金属的塑性变形
金属材料的塑性变形与回弹性能
金属材料的塑性变形与回弹性能金属材料的塑性变形与回弹性能是重要的材料力学性能指标,关乎到金属材料在工程应用中的可塑性和稳定性。
塑性变形是指金属材料在外力作用下会发生永久性变形的能力,而回弹性能则是指金属材料在撤去外力后能够恢复到原始形状的能力。
本文将从塑性变形和回弹性能的定义、影响因素以及控制方法等方面展开论述。
一、塑性变形的定义及影响因素塑性变形是指金属材料在外力作用下,由于晶体结构的滑移和位错的运动而发生的永久性变形。
塑性变形的大小取决于材料的塑性性能以及应力的强度,可以通过应变值来进行表征。
影响金属材料塑性变形的因素有很多,其中包括材料的晶体结构和晶格缺陷,材料的成分和结构等。
晶体结构的滑移是金属材料发生塑性变形的主要机制,而晶格缺陷如位错则会影响晶体的滑移过程。
此外,材料的成分和结构也会对塑性变形起到重要的影响,例如晶粒尺寸的大小、材料的纯度等都会对材料的塑性变形性能产生显著的影响。
二、回弹性能的定义及影响因素回弹性能是指金属材料在外力撤除后能够恢复到原始形状的能力。
回弹性能的好坏反映了金属材料的弹性模量和塑性变形程度。
金属材料的回弹性能受到多种因素的影响,包括金属材料的弹性模量、外力加载的速率以及材料的塑性变形程度等。
弹性模量是描述材料抵抗形变能力的指标,高弹性模量的金属材料具有较好的回弹性能。
外力加载的速率越快,金属材料的回弹性能越差。
此外,材料的塑性变形程度也会影响回弹性能,通常情况下,塑性变形越大,回弹性能也会相对较差。
三、控制塑性变形与回弹性能的方法为了控制金属材料的塑性变形和回弹性能,可以采取以下方法:1.合理选择材料和处理工艺:通过选择合适的金属材料和采取适当的处理工艺,可以改善材料的塑性变形和回弹性能。
例如,通过热处理可以优化材料的晶体结构,提高材料的塑性变形和回弹性能。
2.控制外力加载的速率:外力加载的速率对金属材料的塑性变形和回弹性能有着显著影响。
适当控制外力加载的速率,可以减小材料的塑性变形和提高回弹性能。
金属的塑性变形
在某些特定条件下,金属晶体的一部分相对于另一部分沿一定轴进 行镜像对称的移动,形成孪晶。
扩散机制
金属在高温下,原子扩散能力增强,通过原子间的相互移动实现塑 性变形。
应力-应变关系与曲线分析
应力-应变关系
描述金属在塑性变形过程中所受应力 与产生的应变之间的关系。应力是单 位面积上的内力,应变是物体形状或 体积的改变程度。
热处理工艺改进
退火处理
通过退火处理可以消除金属材料内部的残余应力,改善其组织结 构和力学性能,从而提高其塑性变形能力。
正火处理
正火处理可以使金属材料获得细化的晶粒和均匀的组织,提高其 强度和塑性。
回火处理
回火处理可以消除淬火应力,稳定金属材料的组织和性能,进一 步提高其塑性变形能力。
微观组织调控手段
热处理工艺对塑性影响
01
退火处理
退火处理可以消除金属内部的残余应力,改善组织结构,提高其塑性。
例如,冷加工后的金属经过退火处理,可以恢复其塑性和韧性。
02
正火处理
正火处理可以使金属获得细化的晶粒和均匀的组织,从而提高其塑性和
韧性。正火处理常用于改善中碳钢的切削性能和力学性能。
03
淬火处理
淬火处理可以使金属获得马氏体组织,提高其硬度和强度,但会降低其
金属的塑性变形
目 录
• 塑性变形基本概念与原理 • 金属塑性变形过程中的组织结构演变 • 影响金属塑性变形能力因素探讨 • 金属塑性变形实验方法及技术应用 • 提高金属材料塑性变形能力策略探讨 • 总结:金属塑性变形研究意义与未来发展趋势
塑性变形基本概念与
01
原理
塑性变形定义及特点
塑性变形定义
