第4章.金属材料的塑性变形与再结晶
合集下载
相关主题
- 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)。
单个晶粒变形与单晶体相似。 而多晶体变形是一个不均匀的塑性变 形过程。
（一）晶界及晶粒位向差的影响
1. 晶界的影响 当位错运动到晶界附近时，由于 晶界处的原子排列紊乱，缺陷和 杂质多，能量高，对位错的滑移 起阻碍作用，位错受到晶界的阻 碍而堆积起来,称位错的塞积。使 位错运动阻力增大，从而使金属 的变形抗力提高。
。
塑性变形对组织与性能的影响
第四章
2、亚结构形成 金属经大的塑性变形时，由于位错的密度增大和发生交互 作用，大量位错堆积在局部地区，并相互缠结， 形成不均 匀的分布，使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块，而 在晶粒内产生亚晶粒。
5%冷变形纯铝中的位错网
金属变形后的亚结构
塑性变形对组织与性能的影响
第四章
3、形变织构 金属塑性变形到很大程度(70%以上)时，由于晶粒发生转动， 使各晶粒的位向趋近于一致，形成特殊的择优取向，这种有 序化的结构叫做形变织构。 丝织构——各晶粒的一定晶向平行于拉拔方向 板织构——各晶粒的一定晶面和晶向平行于轧制方向
丝织构 板织构
形变织构示意图
变形前 变形后 各向异性导致的“制耳”
第四章
（一）滑移 1、滑移定义
滑移：指晶体在切应力的作用下， 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。 滑移带：当试样经过塑性变形后，在显微镜下观察，可在表面 看到许多相互平行的线条，称之为滑移带。 若干条滑移线组成一个滑移带。
金属材料的塑性变形特性
第四章
金属材料的塑性变形特性
第四章
2、滑移的特点：
(4) 滑移的同时伴随着晶体的转动
转动的原因：晶体滑移使试样两端的拉力不再处
于统一轴线，产生一个力矩使滑移面转动
转动结果：滑移面趋向与拉伸轴平行，使外力作 用在同一直线，使切应力分量大，更易于变形。 滑移后, 滑移面两侧晶体的结构、位向关系未发生变化。
金属材料的塑性变形特性
第四章
第二相在晶内呈弥散质点分布时，可显著提高材料的 强度和硬度，且分散的质点越多、越细，这种对材料
的强化作用越强。
这种强化方法称弥散强化或沉淀强化。
弥散强化
塑性变形对组织与性能的影响
第四章
§ 4.2 塑性变形对组织与性能的影响
一、塑性变形对金属组织结构的影响： 1、晶粒发生变形， 沿形变方向被拉长或压扁。 纤维组织形成 金属在外力作用下发生塑性变形时，随着变 形量的增加晶粒形状发生变化，沿变形方向被拉长或压扁。 当拉伸变形量很大时，晶粒变成细条状，金属中的夹杂物也 被拉长，形成所谓纤维组织。
金属材料的塑性变形特性
第四章
2、滑移的特点：
(2) 滑移常沿晶体中原子密度最大 的晶面和晶向发生 ——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。
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。
金属材料的塑性变形特性
第四章
2、滑移的特点：
细晶强化：通过细化晶粒来同时提高金属的强度、
硬度、塑性和韧性的方法称细晶强化。
金属材料的塑性变形特性
第四章
细晶强化是唯一的使材料的强度和塑性同时提高的 强化方法。 对铸态使用的合金，可控制铸造工艺来细化晶粒； 对热轧或冷变形后退火态使用的合金，可调整变形 度和再结晶退火温度来细化晶粒； 对热处理强化态使用的合金可控制奥氏体化温度， 利用相变重结晶来细化晶粒。
沿一定晶面和晶向相对于另一部
分发生均匀的移动。发生切变的
部分称孪生带或孪晶，沿其发生
孪生的晶面称孪生面，孪生的结 果使孪生面两侧的晶体呈镜面对 称。
金属材料的塑性变形特性
第四章
滑移和孪生:
（1） 滑移和孪生均在切应力作用下，沿一定晶面的一定晶向 进行，产生塑性变形。孪生使一部分晶体发生均匀移动， 滑移时伴随的移动只集中在滑移面上。 （2）孪生所需要的临界切应力比滑移大得多，变形速度极快 ，接近于声速。在滑移较难进行时发生孪生。
