压力加工方法示意

应用
工业上利用再结晶过程对变形后金属进行再 结晶退火来消除加工硬化现象，恢复金属的
塑性和韧性，以利于后面的变形加工。
a.黄铜变形量达38 ％后的组织 b.580℃保温3s c. .580℃保温4s d.580℃保温8s e.580℃保温15min f.700℃保温10min
最低再结晶温度 T再
纯金属 T再 =0.4 T熔 合金 T再 =（0.5 ~ 0.7）T熔
※ 滑移造成的晶体总变形量是 原子间距的整数值，不引起晶格 位向的变化。
※ 滑移总是沿着晶体中原子密 度最大的晶面和其上密度最大 的晶向进行。（滑移系）
※ 滑移时晶体伴随有转动。
滑移系（滑移面和该面上的一个滑移方向），滑移系数目↑，材 料塑性↑；滑移方向↑，材料塑性↑。如FCC和BCC的滑移系为 12个，HCP为3个，FCC的滑移方向多于BCC，
孪生→原子移动的相对位移是原子间距的分数值.
FCC金属一般不发生孪生，少数在极低温度下发生，BCC金 属仅在室温或受冲击时发生。HCP金属较容易发生孪生。
黄铜中的孪晶
锌中的孪晶
金属材料塑性变形的实质：
金属塑性变形实质上是以滑移和孪生 两种形式通过位错运动来进行的。
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。
※由于晶粒越细小，强度越高，塑性越好，所以断裂 时需要消耗较大的功。因而韧性也较好。
3、塑性变形对金属组织和性能的影响
（1）塑性变形对金属组织的影响 ※ 形成纤维组织 ※ 形成亚结构 ※ 产生形变织构 （2）塑性变形对金属性能的影响
※ 产生加工硬化 金属发生塑性变形,随冷变形程度 如：冷轧薄钢板 的增大，其强度和硬度显著提高，
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:
F cos F cos cos cos cos
温度单位：绝对温度( K ) 预变形度对T再的影响
再结晶后的晶粒度
加热温度 T ↑ → 晶粒直径 d↑ 预变形度的影响
3）晶粒长大
力加大 → 变形抗力↑
加工硬化的意义： （1）具有一定抗偶然过载的能力，保证安全; （2）是冷变形工件成型的重要因素; （3）强化金属的重要工艺手段.
残余内应力
（1）宏观内应力 引起新的变形，降低精度。 （2）微观内应力 引起开裂，产生微裂纹。
（3）晶格畸变内应力 强化金属；耐蚀性降低。
二、塑性变形后的金属在加热时 组织和性能的变化
金属塑性如Cu（FCC）＞Fe（BCC）＞Zn（HCP）。
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，产生塑性变形。
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。
特点：
孪生借助于切变进行，所需切应力大，速度快，在滑移较难进 行时发生.
A/ cos A
细晶强化 通过晶粒细化使强度、硬度、塑性、
韧性提高的现象。
强化原理 ※ 晶界原子排列较不规则→缺陷多→滑
移阻力大。晶粒越细小，则晶界越多， 变形抗力越大，则强度越大。
※ 晶粒越细小，单位体积晶粒多→变形分散→减少 应力集中 晶粒越细小，晶界越多且越曲折→不利于裂纹的传 播→断裂前承受较大的塑性变形，则塑性越好。
塑性变形的实质 —— 原子移动到新的稳定位置
滑移
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（滑移面）的一定方向（滑移方向）发生 滑动。
滑移的实现 —— 借助于位错运动
滑移的特点：
※ 滑移只在切应力作用下发生，不同金属产生滑移的最小 切应力大小不同。
※ 滑移是晶体内部位错在切应力作用下运动的结果。并非是晶 体两部分沿滑移面作整体的滑动。
（2）织构 绝大部分晶粒的某一位向与外力方向趋于一致， 性能出现各向异性。
晶粒拉长，但未出现织构。
晶粒拉长，且出现织构。
变形织构
（1）丝织构 （2）板织构 变压器铁芯的硅钢片，沿〈100〉方向最易磁化，采用这种织 构的板材，铁损减小。
制耳现象
（3）加工硬化（形变强化—强化材料的手段之一）
加工硬化的原因 塑性变形 → 位错密度增加，相互缠结(亚晶界)，运动阻
退火来降低残余应力，保留加工硬化效果。
2) 再结晶
变形后金属在较高温度加热时，由于原子扩散能 力增大，变形和破碎的晶粒通过重新生核、长大变成 新的均匀、细小的等轴晶粒，晶格类型不变，该过程 称为再结晶 。
变化
再结晶使塑变后金属的强度和硬度明显降低， 塑性和韧性大大提高，残余应力完全消除，加 工硬化现象被消除。
第三节 金属的塑性变形与再结晶
压力加工方法示意图
一、 金属的塑性变形 二、 塑性变形后的金属在加热时组织和
性能的变化 三、 金属材料的热加工和冷加工 小结
一、 金属的塑性变形
1．单晶体的塑性变形 2．多晶体的塑性变形 3．塑性变形对金属组织和性能的影响
1．单晶体的塑性变形
单晶体变形的基本形式 —— 弹性变形、塑性变形（ 方式：滑移 和 孪生） 正应力 使晶格发生 弹性变形 或 断裂 切应力 使晶格发生 弹性歪扭 或 塑性变形
冷拔钢丝等。 塑性和韧性明显下降的现象。
※ 由于纤维组织和形变织构的产生，使金属性能产生各向异性。
※ 使金属晶体缺陷增多，并产生残余应力。
变形、开裂、耐蚀性下降。利用好可提高表面疲劳强度
工业纯铁不同变形度的显微组织
变形10% 100×
变形40% 100×
变形80% 纤维组织 100×
亚结构形成
位错不均匀分布，并使晶粒碎化成许多位 向略有差异的亚晶粒。
1．回复 2．再结晶 3．晶粒长大
1) 回复
塑性变形后的金属在低温加热时，发生回复过程 位错和点缺陷大大↓，内应力显著↓ ，强度、 硬度略有↓ 。
T回复=（0.25~０.3）T熔点（单位：K）
变化
回复使塑变后金属的强度和硬度略有下降， 塑性略有增高，但残余应力大大降低。
应用
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工业上利用回复过程对变形金属进行去应力