利用电子显微镜的高分辨率和 高放大倍数,观察金属的微观 组织和结构缺陷,如位错、层 错、孪晶等。这些信息有助于 深入了解金属的塑性变形机制 和强化机制。
金属的塑性变形与再结晶
可见在滑移过程中“取向软化”和“取向硬化”是 同步进行旳。
三、多晶体旳塑性变形
工程上使用旳金属材料大多为位向、形状、大小 不同旳晶粒构成旳多晶体,所以多晶体旳变形是 许多单晶体变形旳综合作用旳成果。多晶体内单 晶体旳变形仍是以滑移和孪生两种方式进行旳, 但因为位向不同旳晶粒是经过晶界结合在一起旳, 晶粒旳位向和晶界对变形有很大旳影响,所以多 晶体旳塑性变形较单晶体复杂。
所以对冷变形金属进行旳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他旳物理性能旳场 合。
例如冷拔高强度钢丝,利用加工硬化现象产生旳高强 度,另外,因为残余内应力对其使用有不利旳影响, 所以采用低温退火以消除残余应力。
2 .再结晶
经过回复,虽然金属中旳点缺陷大为降低, 晶格畸变有所降低,但整个变形金属旳晶粒 破碎拉长旳状态仍未变化,组织仍处于不稳 定旳状态。
1. 晶界和晶粒位向旳影响 2. 多晶体金属旳变形过程
1. 晶界和晶粒位向旳影响
晶界旳存在会增大滑移抗力,而且因多晶体中 各晶粒晶格位向旳不同,也会增大其滑移抗力, 所以多晶体金属旳变形抗力总是高于单晶体 。
金属旳晶粒愈细,金属旳强度便愈高 ,而且塑 性与韧性也较高
1.晶界和晶粒位向旳影响
为了确保变形金属旳再结晶退火质量,取得细晶粒, 有必要了解影响再结晶晶粒大小旳原因。
二、影响再结晶粒大小旳原因
变形度影响 退火温度旳影响
1.变形度影响
当变形量很小时,因为晶格畸变很小,不足以引 起再结晶,故加热时无再结晶现象,晶粒度仍保 持原来旳大小,当变形度到达某一临界值时,因 为此时金属中只有部分晶粒变形,变形极不均匀, 再结晶晶核少,且晶粒极易相互兼并长大,因而 再结晶后晶粒粗大,这种变形度即为临界变形度,
第三章 金属的塑性变形
主要工艺:微细晶粒超塑性、相变超塑性
小结
1.认识单晶体金属塑性变形的主要方式-滑移的主 要特点;
2.认识多晶体金属塑性变形的特点和晶界与晶粒位 向对塑性变形的影响; 3.掌握金属在塑性变形过程中,结构、组织与性能 的变化规律,加工硬化产生的原因和实际意义;
滑移的同时必然伴随着晶体的转动。
孪生
孪生:在切应力作用下,晶体的一部分 相对于另一部分沿一定晶面(孪生面)和晶 向(孪生方向)发生切变的变形过程。
孪生的特点
金属晶体中变形部分与未变形部分在孪生面
两侧形成镜面对称关系。 发生孪生的部分(切变部分)称为孪生带或 孪晶。
孪生带的晶格位向发
生变化,发生孪生时 各原子移动的距离是 不相等的。
一、单晶体的塑性变形
塑性变形主要方式:滑移、孪生
单晶体
弹性变形
滑移变形
孪生变形
滑移变形在晶体表面留下变形痕迹 孪晶变形在晶体内部留下变形痕迹
滑移
滑移是在切应力作用下,晶体的一部分 沿一定的晶面(滑移面)上的一定方向(滑 移方向)相对于另一部分发生滑动。
滑移示意图
机械工程材料
滑移的特点
滑移与位错
多晶体由许多晶粒组成,各个晶粒位向不同,且存在许 多晶界,变形复杂。
2、多晶体的塑性变形
多晶体由许多晶粒组成,各个晶粒位向不同, 且存在许多晶界,变形复杂。
(A)晶界的影响
晶界起强化作用
( B)晶粒位向的影响
轴向拉力F,试样横截面积A , 外力F作用在滑移面上,沿滑 移 方向的分切应力为:
晶界的影响
金属在热轧时变形和再结晶的示意图
热加工对金属组织和性能的影响⑴
①改善铸锭组织,表现在:
第三章 金属的塑性变形
纯金属的最低再结晶温度 与其熔点之间的近似关系: T再≈0.4T熔 其中T再、T熔为绝对温度.
