材料的塑性變形與再結(jié)晶

1、0.2材料在外力的作用下將發(fā)材料在外力的作用下將發(fā)生形狀和尺寸變化，稱(chēng)為生形狀和尺寸變化，稱(chēng)為變變形形。外力去處后能夠恢復(fù)的變外力去處后能夠恢復(fù)的變形稱(chēng)為形稱(chēng)為彈性變形彈性變形。外力去處后不能恢復(fù)的變外力去處后不能恢復(fù)的變形稱(chēng)為形稱(chēng)為塑性變形塑性變形。強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗變形強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。和破壞的能力。屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 s：材料發(fā)生微量塑性變：材料發(fā)生微量塑性變形時(shí)的應(yīng)力值。形時(shí)的應(yīng)力值。l抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 b：材料斷裂前所承受的：材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力值。最大應(yīng)力值。2.單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形滑移滑移是指晶體的一部分沿一定的晶面是指晶體的一部

2、分沿一定的晶面 和晶向相對(duì)于另一部分發(fā)生滑動(dòng)位移的現(xiàn)象。和晶向相對(duì)于另一部分發(fā)生滑動(dòng)位移的現(xiàn)象。1）滑移只能在切應(yīng)力作用下才會(huì)發(fā)生滑移只能在切應(yīng)力作用下才會(huì)發(fā)生2）滑移的結(jié)果使晶體表面形成臺(tái)階，產(chǎn)生）滑移的結(jié)果使晶體表面形成臺(tái)階，產(chǎn)生滑移線滑移線和和滑移滑移帶帶3）滑移總是沿著晶體中原子密度最大的晶面）滑移總是沿著晶體中原子密度最大的晶面(密排面密排面)和和其上密度最大的晶向其上密度最大的晶向(密排方向密排方向)進(jìn)行進(jìn)行,沿其發(fā)生滑移的沿其發(fā)生滑移的晶面和晶向分別叫做滑移面和滑移方向。通常是晶體晶面和晶向分別叫做滑移面和滑移方向。通常是晶體中的密排面和密排方向中的密排面和密排方向,一個(gè)滑移面和

3、其上的一個(gè)滑移一個(gè)滑移面和其上的一個(gè)滑移方向構(gòu)成一個(gè)滑移系。方向構(gòu)成一個(gè)滑移系。4）滑移的同時(shí)伴隨有晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)）滑移的同時(shí)伴隨有晶體的轉(zhuǎn)動(dòng) 滑移系越多，金屬發(fā)生滑移的可能性越大，塑性也滑移系越多，金屬發(fā)生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向?qū)λ苄缘呢暙I(xiàn)比滑移面更大。越好，其中滑移方向?qū)λ苄缘呢暙I(xiàn)比滑移面更大。因而金屬的塑性，面心立方晶格好于體心立方晶格因而金屬的塑性，面心立方晶格好于體心立方晶格, 體心立方晶格好于密排六方晶格。體心立方晶格好于密排六方晶格。（面心立方）（面心立方）（密排六方）（密排六方）孿生孿生是塑性變形的一種機(jī)制，孿生是產(chǎn)生孿晶的過(guò)程。是塑性變形的一種機(jī)制，孿生是產(chǎn)生

4、孿晶的過(guò)程。孿晶孿晶是指晶體中原子排列以某一面（孿晶面）成鏡面對(duì)稱(chēng)的是指晶體中原子排列以某一面（孿晶面）成鏡面對(duì)稱(chēng)的部分部分。奧氏體不銹鋼中退火孿晶奧氏體不銹鋼中退火孿晶鈦合金六方相中的形變孿晶鈦合金六方相中的形變孿晶晶界對(duì)塑性變形的影響晶界對(duì)塑性變形的影響cu-4.5al合金晶合金晶界的位錯(cuò)塞積界的位錯(cuò)塞積第三節(jié)第三節(jié) 塑性變形對(duì)組織和性能的影響塑性變形對(duì)組織和性能的影響 一、塑性變形對(duì)組織結(jié)構(gòu)的影響一、塑性變形對(duì)組織結(jié)構(gòu)的影響 金屬發(fā)生塑性變形時(shí)，不僅外形發(fā)生變化，而且其金屬發(fā)生塑性變形時(shí)，不僅外形發(fā)生變化，而且其內(nèi)部的晶粒也相應(yīng)地被拉長(zhǎng)或壓扁。內(nèi)部的晶粒也相應(yīng)地被拉長(zhǎng)或壓扁。當(dāng)變形量很大

