【材料课件】实验三金属的塑性变形与再结晶组织观察

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塑性变形与再结晶PPT课件

纯铁滑移线
纯锌机械孪晶
纯铁机械孪晶
形变孪晶的产生与金属的点阵类型和层错能高低等因素有关，如密排六方金属 (Zn，Mg等)，易以孪生方式变形而产生孪晶，层错能低的奥氏体不锈钢亦产生形变孪晶。
工业纯铁为体心立方金属，它只有在 0℃以下受冲击载荷时，才易产生孪晶。
晶粒形貌的变化
随着变形度的增加，等轴晶将逐渐沿变形方向伸长。
影响再结晶的因素
变形度：变形度越大，储能增加，再结晶驱动力越大，再结晶温度越低，同时等温退火时的再结晶速度越快，但当变形量大到一定程度后，再结晶温度基本稳定。在给定温度下，发生再结晶需要一个最小变形量（临界变形度）低于此变形度，不发生再结晶。同时，变形度越大，得到的再结晶晶粒越细。
当变形程度和退火保温时间一定时，退火温度越高，再结晶速度越快，产生一
定体积分数的再结晶所需要的时间越短，再结晶后的晶粒越粗大。
变形度70%+400℃ 退火小时
变形度70%+450℃ 退火小时
变形度70%+500℃ 退火小时
变形度70%+600℃ 退火小时
变形度70%+850℃ 退火小时
层错能低的晶体容易形成退火孪晶。
实验步骤
观察并描绘纯铁冷变形的滑移线。观察低碳钢经5％，10％，20％，50％，70％
变形度变形后的显微组织，并描绘其组织特征。观察低碳钢经5％，10％，20％，30％，70％六种变形度变形后在850 ℃退火半小时后组织，并用割线法测得其晶粒度。观察低碳钢经70％变形度在400 ℃ ，450 ℃， 500 ℃，600 ℃，850 ℃退火半小时后的试样，从中找出再结晶后晶粒大小与退火温度之间的定性关系。观察并描绘黄铜的退火孪晶。

第三章金属的塑性变形与再结晶-课件

2.晶界对塑性变形的影响
• 多晶粒中的晶界是原子排列比较紊乱的区域，又是杂质聚集的地方，必然会阻碍位错的运动，使滑移变形难以进行。
• 因而多晶体的塑性变形抗力比同种金属的单晶体大得多。
3.多晶体金属的变形过程
• 多晶体的塑性变形，是在各晶粒互相影响，互相制约的条件下，从少量晶粒开始，分批进行，逐步扩大到其它晶粒；从不均匀的变形逐步发展到均匀的变形。
• 服滑的移阻所力需，的对临单界晶切体应来力说τκ，的位大错小的取阻决力于主位要错由滑晶动体时内所位要错克的密度及其分布特征所决定。
• 晶体内存在少量的位错时，滑移易于进行，因此金属晶体的强度也就比较低。
• 当位错密度的增加到一定时，由于位错之间以及位错与其它缺陷之间存在着相互的牵制作用，使位错的运动受阻，结果金属的强度和硬度又逐渐增加。金属材料的冷加工硬化现象就是在加工过程中，金属内部位错密度的增大而引起的金属材料硬化。
• 相同的滑移系数量下，滑移方向数量多更易滑移。
• 滑移面总是原子排列最密的晶面，而滑移方向也总是原子排列最密的方向。
• 这是因为晶体中原子密度最大的晶面上，原子的结合力最强，而面与面之间的距离却最大，所以其面与面之间的结合力最弱，最容易滑动。
• 同理，沿Leabharlann 子密度最大的方向滑动时，阻力也最小。
• 滑移实质上是位错在滑移面上运动的结果，在切应力的作用下，晶体中存在的正刃位错逐步移动，当这个位错移到晶体的右边缘时，移出晶体的上半部就相对于下半部移动了一个原子间距，形成一个原子间距的滑移量。
• 同一滑移面上若有大量的位错移出，则在晶体表面形成一条滑移线。
• 位错在晶体中移动时所需切应力很小，因为当位错中心前进一个原子间距时，一齐移动的只是位错中心少数原子，而且其位移量都不大，形成逐步滑移，这就比一齐移动所需的临界切应力要小得多，这称为“位错的易动性”。