金属熔点越高, T再也越高.
T再与ε的关系
T再℃ = (T熔℃+273)×0.4–273,如Fe的T再=(1538+273)×0.4–273=451℃
影响再结晶退火后晶粒度的因素
钛合金六方相中的形变孪晶
奥氏体不锈钢中退火孪晶
二、单晶体的塑性变形 分析单晶体的塑性变形,实际上就是分析 晶内变形。 单晶体塑性变形的主要方式有滑移和孪晶。 根据晶体结构 理论,任何一块单 晶体都包含有若干 不同方向的晶面。
外 力 在 晶 面 上 的 分 解 切 应 力 作 用 下 的 变 形 锌 单 晶 的 拉 伸 照 片
580º C保温8秒后的组织
580º C保温15分后的组织 700º C保温10分后的组织
第四节
金属的热加工
• 一、冷加工与热加工的区别
• 在金属学中,冷热加工的界限是以再结晶温
度来划分的。低于再结晶温度的加工称为冷 加工,而高于再结晶温度的加工称为热加工。
轧制
模锻
拉拔
• 如 Fe 的再结晶温度为451℃,其在400℃ 以下的加 工仍为冷加工。而 Sn 的再结晶温度为-71℃,则其 在室温下的加工为热加工。 • 热加工时产生的加工硬化很快被再结晶产生的软化 所抵消,因而热加工不会带来加工硬化效果。
铁素体变形80%
碎拉长的晶粒变为完整
的等轴晶粒。
650℃加热
• 这种冷变形组织在加热
时重新彻底改组的过程
称再结晶。
670℃加热
• 再结晶也是一个晶核形成 和长大的过程,但不是相 变过程,再结晶前后新旧 晶粒的晶格类型和成分完 全相同。
金属塑性变形原理
金属塑性变形原理金属塑性变形是指金属材料经过外力作用下,由原来的固态结构发生变形,而不会恢复到原始形状的现象。
金属塑性变形是金属加工过程中的重要现象,也是金属材料学的基础知识之一。
金属塑性变形的原理是金属材料内部的晶体结构发生改变。
金属的晶体结构由原子或离子组成,其中原子或离子按照一定的方式排列,形成了晶体的结晶格,并且由晶粒间的晶界分隔开来。
在金属塑性变形过程中,加入的外力使得原子或离子离开原来的位置,发生位移,并且使得晶粒间的晶格发生变形。
在外力作用下,晶粒内的晶界也会发生位移,产生滑移。
滑移是金属塑性变形的基本机制之一。
滑移是指晶体中的原子或离子在晶胞内沿着特定的晶面或晶轴方向移动,形成滑移面和滑移方向。
滑移是一种原子密集度不变的塑性变形方式,即滑移面上的原子密集度和滑移前后相等。
滑移过程中,原子或离子之间的相互作用能量发生改变,导致滑移力的产生。
滑移力的产生使晶体产生滑移应力,使得滑移面上的原子或离子沿着滑移方向发生位移,从而引起整个晶粒的塑性变形。
除了滑移,金属材料的塑性变形还涉及扩散、再结晶等机制。
扩散是指金属内部原子或离子相互扩散,使得原子或离子重新排列,从而使晶体发生塑性变形。
再结晶是指金属材料在过度变形后,晶体结构发生重组,原晶体结构消失而形成新的晶体结构的过程。
再结晶是一种细化晶粒的方法,可以提高金属材料的塑性、延展性和硬度。
金属塑性变形的原理还与金属材料的晶体结构、晶界、晶体缺陷等因素有关。
金属材料的晶体结构与晶粒尺寸、晶粒取向有关,不同的晶体结构对塑性变形的机制有影响。
晶界是指晶粒之间的界面,晶界对金属材料的弹性和塑性性能有重要影响。
晶体缺陷包括晶体缺陷、晶界缺陷和位错等,对金属塑性变形有密切关系。
总之,金属塑性变形是金属加工中的重要现象,其原理涉及滑移、扩散、再结晶等机制。
金属塑性变形的机制与金属材料的晶体结构、晶界、晶体缺陷密切相关,对金属材料的性能和加工性能有重要影响。
