金屬塑性變形的基本概念課件

第一章金屬塑性變形的基本概念§1.1

金屬的塑性變形§1.2

金屬塑性變形后的組織與性能§1.3

最小阻力法則為什么要研究金屬的塑性？

探索塑性變化規(guī)律

尋求改善塑性途徑

選擇合理加工方法

確定最佳工藝制度

提高產(chǎn)品質(zhì)量§1.1

金屬的塑性變形變形的概念：對(duì)固體物質(zhì)施加外力，引起固體材料的形狀和尺寸的改變，這種改變伴隨質(zhì)點(diǎn)間距離的變化或微元體的形狀的變化，稱為變形。變形有彈性變形和塑性變形。一、彈性變形與塑性變形（殘余變形）正應(yīng)力引起彈性變形；切應(yīng)力引起塑性變形二、變形的表示方法變形有：線變形（任一尺寸的變化）；角變形（變形體任意兩條直線間的夾角的變化）；面變形（任意截面面積的變化或部分表面面積的變化）；空間變形（三個(gè)方向尺寸的變化）。變形程度表示絕對(duì)變形量——指工件變形前后主軸方向上尺寸的變化量。如壓下量Δ=H-h相對(duì)變形量——指絕對(duì)變形量與原始尺寸的比值，常稱為形變率。如延伸率、斷面收縮率。真實(shí)變形量（對(duì)數(shù)變形）——指變形前后尺寸比值的自然對(duì)數(shù)4.真實(shí)變形量和相對(duì)變形量比較

1）相對(duì)變形不能十分確切地反映工件的真實(shí)變形程度，變形程度越大，誤差越大。

2）真實(shí)變形具有可加性，而相對(duì)變形無可加性。真實(shí)變形是可以比較的變形。在體積不變的條件下，三個(gè)相互垂直方向的真實(shí)變形代數(shù)和為零。得出變形只有三種類型。三、金屬塑性的概念1.什么是塑性？塑性是金屬在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞其完整性的能力。塑性的大小可用金屬在斷裂前產(chǎn)生的最大變形程度來表示?；蚪小八苄詷O限”。其塑性指標(biāo)的表示方法有：

斷面收縮率、 延伸率、 沖擊韌性、最大壓縮率、 扭轉(zhuǎn)角（或扭轉(zhuǎn)數(shù)）、彎曲次數(shù)。塑性決定于變形條件，所以不應(yīng)當(dāng)把塑性看成是某種材料的性質(zhì)，而應(yīng)當(dāng)看成是某種材料的狀態(tài)。2.塑性指標(biāo)的測(cè)量方法

拉伸試驗(yàn)法

壓縮試驗(yàn)法

扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)法

軋制模擬試驗(yàn)法拉伸試驗(yàn)法式中：L0——拉伸試樣原始標(biāo)距長(zhǎng)度；Lh——拉伸試樣破斷后標(biāo)距間的長(zhǎng)度；

F0——拉伸試樣原始斷面積；Fh——拉伸試樣破斷處的斷面積壓縮試驗(yàn)法簡(jiǎn)單加載條件下，壓縮試驗(yàn)法測(cè)定的塑性指標(biāo)用下式確定：式中：

——壓下率；H0——試樣原始高度；Hh——試樣壓縮后，在側(cè)表面出現(xiàn)第一條裂紋時(shí)的高度扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)法對(duì)于一定試樣，所得總轉(zhuǎn)數(shù)越高，塑性越好，可將扭轉(zhuǎn)數(shù)換作為剪切變形（

γ

）

。式中：R——試樣工作段的半徑；

L0——試樣工作段的長(zhǎng)度；

n——試樣破壞前的總轉(zhuǎn)數(shù)。軋制模擬試驗(yàn)法在平輥間軋制楔形試件，用偏心軋輥軋制矩形試樣，找出試樣上產(chǎn)生第一條可見裂紋時(shí)的臨界壓下量作為軋制過程的塑性指標(biāo)。3.塑性與柔軟性的區(qū)別塑性反映材料產(chǎn)生永久變形的能力。柔軟性反映材料抵抗變形的能力。不要認(rèn)為變形抗力小的金屬塑性就好，或者于此相反塑性與柔軟性的對(duì)立統(tǒng)一