第三章金属的塑性变形与再结晶工程材料课件

第三章金属的塑性变形与再结晶来自第一节金属的塑性变形
一、塑性变形的基本形式 1、单晶体的变形 a. 滑移
2、多晶体的变形 a. 晶界和晶粒位向的影响
b. 多晶体的塑性变形过程
第二节塑性变形对金属组织和性能的影响
纤维组织
加工硬化
第三节变形金属在加热时的组织和性能的变化
一、回复二、再结晶
一、热加工概念金属的热加工和冷加工的界限是以再结晶
温度来区分。 T再温度以上为热加工
T再温度以下为冷加工
二、热加工对金属组织和性能的影响组织致密形成纤维组织，机械性能提高。
第五节超塑性为10% 0－100% 0，称为超塑性。
T再＝0.4T熔
几种纯金属的再结晶温度与退火温度
金属
Fe Cu Al
熔点（0C）
1535 1083 660
最低再结晶温度（0C）
450
269
100
再结晶退火温度（0C） 600－700
400－450
250－300
三、影响再结晶晶粒度的因素 1、加热温度的影响 2、变形度的影响
第四节金属的热加工

大学工程材料课件第五章金属的塑性变形与再结晶

孪生：在切应力作用
下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生对称切变的现象。
§5.1 金属的塑性变形
1、滑移变形的特点 ①滑移只能在切应力的作用下发生
产生滑移所需的最小切应力称为临界切应力。
重要现象：
当外力与滑移所发生的晶面之间呈45时，临界切应力最小，即当单晶体在外力作用下，呈45角的晶面最容易产生滑移。
3、产生形变织构
由于塑性变形使晶粒具有择优取向的组织，称为形变织构。
性能各向异性
§5.2 塑性变形对金属组织和性能的影响
§5.2 塑性变形对金属组织和性能的影响深冲件的制耳
§5.2 塑性变形对金属组织和性能的影响
二、塑性变形对金属性能的影响
1、产生加工硬化
加工硬化（形变强化）：
随着变形量的增加，金属强度和硬度升高，塑性和韧性下降的现象。
细晶强化、固溶强化、第二相强化（弥散）、加工硬化
§5.4 金属的热加工
第三次作业：
1. 四种强化方式分别是什么？分别叙述其强化的基本原理。
2、对纯铅在室温下变形需不需中间退火？为什么？（已知纯铅的熔点为327℃）
加热温度越高、保温时间越长，晶粒越粗大。其中温度的影响尤其显著。
2、变形程度
①变形量较小不发生再结晶，晶粒保持原状、大小。 ②变形量达到2～10% 再结晶后的晶粒异常粗大。
2～10%的变形量称为临界变形度。 ③变形量超过临界变形度随变形程度的增加，晶粒细小而均匀。
§5.3 回复与再结晶加热温度对晶粒度的影响
②内应力和电阻率明显降低。
3、工业应用——去应力退火
将已经加工硬化的金属在较低的温度下加热，使其内应力基本消除，同时保持加工硬化的工艺方法。