金属的塑性变形和断裂分析课件
腐蚀速率
金属腐蚀的速度,通常以单位 时间内腐蚀的深度或质量损失
表示。
腐蚀防护采用涂层、电镀、缓来自剂等措 施来减缓金属的腐蚀速率。
提高金属抗疲劳和抗腐蚀的方法
材料选择
选择具有优异抗疲劳和抗腐蚀 性能的材料,如不锈钢、钛合
金等。
表面处理
采用喷涂、电镀、化学镀等表 面处理技术,提高金属表面的 耐腐蚀性能。
金属的塑性变形和断 裂分析课件
目录
CONTENTS
• 金属的塑性变形 • 金属的断裂分析 • 金属的塑性和韧性 • 金属的强度和硬度 • 金属的疲劳和腐蚀
01 金属的塑性变形
塑性变形的定义
塑性变形:金属在受到外力作用 时,发生的不可逆的形状变化。
塑性变形是一种不可逆的永久变 形,即使外力撤去,也无法恢复
温度
温度对金属的塑性变形有显著影响,温度升高, 金属的塑性增加,更容易发生塑性变形。
应变速率
应变速率越快,金属的塑性越差;应变速率越慢 ,金属的塑性越好。这是因为应变速率快时,金 属内部的应变硬化速度跟不上应变速率,导致金 属容易发生断裂。
02 金属的断裂分析
断裂的定义和分类
总结词
断裂是金属材料在受力过程中发生的永久性结构变化,通常表现为突然的开裂或分离。
强度和硬度在一定程度上可以相互转换,但转换公式因材料和测试方法 而异。
强度和硬度的关系对于材料的选择和应用具有重要的指导意义,例如在 机械零件的设计和制造中,需要根据零件的工作条件和要求合理选择材 料的强度和硬度。
05 金属的疲劳和腐蚀
金属的疲劳
疲劳定义
金属在循环应力作用下 ,经过一段时间后发生
提高金属塑性和韧性的方法
合金化
金属塑性变形原理
金属塑性变形原理
金属塑性变形原理是指金属材料在受到外力作用下,经过一段时间的变形过程,最终达到一定形状的力学行为。
金属材料的塑性变形主要是通过晶体的滑移、扩散和再结晶等机制来实现的。
晶体的滑移是金属塑性变形的主要机制之一。
金属的晶体结构是由密排的原子排列而成的,晶体中存在着许多微小的位错。
当外力作用于金属材料时,位错可以在晶体内部沿特定的滑移面滑动,从而使晶体产生塑性变形。
滑移位错的运动可以使材料发生形变,并且可以通过相互滑移的位错形成滑移带,从而使材料产生更大的变形。
此外,金属塑性变形也涉及到原子间的扩散。
在金属中,原子会通过空位、间隙和晶界等路径进行扩散。
当应力作用于金属材料时,原子会通过扩散的方式来重新排列,从而引起金属材料的变形。
扩散的速率与温度、应力和化学势梯度等因素有关,不同的金属材料在不同的条件下,扩散的速率也会有所不同。
在金属塑性变形过程中,还存在再结晶的机制。
当金属材料受到塑性变形时,晶体内部的原子结构会发生改变,晶界和位错也会发生变化。
通过适当的热处理,可以使原来的晶粒发生再结晶,形成新的晶粒,从而消除原来晶粒的塑性变形,恢复材料的力学性能。
综上所述,金属材料的塑性变形主要是通过晶体的滑移、扩散
和再结晶等机制实现的。
这些机制相互作用,共同参与了金属材料在受力下的塑性变形过程。
金属材料的塑性变形课件
热轧工艺
总结词
热轧工艺是一种在高温下对金属材料进行塑性变形的加工方法,通过将金属材料加热至一定温度后进 行轧制,使其发生塑性变形。
详细描述
热轧工艺通常在高温下进行,将金属材料加热至其塑性变形温度范围后进行轧制。在轧制过程中,金 属材料的晶格结构发生变化,导致其形状和尺寸发生改变。热轧工艺可以生产出大尺寸、形状简单的 金属制品,广泛应用于钢铁、铜、铝等金属材料的加工。
