机械工程材料 第8讲 金属的塑性变形与再结晶

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图 位错的运动示意图
第一节 金属的塑形变形
塑性——材料在外力作用下发生永久变形又不破坏其完整 性的能力。
塑性成形——材料在外力作用下，利用自身的塑性而使其 加工成具有一定形状、尺寸及一定力学性能的工件的加工 方法。
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一、单晶体的塑性变形 （一）滑移（重点） 滑移——在力的作用下，晶体的一部分沿某些特定的晶面
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变形金属进行再结晶后，金属的强度和硬度明显降低，而 塑性和韧性大大提高，加工硬化现象被消除， 内应力全 部消失，物理、化学性能基本恢复到变形以前的水平。
变形后的金属发生再结晶的温度是一个温度范围，并非某 一恒定温度。一般所说的再结晶温度指的是最低再结晶温 度T再=(0.35～0.4)T熔点 。
由于温度处于再结晶温度以上，金属材料发生塑性变形后， 随即发生再结晶过程。
因此塑性变形引起的加工硬化效应随即被再结晶过程的软 化作用所消除，使材料保持良好的塑性状态。
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消除铸态金属的某些缺陷，提高力学性能 形成热变形纤维组织——流线 形成带状组织
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强化金属的一个重要途径 某些冷加工工艺能够进行的重要因素 可提高构件在使用过程中的安全性 塑性变形时，可使进一步加工困难
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第三节 冷变形金属加热时组织和性能的变化
经冷塑性变形的金属,通过适当的加热和保温将发生一系列 组织、性能的变化。
根据其显微组织及性能的变化情况，可将这种变化分为Leabharlann Baidu 个阶段：回复、再结晶和晶粒长大。
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图 位错的运动示意图
是沿一定的晶面和晶向进行 的。
是均匀切变过程。 变形部分与未变形部分以孪
生面为分界面构成镜面对称 位相关系。 也是在切应力的作用下产 生的。
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二、多晶体的塑性变形（难点） 多晶体的塑性变形包括晶粒内部变形（晶内变形）和晶
界变形（晶界变形）。 晶内变形与单晶体相同，主要以滑移和孪生的方式进行，
不相同。处于有利位向的的晶粒首先开始滑移，但它的塑 性变形受到周围不同位向晶粒的约束和牵制，使得滑移受 到的阻力增加。 多晶体发生塑性变形时各个晶粒内的变形是不均匀的。
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3.晶粒尺寸对力学性能的影响 金属晶粒越细，不仅晶界总面积越大，而且每个晶粒周围
不同位向的晶粒也越多，对塑性变形的抗力也越大，即金 属的晶粒越细，其强度就越高。 细晶粒的金属不仅强度高，其塑性、韧性也好。 4.多晶体塑性变形的过程 多晶体的塑性变形总是一批一批的晶粒逐步地发生，从少 量晶粒开始逐步扩大到大量的晶粒，从不均匀变形逐步发 展到比较均匀的变形。 特点：不同时性、不均匀性、相互协调性。
其中滑移变形是主要方式。晶间变形主要变形为晶粒之 间的相对位移和转动。 1.晶界的影响 晶界处原子排列紊乱，杂质原子较多，晶格的畸变严重， 从而使得位错在该处的滑移运动受到的阻力较大，晶体 难以变形，即晶界处具有较高的塑性变形抗力。
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2.晶粒位向的影响 各晶粒的晶格位向不同，在一定外力作用下的受力情况各
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复习上节内容
一、铁碳合金相图分析 平衡结晶过程分析 室温下组织组成
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第五章 金属的塑性变形与再结晶
第一节 金属的塑性变形 第二节 金属冷塑性变形对组织和性能的影响 第三节 冷变形金属加热时组织和性能的变化 第四节 金属的热塑性变形
和晶向相对另一部分发生的滑动。
图 工业纯铜中的滑移线
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图 滑移带形成示意图
滑移的特征： （1）是沿一定的晶面和晶向进行的。 滑移面为密排面，滑移方向为密排方向。
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图 体心立方和面心立方晶体的滑移系
（2）是在切应力的作用下进行的。
（3）滑移距离是滑移方向原子间距的整数倍。
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再结晶刚完成后，得到的是细小的等轴晶粒。如果继续提 高退火温度或延长保温时间，便会发生晶粒互相吞并而长 大的现象，称为“晶粒长大”。
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再结晶后的晶粒大小 变形程度的影响 加热温度、保温时间的影响 原始晶粒度的影响
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第四节 金属的热塑性变形
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变形后的金属在较低温度进行加热，会发生回复过程。 由于加热温度不高, 原子扩散能力不很大, 只是晶粒内部点
缺陷通过移动、复合消失而大大减少，变形金属的显微组 织不发生明显的变化。 材料的强度和硬度只略有降低，塑性有增高，但残余应力 则大大降低。 工业上常利用回复过程对变形金属进行去应力退火,以降 低残余内应力， 保留加工硬化效果。
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第二节 金属冷塑性变形对组织和性能的影响（重点）
各晶粒中除了出现大量的滑移带、孪晶带， 随着变形量 的逐步增加，原来的等轴晶粒逐渐沿变形方向被拉长，当 变形量很大时，晶粒已变成纤维状。
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位错缠结→胞状亚结构→亚晶粒 塑性变形量不断增加时，多晶体中原本取向随机的各个晶
粒会逐渐调整到其取向趋于一致，这样就使经过强烈变形 后的多晶体材料形成了择优取向，即形变织构。