金属材料的塑性变形与再结晶课件

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金属材料的塑性变形与再结晶课件
目录
• 金属材料的塑性变形 • 金属材料的再结晶 • 金属材料塑性变形与再结晶的应用 • 金属材料塑性变形与再结晶的实验研究方法 • 金属材料塑性变形与再结晶的理论模型
PART 01
金属材料的塑性变形
塑性变形的基本概念
塑性变形
金属材料在受到外力作用时发生的不可逆的形状变化。
END
THANKS
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再结晶的定义
再结晶是指在金属加工过程中，由于温度变化或外力作用，使得金属内部发生晶格重构的过程。
再结晶的基本类型
包括静态再结晶、动态再结晶等，不同类型的再结晶过程对金属的性能有不同的影响。
再结晶过程的驱动力
理论模型能够解释再结晶过程的驱动力，从而预测再结晶发生的条件和过程，指导金属的加工和热处理过程。
石油化工设备如压力容器、管道等需要承受高压和腐蚀介质，因此需要使用经过塑性变形和再结晶处理的金属材料。
航空航天
飞机和火箭等航空航天器的制造过程中，需要使用经过塑性变形和再结晶处理的金属材料，以确保其轻量化和高强度。
金属材料塑性变形与再结晶的发展趋势
新材料的研发
随着科技的发展，新型金属材料不断涌现，如高强度轻质合金、纳米材料等，为金属材料的塑性变形和再结晶提供了更多可能性。
实验原理
基于金属材料的物理和化学性质，利用各种实验手段观察和分析金属材料在塑性变形和再结晶过程中的行为。
实验步骤
选择合适的金属材料，进行塑性变形和再结晶实验，收集实验数据，进行结果分析和解释。
金属材料塑性变形的实验研究方法
拉伸实验通过拉伸实验可以测量金属材料的屈服强度、抗拉强度和延伸率等力学性能指标，同时观察金属材料在拉伸过程中的变形行为。

第二章金属的塑性变形与再结晶机械工程材料课件(共38张PPT)

温度
T再=0.4T熔
T：热力学
第三十三页，共38页。
2.退火温度(wēndù)的影响
再结晶退火温度必须在T再以上，生产上实际使用的再结晶温度通常是比T再高150~250℃，这样就既可保证完全再结晶，又不致使晶粒粗化。将这两个影响因素(yīn sù)画在立体坐标中，得到一 “再结晶全图〞，便可以根据它来确定再结晶退火的工艺参数。
再结晶结束后，金属中内应力全部消除，显微组织恢复到变形前的状态，其所有性能也恢复到变形前的数值，消除了加工硬化。
所以再结晶退火主要用于金属在变形之后或在变形的过程中，使其硬度降低，塑性长高，便于进一步加工。
第二十八页，共38页。
3 .晶粒长大(chánɡ dà)
为了保证变形金属的再结晶退火质量，获得细晶粒，有必要了解影响再结晶晶粒大小的因素。再结晶结束后，假设在继续(jìxù)升高温度或延长加热时间，便会出现大晶粒吞并小晶粒的现象，即晶粒长大，晶粒长大对材料的机械性能极不利，强度、塑性、韧性下降。且塑性与韧性下降的更明显。
为了保证变形金属的再结晶退火质量，获得细晶粒，有必要了解影响再结晶晶粒大小的因素。
第二十九页，共38页。
二、影响(yǐngxiǎng)再结晶粒大小的因素
变形度影响(yǐngxiǎng) 退火温度的影响(yǐngxiǎng)
第三十页，共38页。
1.变形(biàn xíng)度影响
当变形量很小时，由于晶格畸变很小，缺乏以引起再结晶，故加热时无再结晶现象，晶粒度仍保持原来的大小，当变形度到达某一临界值时，由于此时(cǐ shí)金属中只有局部晶粒变形，变形极不均匀，再结晶晶核少，且晶粒极易相互吞并长大，因而再结晶后晶粒粗大，这种变形度即为临界变形度，

工程材料第五章金属的塑性变形与再结晶ppt课件

图5-1所示：
(1)不受外力：图5-1a表示，当单晶体不受外力的作用时，原子处于平衡位置。
2020/9/22
图5-1 a)未变形；b)弹性变形；c)弹塑性变形；d)塑性变形(滑移)
第五章金属的塑性变形与再结晶
滑移孪生
由于多数情况下金属的塑性变形以滑移方式进行，因此这里只考虑“滑移”。
图滑移方式
图孪生方式
2020/9/22
第五章金属的塑性变形与再结晶
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因此，研究金属的塑性变形，对改进金属材料的加工工艺，提高产品质量都有重要的意义。
2020/9/22
第五章金属的塑性变形与再结晶
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第五章金属的塑性变形与再结晶工程材料CAI
第一节金属的塑性变形
第二节塑性变形对金属组织和性能的影响
第三节塑性变形金属在加热时的组织和性能变化
本章主要简介两大问题：
1.金属的冷塑性变形及其对性能的影响；
2.对冷塑性变形金属加热后其组织和性能的变化。
第四节金属的热加工筒介
2020/9/22
第三节塑性变形金属在加热时的组织和性能变化
第四节金属的热加工筒介
前言
1.压力加工得到了广泛地应用在工业生产中，压力加工得到了广泛地应