回复与再结晶
第四章
§ 4.3 回复与再结晶
——变形金属在加热时组织和性能的变化 金属经冷变形后, 组织处于不稳定状态, 有自发恢复到稳定状 态的倾向。但在常温下，原子扩散能力小,不稳定状态可长时间 维持。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。
黄 铜
加热温度 ℃
回复与再结晶
一个滑移面和其 上的一个滑移方向构
成一个滑移系。
X6
金属材料的塑性变形特性
第四章
2、滑移的特点：
滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中
滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大。
就塑性而言，fcc＞bcc＞hcp。
金属材料的塑性变形特性
第四章
2、滑移的特点：
(3)滑移的结果产生滑移带，滑移的距离是原子间距的整数倍 切应力达到临界值时，滑移面两原子对间发生切变，发生分 离，并使其在相邻位置上形成新的原子对，这一过程不断重 复，使两部分晶体发生相互移动。过程结束后，晶体恢复原 来的结构，整个滑移的间距为原子的整数倍，并在晶体表面 留下台阶。
第四章
加工硬化意义： 1）一种有效的强化手段，对不能用热处理方法强化的合金 尤其重要； 2）均匀塑性变形和压力加工的保证； 3）金属具有较好的变形强化能力，具有防止短时超载断裂 能力，保证构件安全性； 4）↓塑性，↑切削性能 不利：塑性变形困难，给进一步变形带来困难 →中间退火→消除
塑性变形对组织与性能的影响
第四章
2、使金属的性能产生各向异性。 3、影响金属的物理、化学性能 金属经塑性变形后，使电 阻增大，耐蚀性降低。 4、产生残余应力 （去除外力后残留于且平衡于金属内部的应 力）。 第一类内应力——宏观，表面和心部，塑性变形不均匀造成； 第二类内应力——微观，晶粒间或晶内不同区域变形不均； 第三类内应力——超微观，晶格畸变（>90%）。 内应力（特别是第一、二类）的存在，使金属强度降低，易产 生应力腐蚀，引起零件加工、淬火过程中的变形和开裂。因此， 金属在塑性变形后，通常要进行退火处理，以消除或降低内应 力
铜多晶试样拉伸后形成的滑移带
σ
金属材料的塑性变形特性
第四章
四、 合金的塑性变形（二元）
（一） 单相固溶体合金的塑性变形 固溶强化
单相固溶体合金组织与纯金属相同，其塑性变形过程也与多晶 体纯金属相似。但随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高， 塑性、韧性下降，称固溶强化。 固溶强化的原因，是由于溶质原子与位错相互作用的结果，溶
位错运动使其由冷塑性变形时的
无序状态变为垂直分布，形成亚
晶界，这一过程称多边形化。
回复与再结晶
第四章
回复带来的组织性能变化 （1） 宏观应力基本去除，微观应 力仍然残存； （2）力学性能，如硬度和强度稍
有降低，塑性稍有提高；
2、滑移的特点：
(1)滑移只能在切应力的作用下发生。
正应力只能引起弹性 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。
外力在晶面 切应力作 上的分解 用下的变 形
锌单晶拉 伸照片
正应力σ ：仅使晶格产生弹性伸长，当超过原子间结合力时，使 将晶体拉断； 切应力τ ：使晶格产生弹性歪扭，在超过滑移抗力时引起滑移 面两侧的晶体发生相对滑动。 产生滑移的最小切应力称临界切应力。
位错是已滑移区和未滑移区的交界。
思考：
滑移的结果使晶体中的位错扫过滑移面而移到
晶体表面。 ——随着塑性变形 的进行，晶体中的位错 数量将不断减少？
答案是相反的！
——位错的增殖
弗兰克-瑞德位错增殖机理
Si晶体中观察到的弗兰克-瑞德增殖位错
金属材料的塑性变形特性
第四章
（二）孪生
孪生：切应力作用下晶体的一部分
金属材料的塑性变形特性
第四章
（三） 多晶体金属的塑性变形过程
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 σ 后，金属便显示出明 显的塑性变形。
