第二章4 晶体结构与塑性变形之小结

冷加工: 冷加工: 在金属的再结晶温度以下的塑性 变形加工。如低碳钢的冷轧、冷拔、冷冲等， 变形加工。如低碳钢的冷轧、冷拔、冷冲等， 有加工硬化的现象产生。 有加工硬化的现象产生。 热加工: 热加工 在金属的再结晶温度以上的塑性变 形加工。如碳钢的热轧、锻造等， 形加工。如碳钢的热轧、锻造等，因有动态再 结晶发生, 无加工硬化现象产生。 结晶发生 无加工硬化现象产生
一﹑金属的晶体结构
1.三种常见的金属晶体结构: 三种常见的金属晶体结构:
体心立方晶格; 面心方晶格; 体心立方晶格; 面心方晶格; 密排六方立方晶格 单晶体：晶体内部的晶格位相完全一致。 单晶体：晶体内部的晶格位相完全一致。 多晶体：由许多小单晶体组合成的晶体。 多晶体：由许多小单晶体组合成的晶体。实际金属 晶体是多晶体结构。 晶体是多晶体结构。
三、回复和再结晶
(一).回复 加热温度较低，晶内原子移动,点线缺陷复合消失、减少。 加热温度较低，晶内原子移动,点线缺陷复合消失、减少。晶 粒和显微组织仍保持变形后的形态，不发生明显变化。 粒和显微组织仍保持变形后的形态，不发生明显变化。 强度和硬度只略有降低， 塑性有所增高， 残余应力大大降低。 强度和硬度只略有降低 ， 塑性有所增高 ， 残余应力大大降低 。 去应力退火就是利用回复过程、 消除冷变形金属残余内应力， 去应力退火就是利用回复过程 、 消除冷变形金属残余内应力 ， 保留加工硬化效果的工艺方法。 保留加工硬化效果的工艺方法。 (二).再结晶 加热温度较高，原子扩散能力增大，被压扁拉长、 加热温度较高，原子扩散能力增大，被压扁拉长、破碎的晶 粒重新生核、长大变成新的均匀、 粒重新生核、长大变成新的均匀、细小的等轴晶称再结晶 再结晶后，内应力全部消失，金属的强度和硬度明显降低， 再结晶后，内应力全部消失，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。 而塑性和韧性大大提高,加工硬化现象被消除。 物理、化学性能基本上恢复到变形前的水平,晶格类型不变。 物理、化学性能基本上恢复到变形前的水平,晶格类型不变。 ).晶粒长大 (三).晶粒长大 继续加热保温会发生晶粒长大。 继续加热保温会发生晶粒长大。粗大的晶粒组织使金属的强 硬度、塑性、韧性等机械性能都显著降低。 度、硬度、塑性、韧性等机械性能都显著降低。
(二) 多晶体的塑性变形 二 多晶体的塑性变形
多晶体晶界和晶粒不同位向: 阻碍位错运动,增 1. 多晶体晶界和晶粒不同位向 : 阻碍位错运动 增 大变形抗力。多晶体变形是分批地逐步进行 进行, 大变形抗力。多晶体变形是分批地逐步进行,变形 分散在每个晶粒中。 分散在每个晶粒中。 细晶金属不仅强度高,塑性、韧性也好。 细晶金属不仅强度高,塑性、韧性也好。细晶强化 是金属重要的强韧化手段。 是金属重要的强韧化手段。 2.第二相粒子:脆性相以颗粒状分布于塑性相之中, 2.第二相粒子:脆性相以颗粒状分布于塑性相之中, 第二相粒子 会阻碍位错滑移,提高强度。 会阻碍位错滑移,提高强度。用生成第二相粒子强 化金属的方法称为弥散强化或沉淀强化。 化金属的方法称为弥散强化或沉淀强化。
2.常见的三种晶体缺陷: 常见的三种晶体缺陷:
点缺陷:空位﹑间隙原子﹑ 点缺陷:空位﹑间隙原子﹑异类原子 线缺陷: 线缺陷:位错 面缺陷:晶界﹑ 面缺陷:晶界﹑亚晶界 三种缺陷都增大塑性变形抗力,提高屈服强度。 三种缺陷都增大塑性变形抗力,提高屈服强度。
二、金属的塑性变形
(一) 单晶体的塑性变形 一 单晶体的塑性变形
第二章 金属的晶体结构 与塑性变形小结
本章要点: 本章要点 1. 常见的三种晶体结构和晶体缺陷 常见的三种晶体结构和晶体缺陷. 2. 金属塑性变形的形式和机理 金属塑性变形的形式和机理. 3. 塑性变形金属组织和性能的变化 塑性变形金属组织和性能的变化. 4. 塑性变形金属加热时的转变 恢复 塑性变形金属加热时的转变,恢复 和再结晶. 和再结晶
位错的滑移: 在切应力作用下, 1. 位错的滑移 : 在切应力作用下 , 金属的一部分相 对于另一部分,沿着一定的晶面和晶向(滑移系)发 对于另一部分, 沿着一定的晶面和晶向(滑移系) 和晶向 生的相对滑动。 体心有 12个滑移系 面心有 12个 个滑移系。 生的相对滑动 。 体心 有 12 个滑移系 。 面心 有 12 个 滑移系。密排六方有 个滑移系。 滑移系。密排六方有3个滑移系。 2.孪生: 在切应力作用下 金属的一部分相对于另一 孪生 在切应力作用下,金属的一部分相对于另一 部分,沿着特定的晶面发生均匀切变 沿着特定的晶面发生均匀切变。 部分 沿着特定的晶面发生均匀切变 。 孪生变形所 需的切应力较大,但产生的变形量却很小 但产生的变形量却很小。 需的切应力较大形对金属性能的影响
产生加工硬化 随塑性变形的增大, 加工硬化。 ① 产生加工硬化。随塑性变形的增大 强度硬度显著提 塑性韧性明显下降。 高, 塑性韧性明显下降。 原因是位错密度增加 相互缠结 造成位错运动阻力增 原因是位错密度增加, 相互缠结,造成位错运动阻力增 位错密度增加 塑性变形抗力提高, 产生残余内应力。 大, 塑性变形抗力提高 产生残余内应力。 产生形变织构趋于各向异性 形变织构趋于各向异性。 零件出现“制耳” ② 产生形变织构趋于各向异性。冲压零件出现“制耳”。 影响金属的物理、化学性能,电阻增大 耐蚀性降低。 电阻增大, ③ 影响金属的物理、化学性能 电阻增大 耐蚀性降低
(三)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结构的影响 1.塑性变形对金属组织结构的影响
晶粒沿形变方向被拉长压扁,形成纤维组织。 ① 晶粒沿形变方向被拉长压扁,形成纤维组织。 位错密度增大、塞积、缠结, 形成晶内亚结构。 ② 位错密度增大、塞积、缠结, 形成晶内亚结构。 晶粒发生转动、位向趋近于一致,产生形变织构 产生形变织构。 ③ 晶粒发生转动、位向趋近于一致 产生形变织构