实验三金属塑性变形与再结晶

实验三金属塑性变形与再结晶一、实验目的认识金属冷变形加工后及经过再结晶退火后的组织性能和特征变化；研究形变程度对再结晶退火前后组织和性能的影响。

加深对加工硬化现象和回复再结晶的认识。

二、基本原理1、金属冷塑性变形后的显微组织和性能变化金属冷塑性变形为金属在再结晶温度以下进行的塑性变形。

金属在发生塑性变形时，外观和尺寸发生了永久性变化，其内部晶粒由原来的等轴晶逐渐沿加工方向伸长，在晶粒内部也出现了滑移带或孪晶带，当变形程度很大时，晶界消失，晶粒被拉成纤维状。

相应的，金属材料的硬度、强度、矫顽力和电阻等性能增加，而塑性、韧性和抗腐蚀性降低。

这一现象称为加工硬化。

为了观察滑移带，通常将已抛光并侵蚀的试样经适量的塑性变形后再进行显微组织观察。

注意：在显微镜下滑移带与磨痕是不同的，一般磨痕穿过晶界，其方向不变，而滑移带出现在晶粒内部，并且一般不穿过晶界。

2、冷塑性变形后金属加热时的显微组织与性能变化金属经冷塑性变形后，在加热时随着加热温度的升高会发生回复、再结晶、和晶粒长大。

（1）回复当加热温度较低时原子活动能力尚低，金属显微组织无明显变化，仍保持纤维组织的特征。

但晶格畸变已减轻，残余应力显著下降。

但加工硬化还在，固其机械性能变化不大。

（2）再结晶金属加热到再结晶温度以上，组织发生显著变化。

首先在形变大的部位（晶界、滑移带、孪晶等）形成等轴晶粒的核，然后这些晶核依靠消除原来伸长的晶粒而长大，最后原来变形的晶粒完全被新的等轴晶粒所代替，这一过程为再结晶。

由于金属通过再结晶获得新的等轴晶粒，因而消除了冷加工显微组织、加工硬化和残余应力，使金属又重新恢复到冷塑性变形以前的状态。

金属的再结晶过程是在一定的温度范围能进行的，通常规定在一小时内再结晶完成95％所对应的温度为再结晶温度，实验证明，金属熔点越高，再结晶温度越高，其关系大致为：T＝0.4T熔。