金属材料的塑性变形机制
滑移
金属晶体在切应力的作用下,晶 体的一部分相对于另一部分沿着 一定的晶面和晶向发生相对移动
。
孪生
金属晶体在切应力的作用下,晶 体的一部分相对于另一部分沿着 一定的晶面和晶向发生较大的相 对移动,但不改变晶体的对称性
的变形方式。
晶界滑移
晶界在切应力的作用下发生相对 移动,使整个晶体发生变形。
形加工,以确保其性能和安全性。
05
金属材料塑性变形的挑战与展 望
金属材料塑性变形的挑战
01
加工硬化
金属在塑性变形过程中,随着 变形程度的增加,材料的强度 和硬度逐渐提高,导致继续变 形所需的应力不断增加。这使 得金属的塑性变形变得困难, 甚至可能导致加工中止。
02
温度影响
金属材料的塑性变形受温度影 响较大。在低温环境下,金属 材料的塑性变形能力会显著降 低,可能导致脆性断裂。而在 高温环境下,金属可能会发生 氧化、腐蚀等反应,影响其力 学性能。
锻造工艺
总结词
锻造工艺是一种通过施加外力使金属材 料发生塑性变形的加工方法,通常在高 温或室温下进行。
VS
详细描述
锻造工艺可以通过多种方式实现,如自由 锻、模锻等。在锻造过程中,金属材料被 施加外力,使其发生塑性变形,以获得所 需的形状和性能。锻造工艺可以生产出高 强度、高韧性的金属制品,广泛应用于航 空、汽车、船舶等领域的金属加工。
金属的塑性变形和加工硬化课件
金属的屈服准则和流动法则
屈服准则
描述金属开始屈服的条件,常用的有Von Mises屈服准则和 Tresca屈服准则。
流动法则
描述金属在塑性变形过程中应力的变化与变形的关系,常用 的有Prandtl-Reuss流动法则和Coulomb-Mohr流动法则。
02 金属塑性变形的过程
弹性变形和塑性变形的比较
高性能金属材料的开发提供理论支持。
金属构件的疲劳寿命
02
研究金属其疲劳寿命,为金属构件的优化设计提供依据。
金属材料的可回收性和可持续性
03
研究金属塑性变形和加工硬化对材料可回收性和可持续性的影
响,为绿色制造和可持续发展提供支持。
加工硬化在金属材料的改性效果中起着重要作用,如通过 加工硬化可以改善金属材料的抗腐蚀性能、磁性能和热性 能等。
加工硬化在金属材料连接技术中的应用
金属材料连接技术
加工硬化可以用于金属材料的连接技术中,如通过焊接、铆接和粘 接等工艺,将两个或多个金属材料连接在一起。
金属材料连接工艺
加工硬化在金属材料的连接工艺中有着重要的应用,如通过控制焊 接温度、焊接速度和焊接压力等,可以获得高质量的焊接接头。
弹性变形
金属在受到外力作用时发生形变,当外力去除后,金属能够恢复原状。
塑性变形
金属在受到外力作用时发生形变,当外力去除后,金属不能恢复原状。
金属的塑性变形机制
滑移
金属晶体中的原子在切向应力作用下沿着一定的晶面和晶向相对滑移。
孪生
金属晶体中的一部分原子或分子的位置发生改变,以适应外力作用下的形变。
金属塑性变形的影响因素
纳米尺度实验技术
利用纳米压痕、原子力显微镜等纳米尺度实验技 术,研究金属在纳米尺度下的塑性变形和加工硬 化特性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
工程材料
响再结晶温度的因素为 纯金属的最低再结晶温度 与其熔点之间的近似关系: T再≈0.4T熔 其中T再、T熔为绝对温度. 金属熔点越高, T再也越高.