鉛---------------塑性好，變形抗力小

不銹鋼--------塑性好，但變形抗力高

白口鑄鐵----塑性差，變形抗力高結(jié)論：塑性與柔軟性不是同一概念四、影響金屬塑性的主要因素及提高塑性的主要途徑影響金屬塑性可分為內(nèi)部因素和外部因素兩方面：1.金屬自然性質(zhì)對(duì)塑性的影響1)組織狀態(tài)的影響：?jiǎn)蜗喙倘荏w塑性好；金屬化合物塑性差。晶粒小塑性好、晶粒大塑性差。2）化學(xué)成分的影響：雜質(zhì)：S、P影響最大。S在900℃出現(xiàn)“紅脆區(qū)”；P會(huì)產(chǎn)生冷脆。合金元素對(duì)塑性的影響 ：碳含量越大，塑性越差3）鑄造組織的影響：(1）鑄態(tài)材料密度較低，有大量的空隙和皮下氣泡；有雜質(zhì)（S、P）等的偏析對(duì)于大的鋼錠，有較大的枝晶偏析；在多相合金中，第二相組成的較粗大的夾雜物常常分布在晶粒邊界上2.變形溫度－速度條件對(duì)塑性的影1）變形溫度的影響①出現(xiàn)新的滑移系②回復(fù)和再結(jié)晶③組織變化：由多相→單相④熱運(yùn)動(dòng)加?。簾崴苄裕〝U(kuò)散塑性）⑤晶界強(qiáng)度下降：晶界滑移變形溫度與塑性之間的關(guān)系塑性指標(biāo)溫度，°K圖溫度對(duì)塑性影響的典型曲線溫度，℃圖碳鋼的塑性隨溫度變化圖塑性2）變形速度的影響：變形速度對(duì)塑性的影響比較復(fù)雜。當(dāng)變形速度不大時(shí)，隨變形速度的提高塑性是降低的；而當(dāng)變形速度較大時(shí)，塑性隨變形速度的提高反而變好。塑性變形速度，1/秒圖變形速度對(duì)塑性的影響3.變形力學(xué)條件對(duì)塑性的影響（1）應(yīng)力狀態(tài)的影響卡爾曼實(shí)驗(yàn)σ1-σ氣壓圖脆性材料的各向壓縮曲線（a）大理石；（b）紅砂石；—軸向壓力；—側(cè)向壓力靜水壓力對(duì)提高金屬塑性的良好影響，可由下述原因所造成：①體壓縮能遏止晶粒邊界的相對(duì)移動(dòng)，使晶間變形困難。②體壓縮能促進(jìn)由于塑性變形和其它原因而破壞了晶內(nèi)聯(lián)系的恢復(fù)。③體壓縮能完全或局部地消除變形物體內(nèi)數(shù)量很小的某些夾雜物甚至液相對(duì)塑性的不良影響。④體壓縮能完全抵償或者大大降低由于不均勻變形所引起的拉伸附加應(yīng)力，從而減輕了拉應(yīng)力的不良影響。（2）變形狀態(tài)的影響4.其他因素對(duì)塑性的影響（1）變形程度變形程度對(duì)塑性的影響，是同加工硬化及加工過程中伴隨著塑性變形的發(fā)展而產(chǎn)生的裂紋傾向聯(lián)系在一起的。在熱變形過程中，變形程度與變形溫度-速度條件是相互聯(lián)系著的，當(dāng)加工硬化與裂紋胚芽的修復(fù)速度大于發(fā)生速度時(shí)，可以說變形程度對(duì)塑性影響不大。對(duì)于冷變形而言，由于沒有上述的修復(fù)過程，一般都是隨著變形程度的增加而降低塑性。（2）尺寸（體積）因素的影響(3)