（3）晶粒长大再结晶完成后，继续升温（或保温），则等轴晶粒以并容的方式聚集长大，温度越高，晶粒越大。

材料课件实验三金属的塑性变形与再结晶组织观察

实验三金属的塑性变形与再结晶组织观察目的1．加深对材料塑性编写过程的理解；2．认识塑性变形的典型组织；3．理解变形量对再结晶后晶粒尺寸的影响.一、塑性变形引起材料组织的变化晶体塑性材料塑性变形的基本方式有四种：滑移、孪生、蠕变、粘滞性流动.滑移是晶体中位错在外力作用下发生运动,造成晶体的两部分在滑移面上沿滑移方向的相对移动,滑移是位错的移动,晶体内部原子从一个平衡位置移到另一个平衡位置,不一起晶体内的组织变化,位错移出晶体的表面,形成滑移台阶,一个位错源发出的位错都移出,在晶体表明形成台阶在显微镜下可以见到,就是滑移线.孪生是在滑移困难时以形成孪晶的方式发生的塑性变形,晶体发生孪生,在晶体表面产生浮凸,晶体内部生成的孪晶与原晶体的取向不一样,并有界面分隔,所以在晶体内重新制样后依然可以看到孪晶.多晶体材料发生塑性变形后,原等轴晶粒被拉长或压扁,晶界变模糊.两相材料经过塑性变形后,第二相的分布也与变形方向有关.塑性变形后进行退火加热发生再结晶的晶粒尺寸与变形量有直接的关系.在临界变形量不同材料不相同,一般金属在2—10%之间以下,金属材料不发生再结晶,材料维持原来的晶粒尺寸；在临界变形量附近,刚能形核,因核心数量很少而再结晶后的尺寸很大,有时甚至可得到单晶；一般情况随着变形量的增加,再结晶后的晶粒尺寸不断减小；当变形量过大>70%后,可能产生明显织构,在退火温度高时发生晶粒的异常长大.二、实验内容1．观察几种塑性变形后的组织形貌①．低碳钢拉伸后的组织变化：看断口附近,变形量最大,组织特征明显,白色的软相的晶粒的形状分布,黑色较硬相形状分布特征.②纯铁压缩表面的滑移线：为了观察,现将试样磨平,再压缩变形,晶体表面可留下滑移线.若再打磨则滑移线就不可见.一个滑移系能开动,与之平行的滑移系也可能开动,滑移线往往时互相平行,因为存在交滑移,滑移线为波浪状.③锌的变形孪晶：Zn是hcp晶系,仅有三个滑移系,多晶体变形就会发生孪生,从试样上可见到变形产生的孪晶.④纯铁的变形孪晶：铁为bcc晶体,有12个滑移系,一般变形为滑移.在－120℃以下冲击,低温滑移阻力大,大的应力也可引起孪生方式的变形.2．观察铝片经不同变形量后退火发生再结晶后晶粒的大小.一组试样的变形量分别为0、1、2、3、5、8、10、13%,见试样头部的字号,用钢板尺测晶粒的平均截线长.方法：取一线段,数穿过了多少个晶粒,则)()(n mm d 晶粒的个数测量用线段总长=,为保证数字有意义,50>n .三、实验报告要求报告内容部分：1．画出见到的四中组织示意图,每一个注明组织特征,简述形成组织的原因或过程.2．用表格列出测量铝片用的总长度,数出的晶粒个数,算出平均截线长.用坐标纸画出在结晶后的晶粒尺寸与变形量关系曲线.指出其临界变形量.。

金属的塑性变形和再结晶精品PPT课件

2021/2/27
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二、实际金属的塑性变形
实际金属的塑性变形，通常是多晶体的强度大于单晶体的强度。
2021/2/27
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晶粒位向的影响：由于多晶体中各个晶粒的位向不同，在外力作用下，有的晶粒处于有利于滑移的位置，有的晶粒处于不利位置。当有利于滑移的晶粒要进行滑移时，必然受到周围位向不同的其他晶粒的约束，使滑移的阻力增加，从而提高了塑性变形的抗力。同时，多晶体各晶粒在塑性变形时，由于受到周围位向不同的晶粒与晶界的影响，其塑性变形是逐步扩展和不均匀的，其结果之一产生内应力。
塑性变形的微观机制要比弹性变形复杂多了。
2021/2/27
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一、单晶体的塑性变形
滑移：在切应力作用下，单晶体（或晶粒）内晶体的一部分相对另一部分沿着一定的晶面和晶向产生原子间距整数倍距离的移动，当应力除去后也不能恢复原位的这种相对移动称滑移。
2021/2/27
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未变形
弹性变形
弹塑性变形塑性变形
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塑性变形对金属组织结构的影响
在外形变化的同时，晶粒内部的形状也发生了变化。通常是晶粒沿变形方向被压扁或拉长。当变形程度很大时，晶粒形状变化也很大，晶粒被拉成细条状，金属中的杂物也被拉长，形成显微组织，使金属的力学性能具有明显的方向性。塑性变形还会使晶体内部嵌镶块尺寸细碎化，位错密度增加，晶格畸变较严重，因而增加了滑移阻力，这就是形变强化产生的原因。
金属材料的塑性变形，不仅改变了材料的外形和尺寸，也会使金属的显微组织和性能产生变化。因此，有必要对金属材料塑性变形的一些规律进行了解，以便更好的制定和实施压力加工的工艺并充分发挥材料的性能潜力。
2021/2/27