T再℃ = (T熔℃+273)×0.4–273,如Fe的T再=(1538+273)×0.4–273=451℃
材料与表面工程研究所
工程材料
工程材料
二、单晶体金属的塑性变形
1、塑性变形特点
外
单晶体受力后,外力在
力 在
晶
任何晶面上都可分解为
面
上
正应力和切应力。正应
的 分
解
力只能引起弹性变形及
解理断裂。只有在切应
力的作用下金属晶体才
能产生塑性变形。
切
锌
应
单
力
晶
作
的
用
拉
下
伸
的
照
变
片
形
材料与表面工程研究所
工程材料
韧性断口
脆性解理断口
材料与表面工程研究所
黄 铜
加热温度 ℃
材料与表面工程研究所
一、回复
工程材料
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。
材料与表面工程研究所
工程材料
工业上,常利用回复现象将 冷变形金属低温加热,既稳 定组织又保留加工硬化,这 种热处理方法称去应力退火。
材料与表面工程研究所
工程材料
2、塑性变形的实质 滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的。
多脚 虫 的 爬 行
材料与表面工程研究所
工程材料
材料与表面工程研究所
工程材料 三、多晶体金属的塑性变形
㈠晶界和晶粒位向的影响 1、晶界的影响
当位错运动到晶界附近时,受到 晶界的阻碍而堆积起来,称位错的 塞积。要使变形继续进行, 则必须 增加外力, 从而使金属的变形抗力 提高。
材料与表面工程研究所
自 由 锻
工程材料
二、热加工对金属组织和性能的影响 热加工可使铸态金属与合金中的气孔焊合,使粗大
的树枝晶或拄状晶破碎,从而使组织致密、成分均
匀、晶粒细化,力学性能提高。
锻 压
热加工动态再 结晶示意图
材料与表面工程研究所
工程材料
热加工使铸态金属中的非
吊 钩
中
金属夹杂沿变形方向拉长,织
度的加工称为热加工。
轧制
模锻
拉拔
材料与表面工程研究所
工程材料 如 Fe 的再结晶温度为451℃,其在400℃ 以下的加工 仍为冷加工。而 Sn 的再结晶温度为-71℃,则其在 室温下的加工为热加工。 热加工时产生的加工硬化很快被再结晶产生的软化 所抵消,因而热加工不会带来加工硬化效果。
巨型自由锻件
材料与表面工程研究所
工程材料
材料与表面工程研究所
蒸汽-空气锤
材料与表面工程研究所
工程材料
第五节 超塑性
按产生超塑性的冶金因素不同,可将其分为两类: (1)微晶超塑性(组织超塑性) (2)相变超塑性 目前研究最多的是微晶超塑性
材料与表面工程研究所
工程材料
材料与表面工程研究所
工程材料
小结
重点要求
1. 金属在冷加工时组织和性能的变化。 2. 金属再结晶时组织和性能的变化。 3. 加工硬化、细晶强化的概念。 4 塑性变形的本质。
二、再结晶 (一)变形金属的再结晶
当变形金属被加热到较高温
度时,由于原子活动能力增 铁素体变形80% 大,晶粒的形状开始发生变
化,由破碎拉长的晶粒变为
完整的等轴晶粒。 这种冷变形组织在加热时重
650℃加热
新彻底改组的过程称再结晶。
670℃加热
材料与表面工程研究所
再结晶也是一个晶核形成和 长大的过程,但不是相变 过程,再结晶前后新旧晶 粒的晶格类型和成分完全 相同。
塑性材料
裂前发生较大的塑性
变形。
应变
材料与表面工程研究所
工程材料
第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响
一、塑性变形对组织结构的影响 内部的晶粒也相应地被拉长或压扁。 当变形量很大时,晶粒将被拉长为纤维状
材料与表面工程研究所
工程材料 工业纯铁在塑性变形前后的组织变化
(a) 正火态
(b) 变形40%
材料与表面工程研究所
一个滑移面
和其上的一
个滑移方向
构成一个滑
移系。
三种典型金属晶格的滑移系
晶格
体心立方晶格
面心立方晶格
滑移面 {110}
滑移 方向
{111} {110}
{111}
滑移系
密排六方晶格
工程材料 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。
材料与表面工程研究所
工程材料
生产中,把消除加工硬化的热处理称为再结晶退火。
再结晶退火温度比再结晶温度高100~200℃。
黄铜580ºC保温8秒后的组织
黄铜580ºC保温15分后的组织
材料与表面工程研究所
工程材料
黄铜再结晶和晶粒长大各个阶段的金相照片
冷变形量为38%的组织 580ºC保温3秒后的组织 580ºC保温4秒后的组织
工程材料 金属常以滑移方式发生塑性变形。 ㈠ 滑移
材料与表面工程研究所
⑴ 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.