5、時(shí)，當(dāng)變形量很大時(shí)， 晶粒將被拉長(zhǎng)為晶粒將被拉長(zhǎng)為纖維狀，晶界變纖維狀，晶界變得模糊不清得模糊不清.l塑性變形還使晶粒破碎為亞晶粒。塑性變形還使晶粒破碎為亞晶粒。工業(yè)純鐵在塑性變形前后的組織變化工業(yè)純鐵在塑性變形前后的組織變化(a) 正火態(tài)正火態(tài)(c) 變形變形80%(b) 變形變形40%由于晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)塑性變由于晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)塑性變形達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)使絕形達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)使絕大部分晶粒的某一位向與變大部分晶粒的某一位向與變形方向趨于一致，這種現(xiàn)象形方向趨于一致，這種現(xiàn)象稱(chēng)稱(chēng)織構(gòu)織構(gòu)或擇優(yōu)取向或擇優(yōu)取向。l形變織構(gòu)使金屬呈形變織構(gòu)使金屬呈現(xiàn)各向異性，在深現(xiàn)各向異性，在深沖零件時(shí)，易產(chǎn)生沖

6、零件時(shí)，易產(chǎn)生“制耳制耳”現(xiàn)象，使零件邊緣不齊，厚薄不勻。但織現(xiàn)象，使零件邊緣不齊，厚薄不勻。但織構(gòu)可提高硅鋼片的導(dǎo)磁率。構(gòu)可提高硅鋼片的導(dǎo)磁率。板織構(gòu)板織構(gòu)絲織構(gòu)絲織構(gòu)形變織構(gòu)示意圖形變織構(gòu)示意圖各向異性導(dǎo)致的銅板各向異性導(dǎo)致的銅板 “制耳制耳”有有無(wú)無(wú)二、二、加工硬化加工硬化 隨冷塑性變形量增加，金屬的強(qiáng)度、硬度提高，隨冷塑性變形量增加，金屬的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象稱(chēng)塑性、韌性下降的現(xiàn)象稱(chēng)加工硬化加工硬化。冷塑性變形量，%屈服強(qiáng)度，mpa1040鋼(0.4%c)黃銅銅冷塑性變形量，%伸長(zhǎng)率，%1040鋼(0.4%c)黃銅銅產(chǎn)生加工硬化的原因是產(chǎn)生加工硬化的原因是:1、隨變形量

7、增加、隨變形量增加, 位錯(cuò)位錯(cuò)密度增加，由于位錯(cuò)之密度增加，由于位錯(cuò)之間的交互作用間的交互作用(堆積堆積、纏纏結(jié)結(jié))，使變形抗力增加，使變形抗力增加. 位錯(cuò)密度與強(qiáng)度關(guān)系位錯(cuò)密度與強(qiáng)度關(guān)系2. 隨變形量增加，亞結(jié)構(gòu)細(xì)化隨變形量增加，亞結(jié)構(gòu)細(xì)化3. 隨變形量增加隨變形量增加, 空位密度增加空位密度增加4. 幾何硬化：由晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)引起幾何硬化：由晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)引起由于加工硬化由于加工硬化, 使已變形部分發(fā)使已變形部分發(fā)生硬化而停止變形生硬化而停止變形, 而未變形部而未變形部分開(kāi)始變形。分開(kāi)始變形。沒(méi)有加工硬化沒(méi)有加工硬化, 金金屬就不會(huì)發(fā)生均勻塑性變形。屬就不會(huì)發(fā)生均勻塑性變形。加工硬化是強(qiáng)化金屬的重要手