第四章
3、滑移的机理
把滑移设想为刚性整体滑动所需的理论临界切应力值比
实际测量临界切应力值大3-4个数量级！
计算值 (MN/m2) 6400 4500 4500 11000 3000 4800 实测值 计算值与实 (MN/m2) 测值之比 1.0 0.5 0.92 5.8 0.83 0.94 6400 9000 4900 1900 3600 5100
塑性变形对组织与性能的影响
第四章
二、塑性变形对金属性能的影响：
1、产生加工硬化 随冷塑性变形量增加，金属的强度、 硬度提高，塑性、韧性下降的现象称加工硬化。 原因：塑性变形→位错移动→位错大量增殖→相互作用→运动阻力 加大→变形抗力↑→强度↑、硬度↑、塑性、韧性↓
加工硬化
塑性变形对组织与性能的影响
质原子不仅使晶格发生畸变，阻碍位错运动，而且易被吸附在
位错附近，使位错被钉扎住，位错要脱钉，则必须增加外力， 从而使变形抗力提高。
金属材料的塑性变形特性
第四章
（二） 多相合金的塑性变形与弥散强化
合金的塑性变形除与合金基体的性质有关外，还与第二相 的性 质、形态、大小、数量和分布有关。 1、 第二相在晶界呈网状分布时，对合金的强度和塑性不利； 2、 第二相在晶内呈片状分布时，可提高强度、硬度，但会降 低塑性和韧性；
金属材料的塑性变形特性
第四章
2. 晶粒位向的影响
由于各相邻晶粒位向不同，当一处利于滑移方向晶粒发生滑
移时，必然受到周围位向不同的其他晶粒的约束，使滑移受
到阻碍，从而提高金属塑性变形抗力。
金属材料的塑性变形特性
第四章
（二） 晶粒大小的影响 晶粒越细，其强度和硬度越高。
细晶强化
晶粒越细晶界越 ，不同位向的晶粒也越 滑 移抗力 强度 晶粒越细晶粒数目越 变形均匀性 应力集 中，裂纹过早产生、扩展 塑性、韧性
× √
金属 铜 银 金 镍 镁 锌
金属材料的塑性变形特性
第四章
3、滑移的机理
滑移是通过滑移面上位错（一排原子）的运动来实 现的。
多脚 虫 的 爬 行
金属材料的塑性变形特性
第四章
3、滑移的机理
晶体通过位错运动产生滑移时，只在位错中心的少数 原子发生移动，它们移动的距离远小于一个原子间距，因 而所需临界切应力小，这种现象称作位错的易动性。
第4章 金属材料的塑性变形 与再结晶
§ § § § 4.1 4.2 4.3 4.4 金属材料的塑性变形特性 塑性变形对组织与性能的影响 回复与再结晶 金属材料的热加工
金属材料的塑性变形特性
第四章
§ 4.1 金属材料的塑性变形特性
金属经熔炼浇注成铸锭以后，通常要进行各种压力加工，如 轧制、挤压、冷拔、锻压、冲压等，以获得具有一定形状、 尺寸和力学性能的型材、板材、管材或线材，以及零件毛坯 或零件，并可以消除铸造过程中的某些缺陷。压力加工的实 质就是塑性变形。
（3）滑移→位错运动→原子移动的相对位移是原子间距的整 数值→不引起晶格位向的变化； 孪生→晶格切变→原子移动的相对位移是原子间距的分数 值→孪晶晶格位向改变→促进滑移。
（4）孪生产生的塑性变形量小（≤滑移变形量的10％）， 但 引起的晶格畸变大。
金属材料的塑性变形特性
第四章
三、 多晶体的塑性变形
珠光体
金属材料的塑性变形特性
第四章
3、第二相在晶内呈颗粒状弥散分布时
不可变形颗粒（硬）不易被切变，因而阻碍了位错的运动，
形成位错环，提高了变形抗力。
颗粒钉扎作用的电镜照片
金属材料的塑性变形特性
第四章
可变形颗粒（软颗粒）将被位错切开，对位错有一定的阻滞 作用。
电 镜 观 察 位错切割第二相粒子
金属材料的塑性变形特性
第四章
回复、再结晶和晶 粒的长大都是减少或消除 结构缺陷的过程。相应材 料的内应力、晶粒尺寸、 强度、塑性等性能也发生
对应wk.baidu.com化。
回复与再结晶
第四章
一、 回复
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等，但 仍保持高密度位错。
金属材料的塑性变形特性
第四章
一、金属材料变形特性
材料在外力的作用下，变形过程一般可分三个阶段：弹性 变形、塑性变形和断裂。其中对组织和性能影响最大的是 塑性变形阶段。
金属材料的塑性变形特性