工程材料
材料与表面工程研究所
⑵ 滑移常沿晶体中原子密
度最大的晶面和晶向发生。
工程材料
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。
的 纤
形成彼此平行的宏观条纹,
维 组
称作流线,由这种流线体
现的组织称纤维组织。它
使钢产生各向异性,在制
定加工工艺时,应使流线
分布合理,尽量与拉应力 方向一致。
滚压成型后螺纹内部的纤维分布
材料与表面工程研究所
工程材料 热加工一般用于截面尺寸大、 变形量大、在室温下加工 困难的工件。 而冷加工一般用于截面尺寸 小、塑性好、尺寸精度及 表面光洁度要求高的工件。
(c) 变形80%
5%冷变形纯铝中的位错网
材料与表面工程研究所
织构或择优取向
形变织构使金属呈 现各向异性,在深 冲零件时,易产生
“制耳”现 象
工程材料
无
有
各向异性导致的铜板 “制耳”
丝织构
板织构
形变织构示意图
材料与表面工程研究所
工程材料
轧制铝板的“制耳”现象
材料与表面工程研究所
工程材料 二、加工硬化 随冷塑性变形量增加,金属的强度、硬度提高,塑
冷变形黄铜组织性能随温度的变化
材料与表面工程研究所
工程材料
(二)再结晶温度 再结晶不是一个恒温过程,它是自某一温度开始,在 一个温度范围内连续进行的过程,发生再结晶的最 低温度称再结晶温度。
580ºC保温3秒后的组织
580ºC保温4秒后的组织
580ºC保温8秒后的组织
冷变形(变形量为38%)黄铜的再结晶 材料与表面工程研究所
工程材料
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
材料与表面工程研究所
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。
工程材料
冷变形(变形量为38%)黄铜580ºC 保温15分后的的再结晶组织
晶界总面积越大, 位错障碍越多;需 要协调的具有不同 位向的晶粒越多, 使金属塑性变形的 抗力越高。
晶 粒 大 小 与 金 属 强 度 关 系
材料与表面工程研究所
工程材料 金属的晶粒越细,其塑性和韧性也越高。
因为晶粒越细,单位体积内晶粒数目越多,参与变
形的晶粒数目也越多, 脆性 材料
变形越均匀,使在断
材料与表面工程研究所
工程材料
晶界对塑性变形的影响
Cu-4.5Al合金晶 界的位错塞积
材料与表面工程研究所
2、晶粒位向的影响
工程材料
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。
材料与表面工程研究所
工程材料 3、晶粒大小对金属力学性能的影响
金属的晶粒越细,其强度和硬度越高。 因为金属晶粒越细,
性、韧性下降的现象称加工硬化。
1040钢(0.4%C)
黄铜 铜
冷塑性变形量,%
黄铜
1040钢 (0.4%C) 铜
冷塑性变形量,%
材料与表面工程研究所
冷塑性变形与性能关系
工程材料
材料与表面工程研究所
工程材料 第三节 变形金属在加热时的组织和性能的变化
加热可使原子扩散能力增加,金属将依次发生回复、 再结晶和晶粒长大。
580ºC保温8秒后的组织 580ºC保温15分后的组织 700ºC保温10分后的组织
材料与表面工程研究所
变形83% 变形88%
工程材料
预先变形程度对 再结晶晶粒尺寸 的影响
变形93%
材料与表面工程研究所
工程材料
第四节 金属的热加工
一、热加工的概念 低于再结晶温度的加工称为冷加工,而高于再结晶温
工程材料
第三章 金属的塑性变形与再结晶
塑性变形及随后的加热对金 属材料组织和性能有显著的 影响
5万吨水压机
材料与表面工程研究所
工程材料
第一节 单晶体、多晶体的塑性变形
一、塑性变形的基本形式
1、滑移: 滑移是晶体的一部分沿一定晶面(滑移面)的一定方向
(滑移方向)相对于另一部分发生滑动。 2、孪生:
材料与表面工程研究所