周圍介質(zhì)的影響①周圍介質(zhì)和氣氛能使變形物體表面層溶解并與金屬基體形成脆性相，因而使變形物體呈現(xiàn)脆性狀態(tài)。②周圍介質(zhì)的作用能引起變形物體表面層的腐蝕以及化學(xué)成分的改變，使塑性降低。③有些介質(zhì)（如潤(rùn)滑劑）吸附在變形金屬的表面上，可使金屬塑性變形能力增加。5 .提高金屬塑性的主要途徑提高塑性的主要途徑有以下幾個(gè)方面：控制化學(xué)成分、改善組織結(jié)構(gòu)，提高材料的成分和組織的均勻性；采用合適的變形溫度—速度制度；選用三向壓應(yīng)力較強(qiáng)的變形過程，減小變形的不均勻性，盡量造成均勻的變形狀態(tài)；避免加熱和加工時(shí)周圍介質(zhì)的不良影響。五.金屬塑性變形的類別1.熱變形所謂熱變形（又稱熱加工）是指變形金屬在完全再結(jié)晶條件下進(jìn)行的塑性變形。一般在熱變形時(shí)金屬所處溫度范圍是其熔點(diǎn)絕對(duì)溫度的0.75～0.95Tm，在變形過程中，同時(shí)產(chǎn)生軟化與硬化，且軟化進(jìn)行的很充分，變形后的產(chǎn)品無硬化的痕跡。不完全熱變形：具有不完全的硬化解除，變形時(shí)再結(jié)晶進(jìn)行的不充分。變形后得到的組織：再結(jié)晶的（具有等軸的）和非再結(jié)晶的（具有拉長(zhǎng)的晶粒）并存，造成了變形不均勻，形成殘余應(yīng)力，使塑性下降。一般0.5～0.7Tm為不完全熱變形。不完全冷變形：沒有再結(jié)晶產(chǎn)生，但有回復(fù)過程進(jìn)行的變形（不完全硬化的變形）。變形大時(shí)會(huì)得到變形織構(gòu)。一般0.3～0.5Tm為不完全熱變形。冷變形：變形溫度低于回復(fù)溫度，在變形中只有加工硬化作用而無回復(fù)與再結(jié)晶現(xiàn)象，把這種變形稱為冷變形或冷加工。一般＜0.3Tm六.金屬的超塑性1.超塑性的基本概念金屬材料在受到拉伸應(yīng)力時(shí)，顯示出很大的延伸率而不產(chǎn)生縮頸與斷裂現(xiàn)象，把延伸率能超過100%的材料統(tǒng)稱為“超塑性材料”，相應(yīng)地把延伸率超過100%的現(xiàn)象叫做“超塑性”。金屬超塑性歸納為以下幾方面的特點(diǎn)：即大延伸、無縮頸、低的流動(dòng)應(yīng)力、低的應(yīng)變速率。2.超塑性的分類按照超塑性實(shí)現(xiàn)的條件（組織、溫度、應(yīng)力狀態(tài)等）可將超塑性分為以下幾類。(1)恒溫超塑性或第一類超塑性。根據(jù)材料的組織形態(tài)特點(diǎn)也稱之為細(xì)晶超塑性。特點(diǎn)是材料具有穩(wěn)定的超細(xì)等軸晶粒組織，在一定的溫度區(qū)間（T≥0.4TM）和一定的變形速度（10-4～10-1/秒）條件下出現(xiàn)超塑性。晶粒直徑多在5μm以下。(2)相變超塑性或第二類超塑性，又稱為動(dòng)態(tài)超塑性或變態(tài)超塑性。相變超塑性，并不要求材料具有超細(xì)晶粒組織，而是在一定的溫度和應(yīng)力條件下，經(jīng)過多次循環(huán)相變或同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變而獲得大延伸率。產(chǎn)生相變超塑性的必要條件是材料應(yīng)具有固態(tài)相變的特性，并在外加載荷作用下，在相變溫度上下循環(huán)加熱與冷卻，誘發(fā)產(chǎn)生反復(fù)的組織結(jié)構(gòu)變化，使金屬原子發(fā)生劇烈運(yùn)動(dòng)而呈現(xiàn)出超塑性。相變超塑性不要求微細(xì)等軸晶粒，這是有利的，但要求變形溫度反復(fù)變化，給實(shí)際生產(chǎn)帶來困難，故使用上受到限制。(3)其它超塑性或第三類超塑性。近年來發(fā)現(xiàn)，普通非超塑性材料在一定條件下快速變形時(shí)，也能顯示出超塑性。有些材料在消除應(yīng)力退火過程中，在應(yīng)力作用下也可以得到超塑性，Al-5%Si及Al-4%Cu合金在溶解度曲線上下施以循環(huán)加熱可以得到超塑性。此外，國(guó)外正在研究的還有升溫超塑性，異向超塑性等。有人把上述的第二類及第三類超塑性統(tǒng)稱為動(dòng)態(tài)超塑性，或環(huán)境超塑性3.細(xì)晶超塑性細(xì)晶超塑性又稱為組織超塑性，在試驗(yàn)中已發(fā)現(xiàn)細(xì)晶超塑性有許多重要特征，歸納起來有以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。1）變形力學(xué)特征超塑性金屬由于沒有（或很?。┘庸び不?，在塑性變形開始后，有一段很長(zhǎng)的均勻變形過程，最后達(dá)到百分之幾或甚至幾千的高延伸率，其工程應(yīng)力——應(yīng)變曲線如圖所示，當(dāng)應(yīng)力超過最大值后，隨著應(yīng)變的增加，應(yīng)力緩慢地連續(xù)下降W.A.Backofen狀態(tài)方程當(dāng)m=1時(shí)，截面變化速率與他的均勻性無關(guān)，即m值越小，產(chǎn)生縮頸的傾向性越大，變形均勻性越差。2）金屬組織特征到目前為止所發(fā)現(xiàn)的細(xì)晶超塑性材料，大部分是共析和共晶合金，其顯微組織要求有極細(xì)的晶粒度、