第四章
二、单晶体的塑性变形 单晶体塑性变形基本形式： 滑移(fcc、bcc)和 孪生(hcp)。
金属材料的塑性变形特性
（一）晶界及晶粒位向差的影响
1. 晶界的影响 当位错运动到晶界附近时，由于 晶界处的原子排列紊乱，缺陷和 杂质多，能量高，对位错的滑移 起阻碍作用，位错受到晶界的阻 碍而堆积起来,称位错的塞积。使 位错运动阻力增大，从而使金属 的变形抗力提高。
。
塑性变形对组织与性能的影响
第四章
2、亚结构形成 金属经大的塑性变形时，由于位错的密度增大和发生交互 作用，大量位错堆积在局部地区，并相互缠结， 形成不均 匀的分布，使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块，而 在晶粒内产生亚晶粒。
5%冷变形纯铝中的位错网
金属变形后的亚结构
塑性变形对组织与性能的影响
第四章
3、形变织构 金属塑性变形到很大程度(70%以上)时，由于晶粒发生转动， 使各晶粒的位向趋近于一致，形成特殊的择优取向，这种有 序化的结构叫做形变织构。 丝织构——各晶粒的一定晶向平行于拉拔方向 板织构——各晶粒的一定晶面和晶向平行于轧制方向
丝织构 板织构
形变织构示意图
变形前 变形后 各向异性导致的“制耳”
第四章
（一）滑移 1、滑移定义
滑移：指晶体在切应力的作用下， 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。 滑移带：当试样经过塑性变形后，在显微镜下观察，可在表面 看到许多相互平行的线条，称之为滑移带。 若干条滑移线组成一个滑移带。
金属材料的塑性变形特性
第四章
金属材料的塑性变形特性
第四章
2、滑移的特点：
(4) 滑移的同时伴随着晶体的转动
转动的原因：晶体滑移使试样两端的拉力不再处
于统一轴线，产生一个力矩使滑移面转动
转动结果：滑移面趋向与拉伸轴平行，使外力作 用在同一直线，使切应力分量大，更易于变形。 滑移后, 滑移面两侧晶体的结构、位向关系未发生变化。
金属材料的塑性变形特性
第四章
第二相在晶内呈弥散质点分布时，可显著提高材料的 强度和硬度，且分散的质点越多、越细，这种对材料
的强化作用越强。
这种强化方法称弥散强化或沉淀强化。
弥散强化
塑性变形对组织与性能的影响
第四章
§ 4.2 塑性变形对组织与性能的影响
一、塑性变形对金属组织结构的影响： 1、晶粒发生变形， 沿形变方向被拉长或压扁。 纤维组织形成 金属在外力作用下发生塑性变形时，随着变 形量的增加晶粒形状发生变化，沿变形方向被拉长或压扁。 当拉伸变形量很大时，晶粒变成细条状，金属中的夹杂物也 被拉长，形成所谓纤维组织。
金属材料的塑性变形特性
第四章
2、滑移的特点：
(2) 滑移常沿晶体中原子密度最大 的晶面和晶向发生 ——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。
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。
金属材料的塑性变形特性
第四章
2、滑移的特点：
细晶强化：通过细化晶粒来同时提高金属的强度、
硬度、塑性和韧性的方法称细晶强化。
金属材料的塑性变形特性
第四章
细晶强化是唯一的使材料的强度和塑性同时提高的 强化方法。 对铸态使用的合金，可控制铸造工艺来细化晶粒； 对热轧或冷变形后退火态使用的合金，可调整变形 度和再结晶退火温度来细化晶粒； 对热处理强化态使用的合金可控制奥氏体化温度， 利用相变重结晶来细化晶粒。
沿一定晶面和晶向相对于另一部
分发生均匀的移动。发生切变的
部分称孪生带或孪晶，沿其发生
孪生的晶面称孪生面，孪生的结 果使孪生面两侧的晶体呈镜面对 称。
金属材料的塑性变形特性
第四章
滑移和孪生:
（1） 滑移和孪生均在切应力作用下，沿一定晶面的一定晶向 进行，产生塑性变形。孪生使一部分晶体发生均匀移动， 滑移时伴随的移动只集中在滑移面上。 （2）孪生所需要的临界切应力比滑移大得多，变形速度极快 ，接近于声速。在滑移较难进行时发生孪生。
回复与再结晶
第四章
§ 4.3 回复与再结晶
