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②当合金的组织由多相混合物组成时,合金的塑性变形除与基体 性质有关外,还与第二相的性质、形状、大小、数量和分布有关。
当其在晶界上呈网状分布时,对强度和塑性均不利;
在晶内呈片状和层状分布时,可显著提高强度和硬度,但分会 降低塑性和韧性;
在晶内呈弥散分布时,虽塑性、韧性稍会降低,但可显著提高 强度和硬度,而且质点越细、越多,合金的强度、硬度越高,这称 为合金的弥散强会或沉淀强化。
T回=(0.25~0.3)T熔 ( K ) 回复使金属的内能降低。金属在回复阶段强度、硬度略有下降、 塑性略有上升,内应力和电阻显著降低,但组织变化不明显。
如 :经冷拉的钢丝卷成弹簧后的低温回火(加热到250~300℃), 青铜丝弹簧加工后的回火处理(加热到120~125℃)。
§5. 3.2 再结晶
粒将继续长大是通过晶界的迁移进行的,是大晶粒吞食小晶粒的过 程。晶粒粗大会使金属的强度,特别是塑性和冲击韧性降低。
§5.3.4影响再结晶晶粒度大小的因素
一. 预变形度的影响
对一般金属,当变形度为2%~10% 时,由于变形很不均匀,会造成晶粒异常 长大,应予避免。变形度过大(>90%) ,因织构,晶粒也会粗大。通常变形度为 30%~60%。
一)出现加工硬化现象
金属的塑性变形,使位错密度增加,亚结构细化等引起金属的 强度、硬度增加,塑性、韧性下降,即引起加工硬化。图5-7
二) 金属内部形成残余内应力
由于金属材料塑性变形的不等时性和不均匀性,使外力取消后, 金属内部有残存内应力。可分为三类:
第一类内应力是金属表面与心部变形不均匀造成的宏观应力。
5塑性变形
§5 金属的塑性变形和再结晶
§5.1 金属塑性变形的实质
材料在外力作用下会产生变形,首先产生弹性变形。当应力超过材料的弹性 极限时,金属将产生塑性变形。
当外载荷在材料内部所产生的内应力超过了材料的屈服强度以后,即使去掉 外载荷,变形也不能完全消失的变形称为塑性变形。它不仅改金属的外形,而且 使内部组织和结构发生变化。经过塑性变形后的金属,在随后的加热过程中,内 部组织也发生一系列变化,这些都对性能有明显的影响。
§5. 2 塑性变形对金属组织与性能的影响
塑性变形改变了材料的外形, 对组织和性能也带来了影响。
§5.2.1塑性变形对内部组织结构的影响
一)显微组织呈现纤维状
金属在外力作用下产生塑性变形时,不仅外形发生变化,而且其 内部的晶粒形状也相应地被拉长或压偏。当变形量很大时,晶粒将 被拉长为纤维状,晶界变得模糊不清。
晶粒越细、塑性越好。
其原因在于:晶粒越细,则晶界越曲折,越不利于裂纹的传播; 晶粒越细,则晶界越曲折,越不利于裂纹的传播;晶粒越细,变形 可以分散在更多的晶粒内进行,且变形均匀,减少应力集中,从而 可以在断裂之前承受更大的塑性变形。
一.多晶体的塑性变形特点: 1.不均匀(均一)的塑性变形
多晶体中各晶粒位向不同,处于软位向的晶粒先 变形,处于硬位向的转动后再变形或不变,且晶粒内 部变形也不一致,所以多晶体的塑性变形不一致、不 等时的。
二)组织内的亚晶粒增多 塑性变形使晶粒碎化内部形成位向
略有差异的亚晶粒(亚结构),在其 边界上聚集着大量位错。
三)产生变织构
由于塑性变形过程中晶粒 的转动,当变形量达到一定程 度(70%~90%)以上时,会 使绝大部分晶粒的某一位向与 外力方向趋于一致,形成织构。
§5. 2.2 塑性变形对性能的影响
2.多晶体比单晶体有较高的塑性变形抗力 1)晶粒间位向差阻碍滑移 2)晶界阻碍位错运动
3.多晶体塑性变形时晶粒间相互协调和配合 4.只有多个滑移系才能保证多晶体变形的连续性
二.合金的塑性变形
合金中由于含有合金元 素,使其晶格结构发生了 变化,有更高的塑性变形 抗力。
①单相固溶体合金由于溶质原子的存在,使其晶格发生畸变, 从而使固溶体的强度、硬度升高,而塑性、韧性下降,即产生了固 溶强化。
塑性变形和再结晶是金属材料 生产和研究中的一个重要问题,下 面依次介绍金属的塑性变形、合金 的塑性变形、塑性变形对组织和性 能的影响、回复与再结晶、金属的 热加工。
§5.1.2 多晶体的塑性变形
对于多晶体的塑性变形,在塑性变形过程中,金属的晶粒内部 也是滑移为主要方式,晶粒间也产生了滑移并转动(多晶体的晶间 变形)。由于晶界和晶粒位向的影响,位错的运动阻力加大,致使 细晶粒的金属的强度增大,即细晶强化。
T再=0.4T熔 (K) ③金属的纯度,一般就来,杂质或合金元素均会阻碍原子扩散和 晶界迁移,使再结晶湿度升高。
④加热条件,加热速度越慢,保温时间越长,原子扩散越充分, 再结晶温度越低。
生产中金属的再结晶退火温度比其再结晶温度高100~百度文库00℃。
§5.3.3 晶粒长大
再结晶完成后,若继续升高加热温度或延长保温时间,金属晶
第二类内应力是由于相邻晶粒之间或晶粒内部变形不均匀造成的。
第三类内应力是由于晶格畸变、位错密度增加引起的,又称晶格 畸变内应力。是变形中的主要内应力(占90%以上),是金属强化 的主要原因。
加工硬化和残余应力的存在,使金属的物理和化学性能发生了显 著变化。如电阻增加、耐蚀性下降。 残余拉应力会降低承载能力, 尤其是降低疲劳强度。
§5.3 塑性变形后金属在加热时组织和性能的变化
金属经冷塑性变形后,组织处于稳定状态,有自发恢复到变形 前组织状态的倾向。但在常温下,原子的扩散能力小,这种不稳定 状态可维持相当长的时间。而加热则使原子扩散能力增加,金属将 依发生回复、再结晶和晶粒长大,如图。
§5.3.1 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的近距离迁移而引起 晶内产生某些变化。随着温度的升高,已 产生加工硬化的金属其晶格的扭曲程度减 小,但金属组织还没有显著变化的现象。
随着温度的进一步升高,已发生回复的金属开始以某些碎晶或 杂质为核心通过新晶核的形成和长大,形成新的晶粒。从而消除了 加工硬化的现象。由畸变的晶粒变为等轴晶粒的过程称为再结晶。
再结晶温度指冷塑性变形金属发生再结晶的最低温度。影响再 结晶度的因素
①金属的预变形度,预变形度越大,再结晶温度越低。
②金属的熔点,金属的熔点越高,它的再结晶温度越高。纯金属的 再结晶温度T再熔点T再下列近似关系:
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