 内应力在回复阶段也明显 降低 1.宏观内应力在回复时可以 全部或大部被消除 2.而微观内应力在回复时 部分消除 3.要全部消除，必须加热 到再结晶温度以上 • 材料的密度随退火温度 升高而逐渐增加
华侨大学模具技术研究中心
☆静态回复
回复的机理（纤维组织未改变前的晶体缺陷运动） 低温回复(01-0.3Tm，Tm为金属的绝对熔化温度) 回复的主要机理是空位的运动和空位与其它缺陷的结合，如 空位与间隙原子结合，空位与间隙原子在晶界和位错处沉没， 结果使点缺陷的浓度下降。 中温回复(0.3-0.5Tm) 除了上述的点缺陷运动外，还包括位错发团内部位错的重新 组合或调整、位错的滑移和异号位错的互毁等。其结果使得 位错发团厚度变薄，晶界的位错密度有所下降；而且通过亚 晶界的移动，使亚晶缓慢长大。 高温回复(大于0.5Tm ，小于再结晶发生温度) 包括攀移在内的位错运动、亚晶合并和多边形化。
☆静态回复
回复在金属加工中的应用
• 去应力退火 使冷加工金属既可基本上保持加工 硬化的状态，又可消除残余应力，从而达到稳定 和改善金属性能，减少工件畸变和开裂，提高其 耐蚀性。