等軸、雙相及穩(wěn)定的組織。要求雙相，是因?yàn)榈诙?/p>

能阻止母相晶粒長(zhǎng)大，而母相也能阻止第二相的長(zhǎng)大；要求穩(wěn)定，是指在變形過程中晶料長(zhǎng)大的速度要慢，

以便有充分的熱變形持續(xù)時(shí)間；超塑性變形過程中，

晶界起著很重要的作用，要求晶粒的邊界比例大，并

且晶界要平坦，易于滑動(dòng)，所以要求晶粒細(xì)小、等軸。在這些因素中，晶粒尺寸是主要的影響因素。一般認(rèn)

為直徑大于10μm的晶粒組織是難于實(shí)現(xiàn)超塑性的。4.超塑性的應(yīng)用真空成形法氣壓成形超塑性模鍛和擠壓無模拉拔§1.2

塑性加工中金屬的組織與性能一.冷變形1.冷變形時(shí)金屬顯微組織的變化（1）纖維組織多晶體金屬經(jīng)冷變形后，原來等軸的晶粒沿著主變形的方向被拉長(zhǎng)。變形量越大，拉長(zhǎng)的越顯著。當(dāng)變形量很大時(shí)，各個(gè)晶粒已不能很清楚地辨別開

來，呈現(xiàn)纖維狀，故稱纖維組織。被拉長(zhǎng)的程度取決于主變形圖和變形程度。（2）亞結(jié)構(gòu)隨著冷變形的進(jìn)行，位錯(cuò)密度迅速提高。經(jīng)強(qiáng)烈冷變形后，可由原來退火狀態(tài)的106~107/cm2增至1011~1012/cm2。經(jīng)透射電子顯微鏡觀察，這些位錯(cuò)在變形晶粒中的分布是很不均勻的。只有在變形量比較小或者在層錯(cuò)能低的金屬中，由于位錯(cuò)難以產(chǎn)生交滑移和攀移，在位錯(cuò)可動(dòng)性差的情況下，位錯(cuò)的分布才是比較分散和比較均勻的。在變形量大而且層錯(cuò)能較高的金屬中，位錯(cuò)的分布是很不均勻的。紛亂的位錯(cuò)糾結(jié)起來，形成位錯(cuò)纏結(jié)的高位錯(cuò)密度區(qū)（約比平均位錯(cuò)密度高五倍），將位錯(cuò)密度低的部分分隔開來，好像在一個(gè)晶粒的內(nèi)部又出現(xiàn)許多“小晶?！彼频?，只是它們的取向差不大（幾度到幾分），這種結(jié)構(gòu)稱為亞結(jié)構(gòu)。（3）變形織構(gòu)多晶體塑性變形時(shí)，各個(gè)晶粒滑移的同時(shí)，也伴隨著晶體取向相對(duì)于外力有規(guī)律的轉(zhuǎn)動(dòng)，使取向大體趨于一致叫做“擇優(yōu)取向”。具有擇優(yōu)取向的物體，其組織稱為“變形織構(gòu)”。金屬及合金經(jīng)過擠壓、拉拔、鍛造和軋制以后，都會(huì)產(chǎn)生變形織構(gòu)。塑性加工方式不同，可出現(xiàn)不同類型的織構(gòu)。通常，變形織構(gòu)可分為絲織構(gòu)和板織構(gòu)。（4）晶內(nèi)及晶間的破壞在冷變形過程中不發(fā)生軟化過程的愈合作用因滑移（位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)及其受阻、雙滑移、交叉滑移等），雙晶等過程的復(fù)雜作用以及各晶粒所產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)與移動(dòng)，造成了在晶粒內(nèi)部及晶粒間界處出現(xiàn)一些顯微裂紋、空洞等缺陷使金屬密度減少，是造成金屬顯微裂紋的根源。2.