——变形金属在加热时组织和性能的变化 金属经冷变形后, 组织处于不稳定状态, 有自发恢复到稳定状 态的倾向。但在常温下，原子扩散能力小,不稳定状态可长时间 维持。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。
黄 铜
加热温度 ℃
回复与再结晶
一个滑移面和其 上的一个滑移方向构
成一个滑移系。
X6
金属材料的塑性变形特性
第四章
2、滑移的特点：
滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中
滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大。
就塑性而言，fcc＞bcc＞hcp。
金属材料的塑性变形特性
第四章
2、滑移的特点：
(3)滑移的结果产生滑移带，滑移的距离是原子间距的整数倍 切应力达到临界值时，滑移面两原子对间发生切变，发生分 离，并使其在相邻位置上形成新的原子对，这一过程不断重 复，使两部分晶体发生相互移动。过程结束后，晶体恢复原 来的结构，整个滑移的间距为原子的整数倍，并在晶体表面 留下台阶。
第四章
加工硬化意义： 1）一种有效的强化手段，对不能用热处理方法强化的合金 尤其重要； 2）均匀塑性变形和压力加工的保证； 3）金属具有较好的变形强化能力，具有防止短时超载断裂 能力，保证构件安全性； 4）↓塑性，↑切削性能 不利：塑性变形困难，给进一步变形带来困难 →中间退火→消除
塑性变形对组织与性能的影响
第四章
2、使金属的性能产生各向异性。 3、影响金属的物理、化学性能 金属经塑性变形后，使电 阻增大，耐蚀性降低。 4、产生残余应力 （去除外力后残留于且平衡于金属内部的应 力）。 第一类内应力——宏观，表面和心部，塑性变形不均匀造成； 第二类内应力——微观，晶粒间或晶内不同区域变形不均； 第三类内应力——超微观，晶格畸变（>90%）。 内应力（特别是第一、二类）的存在，使金属强度降低，易产 生应力腐蚀，引起零件加工、淬火过程中的变形和开裂。因此， 金属在塑性变形后，通常要进行退火处理，以消除或降低内应 力
铜多晶试样拉伸后形成的滑移带
σ
金属材料的塑性变形特性
第四章
四、 合金的塑性变形（二元）
（一） 单相固溶体合金的塑性变形 固溶强化
单相固溶体合金组织与纯金属相同，其塑性变形过程也与多晶 体纯金属相似。但随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高， 塑性、韧性下降，称固溶强化。 固溶强化的原因，是由于溶质原子与位错相互作用的结果，溶
位错运动使其由冷塑性变形时的
无序状态变为垂直分布，形成亚
晶界，这一过程称多边形化。
回复与再结晶
第四章
回复带来的组织性能变化 （1） 宏观应力基本去除，微观应 力仍然残存； （2）力学性能，如硬度和强度稍
有降低，塑性稍有提高；
2、滑移的特点：
(1)滑移只能在切应力的作用下发生。
正应力只能引起弹性 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。
外力在晶面 切应力作 上的分解 用下的变 形
锌单晶拉 伸照片
正应力σ ：仅使晶格产生弹性伸长，当超过原子间结合力时，使 将晶体拉断； 切应力τ ：使晶格产生弹性歪扭，在超过滑移抗力时引起滑移 面两侧的晶体发生相对滑动。 产生滑移的最小切应力称临界切应力。
位错是已滑移区和未滑移区的交界。
思考：
滑移的结果使晶体中的位错扫过滑移面而移到
晶体表面。 ——随着塑性变形 的进行，晶体中的位错 数量将不断减少？
答案是相反的！
——位错的增殖
弗兰克-瑞德位错增殖机理
Si晶体中观察到的弗兰克-瑞德增殖位错
金属材料的塑性变形特性
第四章
（二）孪生
孪生：切应力作用下晶体的一部分
金属材料的塑性变形特性
第四章
（三） 多晶体金属的塑性变形过程
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 σ 后，金属便显示出明 显的塑性变形。
第四章
3、滑移的机理
把滑移设想为刚性整体滑动所需的理论临界切应力值比
实际测量临界切应力值大3-4个数量级！