8、加工硬化是強(qiáng)化金屬的重要手段之一，對(duì)于不能熱處理強(qiáng)化段之一，對(duì)于不能熱處理強(qiáng)化的金屬和合金尤為重要。的金屬和合金尤為重要。變形變形20%純鐵中的位錯(cuò)純鐵中的位錯(cuò)未變形純鐵未變形純鐵三、三、殘余內(nèi)應(yīng)力殘余內(nèi)應(yīng)力 內(nèi)應(yīng)力是指平衡于金屬內(nèi)部?jī)?nèi)應(yīng)力是指平衡于金屬內(nèi)部的應(yīng)力。是由于金屬受力時(shí)，的應(yīng)力。是由于金屬受力時(shí)，內(nèi)部變形不均勻而引起的。內(nèi)部變形不均勻而引起的。l第一類(lèi)內(nèi)應(yīng)力平衡于表面與心部之間第一類(lèi)內(nèi)應(yīng)力平衡于表面與心部之間 (宏觀內(nèi)應(yīng)力宏觀內(nèi)應(yīng)力).l第二類(lèi)內(nèi)應(yīng)力平衡于晶粒之間或晶粒內(nèi)不同區(qū)域之第二類(lèi)內(nèi)應(yīng)力平衡于晶粒之間或晶粒內(nèi)不同區(qū)域之間間 (微觀內(nèi)應(yīng)力微觀內(nèi)應(yīng)力)。l第三類(lèi)內(nèi)應(yīng)力是由晶格缺陷

9、引起的畸變應(yīng)力。第三類(lèi)內(nèi)應(yīng)力是由晶格缺陷引起的畸變應(yīng)力。 金屬發(fā)生塑性變形時(shí)，外力所做的功只有金屬發(fā)生塑性變形時(shí)，外力所做的功只有10%轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為內(nèi)應(yīng)力殘留于金屬中。內(nèi)應(yīng)力分為三類(lèi)：為內(nèi)應(yīng)力殘留于金屬中。內(nèi)應(yīng)力分為三類(lèi)：曲軸中內(nèi)應(yīng)力的模擬曲軸中內(nèi)應(yīng)力的模擬第三類(lèi)內(nèi)應(yīng)力是形變金屬中的主要內(nèi)應(yīng)力，也是金第三類(lèi)內(nèi)應(yīng)力是形變金屬中的主要內(nèi)應(yīng)力，也是金屬?gòu)?qiáng)化的主要原因。而第一、二類(lèi)內(nèi)應(yīng)力都使金屬屬?gòu)?qiáng)化的主要原因。而第一、二類(lèi)內(nèi)應(yīng)力都使金屬?gòu)?qiáng)度降低。強(qiáng)度降低。l內(nèi)應(yīng)力的存在，使金內(nèi)應(yīng)力的存在，使金屬耐蝕性下降，引起屬耐蝕性下降，引起零件加工、淬火過(guò)程零件加工、淬火過(guò)程中的變形和開(kāi)裂。因中的變形和開(kāi)裂。因此

10、，金屬在塑性變形此，金屬在塑性變形后，通常要進(jìn)行退火后，通常要進(jìn)行退火處理，以消除或降低內(nèi)應(yīng)力。處理，以消除或降低內(nèi)應(yīng)力。晶界位錯(cuò)塞積所晶界位錯(cuò)塞積所引起的應(yīng)力集中引起的應(yīng)力集中第四節(jié)第四節(jié) 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶一、冷變形金屬在加熱時(shí)的組織和性能變化一、冷變形金屬在加熱時(shí)的組織和性能變化 金屬經(jīng)冷變形后金屬經(jīng)冷變形后, 組織處于不穩(wěn)定狀態(tài)組織處于不穩(wěn)定狀態(tài), 有自發(fā)恢復(fù)有自發(fā)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)的傾向到穩(wěn)定狀態(tài)的傾向。但在常溫下但在常溫下，原子擴(kuò)散能力小原子擴(kuò)散能力小,不穩(wěn)定狀態(tài)可長(zhǎng)時(shí)間維持。加熱可使原子擴(kuò)散能力不穩(wěn)定狀態(tài)可長(zhǎng)時(shí)間維持。加熱可使原子擴(kuò)散能力增加，金屬將依次發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大。增加，金屬將依次發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大。 加熱溫度加熱溫度 黃銅黃銅二、二、 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)是指在加熱溫度較低時(shí)，由于金屬中的點(diǎn)缺陷回復(fù)是指在加熱溫度較低時(shí)，由于金屬中的點(diǎn)缺陷及位錯(cuò)近距離遷移而引起的晶內(nèi)某些變化。如空位及位錯(cuò)近距離遷移而引起的晶內(nèi)某些變化。如空位 與其他缺陷合并、同一滑移面上的異號(hào)位錯(cuò)相與其他缺陷合并、同一滑移面上的異號(hào)位錯(cuò)相遇合并而使缺陷數(shù)量減少等。遇合并而使缺陷數(shù)量減少等。l