冷變形時(shí)金屬性能的變化物化性能密度金屬經(jīng)冷變形后，晶內(nèi)及晶冷變形后密度降至8.

886克/厘米3。相應(yīng)的銅的密度是由8.

905克/厘米3，降至8.

89克/厘米3。電阻晶間物質(zhì)的破壞使晶粒直接接觸、晶粒位向有序化、間出現(xiàn)了顯微裂紋、裂口、空洞等缺陷致使金屬的密度降低?；瘜W(xué)穩(wěn)定性冷變形后，金屬的殘余應(yīng)力和內(nèi)能增加，從而使化學(xué)不穩(wěn)定性增加，耐蝕性能降低。除此之外，冷變形還可能改變磁性。如鋅和銅，冷變形后可減少其抗磁性。高度冷加工后，銅可以變?yōu)轫槾判缘慕饘?，?duì)順磁性金屬冷變形會(huì)降低磁化敏感性等等。（2）力學(xué)性能由于發(fā)生了晶內(nèi)及晶間破壞，晶格產(chǎn)生了畸變以及出現(xiàn)第二、三類殘余應(yīng)力等，故經(jīng)受冷變形后的金屬及合金其塑性指標(biāo)隨所承受的變形程度的增加而下降，在極限情況下可達(dá)到接近于完全脆性的狀態(tài)。另外，由于晶格畸變、出現(xiàn)應(yīng)力、晶粒的長(zhǎng)大、細(xì)化以及出現(xiàn)亞結(jié)構(gòu)等金屬的抗力指標(biāo)則隨變形程度的增加而提高。金屬力學(xué)性能與變形程度的曲線稱硬化曲線。（3）織構(gòu)與各向異性金屬材料經(jīng)塑性變形以后，在不同加工方式下，會(huì)出現(xiàn)不同類型的織構(gòu)。由于織構(gòu)的存在而使金屬呈現(xiàn)各向異性。二、熱變形1.

熱變形對(duì)金屬組織性能的影響熱變形對(duì)鑄態(tài)組織的改造一般來說，金屬在高溫下塑性高、抗力小，加之原子擴(kuò)散過程加劇，伴隨有完全再結(jié)晶時(shí)，更有利于組織的改善。故熱變形多作為鑄態(tài)組織初次加工的方法。熱變形能最有效地改變金屬和合金的鑄錠組織，可以使鑄態(tài)組織發(fā)生下述有利變化。一般熱變形是通過多道次的反復(fù)變形來完成。由于應(yīng)力狀態(tài)中靜水壓力分量的作用，可使錠中存在的氣泡焊合，縮孔壓實(shí)， 疏松壓密，變?yōu)檩^致密的結(jié)構(gòu)。由于高溫下原子熱運(yùn)動(dòng)能力加強(qiáng)，在應(yīng)力作用下，借助原子的自擴(kuò)散和互擴(kuò)散， 可使鑄錠中化學(xué)成分的不均勻性相對(duì)減少。上述三方面綜合作用的結(jié)果，可使鑄態(tài)組織改造成變形組織（或加工組織），它比鑄錠有較高的密度、均勻細(xì)小的等軸晶粒及比較均勻的化學(xué)成分，因而塑性和抗力的指標(biāo)都明顯提高。（2）熱變形制品晶粒度的控制在熱變形過程中，為了保證產(chǎn)品性能及使用條件對(duì)熱加工制品晶粒尺寸的要求，控制熱變形產(chǎn)品的晶粒度是很重要的。熱變形后制品晶粒度的大小，取決于變形程度和變形溫度（主要是加工終了溫度）。第二類再結(jié)晶全圖，是描述晶粒大小與變形程度及變形溫度之間關(guān)系的。根據(jù)這種圖即可確定為了獲得均勻的組織和一定尺寸晶粒時(shí)，所需要保持的加工終了溫度及應(yīng)施加的變形程度。（3）熱變形時(shí)的纖維組織金屬內(nèi)部所含有的雜質(zhì)、第二相和各種缺陷，在熱變形過程中，