计算值 (MN/m2) 6400 4500 4500 11000 3000 4800 实测值 计算值与实 (MN/m2) 测值之比 1.0 0.5 0.92 5.8 0.83 0.94 6400 9000 4900 1900 3600 5100
塑性变形对组织与性能的影响
第四章
二、塑性变形对金属性能的影响：
1、产生加工硬化 随冷塑性变形量增加，金属的强度、 硬度提高，塑性、韧性下降的现象称加工硬化。 原因：塑性变形→位错移动→位错大量增殖→相互作用→运动阻力 加大→变形抗力↑→强度↑、硬度↑、塑性、韧性↓
加工硬化
塑性变形对组织与性能的影响
质原子不仅使晶格发生畸变，阻碍位错运动，而且易被吸附在
位错附近，使位错被钉扎住，位错要脱钉，则必须增加外力， 从而使变形抗力提高。
金属材料的塑性变形特性
第四章
（二） 多相合金的塑性变形与弥散强化
合金的塑性变形除与合金基体的性质有关外，还与第二相 的性 质、形态、大小、数量和分布有关。 1、 第二相在晶界呈网状分布时，对合金的强度和塑性不利； 2、 第二相在晶内呈片状分布时，可提高强度、硬度，但会降 低塑性和韧性；
金属材料的塑性变形特性
第四章
2. 晶粒位向的影响
由于各相邻晶粒位向不同，当一处利于滑移方向晶粒发生滑
移时，必然受到周围位向不同的其他晶粒的约束，使滑移受
到阻碍，从而提高金属塑性变形抗力。
金属材料的塑性变形特性
第四章
（二） 晶粒大小的影响 晶粒越细，其强度和硬度越高。
细晶强化
晶粒越细晶界越 ，不同位向的晶粒也越 滑 移抗力 强度 晶粒越细晶粒数目越 变形均匀性 应力集 中，裂纹过早产生、扩展 塑性、韧性
× √
金属 铜 银 金 镍 镁 锌
金属材料的塑性变形特性
第四章
3、滑移的机理
滑移是通过滑移面上位错（一排原子）的运动来实 现的。
多脚 虫 的 爬 行
金属材料的塑性变形特性
第四章
3、滑移的机理
晶体通过位错运动产生滑移时，只在位错中心的少数 原子发生移动，它们移动的距离远小于一个原子间距，因 而所需临界切应力小，这种现象称作位错的易动性。
第4章 金属材料的塑性变形 与再结晶
§ § § § 4.1 4.2 4.3 4.4 金属材料的塑性变形特性 塑性变形对组织与性能的影响 回复与再结晶 金属材料的热加工
金属材料的塑性变形特性
第四章
§ 4.1 金属材料的塑性变形特性
金属经熔炼浇注成铸锭以后，通常要进行各种压力加工，如 轧制、挤压、冷拔、锻压、冲压等，以获得具有一定形状、 尺寸和力学性能的型材、板材、管材或线材，以及零件毛坯 或零件，并可以消除铸造过程中的某些缺陷。压力加工的实 质就是塑性变形。
（3）滑移→位错运动→原子移动的相对位移是原子间距的整 数值→不引起晶格位向的变化； 孪生→晶格切变→原子移动的相对位移是原子间距的分数 值→孪晶晶格位向改变→促进滑移。
（4）孪生产生的塑性变形量小（≤滑移变形量的10％）， 但 引起的晶格畸变大。
金属材料的塑性变形特性
第四章
三、 多晶体的塑性变形
珠光体
金属材料的塑性变形特性
第四章
3、第二相在晶内呈颗粒状弥散分布时
不可变形颗粒（硬）不易被切变，因而阻碍了位错的运动，
形成位错环，提高了变形抗力。
颗粒钉扎作用的电镜照片
金属材料的塑性变形特性
第四章
可变形颗粒（软颗粒）将被位错切开，对位错有一定的阻滞 作用。
电 镜 观 察 位错切割第二相粒子
金属材料的塑性变形特性
第四章
回复、再结晶和晶 粒的长大都是减少或消除 结构缺陷的过程。相应材 料的内应力、晶粒尺寸、 强度、塑性等性能也发生
对应wk.baidu.com化。
回复与再结晶
第四章
一、 回复
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等，但 仍保持高密度位错。
金属材料的塑性变形特性
第四章
一、金属材料变形特性
材料在外力的作用下，变形过程一般可分三个阶段：弹性 变形、塑性变形和断裂。其中对组织和性能影响最大的是 塑性变形阶段。
金属材料的塑性变形特性
第四章
二、单晶体的塑性变形 单晶体塑性变形基本形式： 滑移(fcc、bcc)和 孪生(hcp)。
金属材料的塑性变形特性