金属材料的塑性变形

⑵滑移只能在切应力的作用下发生。 ⑶滑移时晶体的一部分相对于另一部分沿滑移方向位移的距离 为原子间距的整数倍。滑移是通过位错的运动来实现的。
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2.孪生
在切应力作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（孪晶面）和晶 向（挛晶方向）相对于另一部分所发生的切变称为孪生。
孪生与滑移的区别是： 1）孪生所需要的临界切应力比滑移大得多，变形速度极快。 2）发生切变、位向改变的这一部分晶体称为孪晶带或孪晶。 3）孪晶中每层原子沿孪生方向的相对位移距离是原子间距的分数。
⑶形变织构的产生 当变形量很大（70%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，形成特殊的择优取向。择优取
向的结果形成了具有明显方向性的组织，称为织构。
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3.2.3 塑性变形产生的残余应力
残余应力: 金属表层与心部的变形量不同会形成表层与心部之间的
宏观内应力； 晶粒彼此之间或晶内不同区域之间的变形不均匀会形成
⑴纤维组织形成 金属在外力作用下发生塑性变形时，随着变形 量的增加晶粒形状发生变化，沿变形方向被拉长或压扁。
当拉伸变形量很大时，晶粒变成细条状，金属中的夹杂物也被 拉长，形成所谓纤维组织。
变形前后晶粒形状变化示意图
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⑵亚结构形成 金属经大量的塑性变形后，大量的位错聚集在 局部地区，将原晶粒分割成许多位向略有差异的小晶块，即亚晶粒。
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3.1.2 多晶体的塑性变形
1.晶粒取向对塑性变形的影响
在多晶体中，各个晶粒内原 子排列的位向不一致，这样 不同晶粒的滑移系的取向就 会不同。
作用在不同晶粒滑移系 上的分切应力会有差别，分 切应力最大的那些晶粒最先 开始滑移。多晶体金属的塑 性变形将会在不同晶粒中逐 批发生.
是个不均匀的塑性变形
微观内应力； 因位错等晶格缺陷增多而引起的内应力称为晶格畸变内
应力。
残余应力的危害: (1)降低工件的承载能力 (2)使工件的形状和尺寸发生变化 (3)降低工件的耐蚀性
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3.3 塑性变形金属在加热时组织和性能变化
3.3.1 回复
T加≤0.25-0.3T再，变形金 属会发生回复。变形金属的晶粒
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6Hale Waihona Puke 3.2 金属的形变强化3.2.1 形变强化现象 ⑴产生加工硬化现象 随 着塑性变形量的增加，金属的 强度、硬度升高，塑性、韧性 下降，这种现象称为加工硬化， 也称形变强化。
⑵影响金属的物理、化学 性能 金属经塑性变形后，使 电阻增大，耐蚀性降低。
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3.2.2 塑性变形后金属的组织结构的变化
挤压时金属应力状态
拉拔时金属应力状态
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过程。
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2.晶界对塑性变形的影响
在多晶体中存在晶界，其原子排列不规则，当位错运动到这一 区域附近时将会受到晶界的阻碍而堆积起来，形成位错塞积。欲使 变形继续进行，就必须要增加外力，即变形抗力增大。金属晶粒越
细，同体积的晶界越多，因而变形抗力越大，金属的强度越大。
另外，金属晶 粒越细，在外力作 用下有利于滑移和 能够参与滑移的晶 粒数目也越多，使 一定的变形量分散 在更多的晶粒之中， 表现出塑性的提高。
形态基本不，性能略有变化（改
善）。
利用回复对变形金属进行去 应力退火，以降低残余应力，保 留加工硬化效果。
3.3.2 再结晶
T加≥T再，被拉长及破碎的 晶粒通过重新生核、长大，变
成新的均匀、细小的等轴晶粒。
强度和硬度明显降低，塑性和
韧性大大提高，加工硬化现象
被消除。
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再结晶温度及其影响因素 再结晶不是一个恒温过程， 而是发生在一个温度范围之内。 能够进行再结晶的最低温度称为 再结晶温度。 纯金属的再结晶温度与该金 属的熔点有如下关系：
3.3.5金属纤维组织及其应用
热加工可使各种可 变形的夹杂物会沿变形 方向拉长呈流线分布， 也称纤维组织。热加工 时应力求使流线合理分 布。纤维组织不能用热 处理方法消除.
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3.4 塑性加工性能及影响因素
3.4.1塑性加工性能及其指标 金属材料通过塑性加工获得优质
零件毛坯的难易程度。 塑性 、变形抗力 ，塑性加工性
1.滑移
滑移是指在切应力作用下，晶 体的一部分沿一定晶面（滑移面） 和晶向（滑移方向）相对于另一部 分发生的滑动。
外力（F）在某晶面上产生的 应力可分解为正应力（σ）及切应 力（τ）。
正应力只能引起晶格的弹性伸
长，而切应力则可使晶格在发生弹
性歪扭之后，进一步使晶体发生滑
移。
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滑移变形具有以下特点： ⑴滑移总是沿着晶体中 原子密度最大的晶面（密排 面）和其上密度最大的晶向 （密排方向）进行。
使金属获得粗大的再结晶 晶粒的变形度称为临界变形度。
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3.3.4 冷加工和热加工
凡在金属的再结晶温度以下进行的塑性变形称为冷加工；而在 再结晶温度以上进行的塑性变形称为热加工。
1）热加工提高了金属的致密度，明显改善材料的塑性和韧性。
2）热加工可获得细小均匀、等轴的再结晶晶粒，从而使金属的 力学性能全面提高。
T再 （ 0.3～ 50.4)0T熔点
⑴金属的预先变形程度。
⑵金属的纯度。 ⑶加热速度。
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3.3.3 晶粒长大
再结晶后晶粒的长大受以 下几个因素的影响：
1.加热温度和时间的影响
加热温度越高，时间越长， 晶粒便越大。
2.预先变形程度的影响
当变形度达到2%～10%时， 形成的再结晶晶核少，从而造 成再结晶后的晶粒特别粗大。
能。 3.4.2塑性加工性能的影响因素
1.金属的本质 (1)化学成分的影响 (2)金属组织的影响 2.加工条件 (1)变形温度的影响
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(2)变形速度的影响
变形速度较小,热效应小,以强 化为主, 塑性加工性能变差;
变形速度较大,热效应起主导 作用,塑性加工性能变好.
(3)应力状态的影响
压应力的数目越多,金属的 塑性越好。
第三章金属材料的塑性变形
金属经熔炼浇注成铸锭以后，通常要进行各种塑性加工，如轧 制、挤压、冷拔、锻压、冲压等，以获得具有一定形状、尺寸和力
学性能的型材、板材、管材或线材，以及零件毛坯或零件。
（各种加工方法）
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3.1 单晶体和多晶体的塑性变 形
3.1.1 单晶体的塑性变形
单晶体的塑性变形有两种,即 滑移和孪生。