將沿著最大主變形方向被拉長(zhǎng)、拉細(xì)而形成纖維組織或帶狀結(jié)構(gòu)。這些帶狀結(jié)構(gòu)是一系列平行的條紋，也稱為流線。纖維組織一般只能在變形時(shí)通過不斷地改變變形的方向來避免，很難用退火的方法去消除。當(dāng)夾雜物（或晶間夾雜層）數(shù)量不多時(shí)，可用長(zhǎng)時(shí)高溫退火的方法，依靠成分地均勻化，和組織不均勻處的消失以去除。在個(gè)別情況下，當(dāng)這些晶間夾雜物能溶解或凝聚時(shí)，纖維組織也可以被消除。金屬中的空穴（包括凝固時(shí)的縮孔和氣眼等），在變形時(shí)也會(huì)被拉長(zhǎng)，當(dāng)變形量很大、溫度足夠高時(shí)，這些孔穴可能被壓緊、焊合，如果變形量不夠大，這些孔穴就形成了頭發(fā)狀的裂紋稱為“發(fā)裂”。顯著的纖維組織也能引起分層，使變形金屬得到層狀或板狀的斷口，例如HPb59-1，QA10-3-1.5的層狀斷口，消除的方法是鑄造時(shí)細(xì)化晶粒，改善鉛、Al2O3分布狀況，防止氧化吸氣以減少Al2O3的生成。2.熱變形過程中的回復(fù)與再結(jié)晶一般將熱變形過程中，在應(yīng)力狀態(tài)作用下所發(fā)生的回復(fù)與再結(jié)晶過程稱為動(dòng)態(tài)的，以區(qū)別冷變形后退火過程中、熱變形的各道次之間以及熱變形后在空氣中冷卻時(shí)所發(fā)生的、屬于靜態(tài)的回復(fù)與再結(jié)晶過程。圖為高層錯(cuò)能金屬在熱軋加工率比較小時(shí)（50%），只發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)；圖表示低層錯(cuò)能金屬，由于熱軋變形程度小（50%），熱軋時(shí)，只發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)，隨后發(fā)生靜態(tài)回復(fù)和靜態(tài)再結(jié)晶；圖表示高層錯(cuò)能金屬在擠壓變形程度大（99%）時(shí)，在擠壓中發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)，出?？缀?，發(fā)生靜態(tài)回復(fù)和靜態(tài)再結(jié)晶；圖表示低層錯(cuò)能金屬，在擠壓變形程度大（99%）時(shí)，在擠壓中發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)與動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。出?？缀?，發(fā)生靜態(tài)回復(fù)、靜態(tài)再結(jié)晶和亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。（1）動(dòng)態(tài)回復(fù)金屬在熱變形時(shí)，若只發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)的軟化過程，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線，如圖a所示。曲線明顯地分為三個(gè)階段。第一階段為微變形階段。此時(shí)，試樣中的應(yīng)變速率從零增加到試驗(yàn)所要求的應(yīng)變速率，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈直線，當(dāng)達(dá)到屈服應(yīng)力以后，變形進(jìn)入了第二階段，加工硬化率逐漸降低。最后進(jìn)入第三階段，為穩(wěn)定變形階段。此時(shí)，加工硬化被動(dòng)態(tài)回復(fù)所引起的軟化過程所抵

消。即由變形所引起的位錯(cuò)增加的速率與動(dòng)

態(tài)回復(fù)所引起的位錯(cuò)消失的速率幾乎相等。

達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡。實(shí)驗(yàn)研究表明：

1）發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)有一個(gè)臨界變形程度，只有達(dá)到此值才能形成亞晶。當(dāng)變形達(dá)到平穩(wěn)態(tài)后，亞晶也保持一個(gè)平衡形狀。在低的變形溫度（0.3

～

0.6Tm）下，即使變形量很小，亞晶形狀是長(zhǎng)條的；而在高的變形溫度（0.6～0.7Tm）下，即使變形量很大，亞晶也能構(gòu)成等軸的形狀。亞晶間的取向一般分散在

10

～

70的寬廣范圍內(nèi)，而且和變形量、變形溫度關(guān)系不大。熱變形達(dá)到平穩(wěn)態(tài)后，亞晶的平均尺寸有一個(gè)平衡值，它又隨變形溫度的增加或變形速度的增加而下降。給定一個(gè)平穩(wěn)態(tài)屈服應(yīng)力，對(duì)應(yīng)有一個(gè)平均的亞晶尺寸。（2）動(dòng)態(tài)再結(jié)晶發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的金屬，在熱加

工溫度范圍內(nèi)應(yīng)力應(yīng)變曲線。它

不像只發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)時(shí)的應(yīng)力應(yīng)

變曲線那樣簡(jiǎn)單。該曲線在高應(yīng)

變速度下，曲線迅速升到一峰值，隨后由于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶發(fā)生而引起

軟化，最后接近于平穩(wěn)態(tài)。此時(shí)

硬化過程和軟化過程達(dá)到平衡即

處于穩(wěn)定變形階段。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的特點(diǎn)：

1）動(dòng)態(tài)再結(jié)晶要在很大的變形量下才能發(fā)生，即其“臨界變形程度”很大；和靜態(tài)再結(jié)晶相似，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶易于在晶界及亞晶界處形核；由于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶“臨界變形度”比靜態(tài)再結(jié)晶的大許多，所以若在變形過程中發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，那么變形一停止馬上即能發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶而無需孕育期。開始時(shí)靜態(tài)再結(jié)晶以很高速度進(jìn)行，以后隨時(shí)間的延長(zhǎng)而減慢發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶或變形過程中的靜態(tài)再結(jié)晶所需時(shí)間與溫度密切相關(guān)，一般而言，溫度愈高所需時(shí)間愈短?！?.3

塑性流動(dòng)規(guī)律一、最小阻力定律概念：最小阻力定律最小周邊法則實(shí)際應(yīng)用分析最小阻力定律：變形過程中，物體各質(zhì)點(diǎn)將向著阻力最小的方向移動(dòng)。即做最少的功，走最短的路。最小周邊法則存在接觸面摩擦?xí)r，物體各質(zhì)點(diǎn)向周邊流動(dòng)的阻力與質(zhì)點(diǎn)離周邊的距離成正比，因而必然向周邊最短法線流動(dòng)，周邊形狀表現(xiàn)為最小的圓形。實(shí)際應(yīng)用分析二、影響金屬塑性流動(dòng)和變形的因素1、摩擦的影響摩擦影響的實(shí)質(zhì)：由于摩擦力的作用，在一定程度上改變了金屬的流動(dòng)特性并使應(yīng)力分布受到影響。2、變形區(qū)的幾何因素的影響變形區(qū)的幾何因子（如H/D、H/L、H/B等）是影響變形和應(yīng)力分布很重要的因素。3、工具的形狀和坯料形狀的影響工具（或坯料）形狀是影響金屬塑性流動(dòng)方向的重要因素。工具與金屬形狀的差異，是造成金屬沿各個(gè)方向流動(dòng)的阻力有差異，因而金屬向各個(gè)方向的流動(dòng)（即變形量）也有相應(yīng)差別。4、外端的影響外端（未變形的金屬）對(duì)變形區(qū)金屬的影響主要是阻礙變形區(qū)金屬流動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生或加劇附加的應(yīng)力和應(yīng)變。外端的概念：變形體的外端是指在變形過程中某一瞬間不直接承受工具的作用而處于變形區(qū)以外的部分，稱為外端或剛端。5、變形溫度的影響變形物體的溫度不均勻，會(huì)造成金屬各部分變形

和流動(dòng)的差異。變形首

先發(fā)生在那些變形抗力

最小的部分。一般，在

同一變形物體中高溫部

分的變形抗力低，低溫

部分的變形抗力。6、金屬性質(zhì)不均的影響變形金屬中的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、夾雜物、相的形態(tài)等分布不均會(huì)造成金屬各部分的變

形和流動(dòng)的差異。三、不均勻變形、附加應(yīng)力和殘余應(yīng)力1、 均勻變形與不均勻變形若變形區(qū)內(nèi)金屬各質(zhì)點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)相同，即它們相應(yīng)的各個(gè)軸向上變形的發(fā)生情況，發(fā)展方向及應(yīng)變量的大小都相同，這個(gè)體積的變形