工程材料及成型技术基础第3章 金属的塑性变形解析.ppt

* 实验观察表明，金属的再结晶过程是通过形核和长大方式完成的。但没有形成新相，这点与结晶不同，它不是相变过程。再结晶过程也不是一个恒温过程，而是自某一温度开始，随着温度的升高和保温时间的延长而逐渐形核、长大的连续过程。 * 因而再结晶温度是指冷变形金属开始进行再结晶的最低温度。通常定义为变形量很大(≥70%)的金属在1h的保温过程中，能够完成再结晶的最低温度。大量实验表明，再结晶温度T再与熔点T熔（以绝对温度表示）之间存在如下近似关系：T再 = (0.35～0.4)T熔 * （3）晶粒长大 冷变形金属在再结晶刚完成时，一般得到细小的等轴晶粒组织。如果继续提高加热温度或延长保温时间，将引起晶粒进一步长大，它能减少晶界的总面积，从而降低总的界面能，使组织变得更稳定。 * 2、 再结晶晶粒大小的控制 影响再结晶晶粒大小的主要因素是变形度和退火温度。能发生再结晶的最小变形度通常在2%～8%范围内，但这时再结晶晶粒特别粗大，这样的变形度称为临界变形度。 * 这是因为此时的变形量较小，形成的再结晶核心较少。当变形度大于临界变形度后,则随着变形度的增大晶粒逐渐细化。当变形度和退火保温时间一定时，再结晶退火温度越高，再结晶后的晶粒越粗大。 * 再结晶晶粒大小随加热温度增加而增加。 临界变形度处的再结晶晶粒特别粗大 变形度大于临界变形度后,随着变形度的增大晶粒逐渐细化 *  三、金属的热加工 压力加工是利用塑性变形的方法使金属成形并改性的工艺方法。由于在常温下进行塑性变形会引起金属的加工硬化，即出现变形抗力增大、塑性下降，这使得对某些尺寸较大或塑性低的金属在常温下难以进行塑性变形。生产上通常采用在加热条件下进行塑性变形。 * 1.热加工与冷加工 从金属学的角度，将再结晶温度以上进行的压力加工称为热加工，而将再结晶温度以下进行的压力加工称为冷加工。例如钨的再结晶温度约为1200℃，因此，即使在1000℃进行变形加工也属于冷加工。 * 2. 热加工特点 在热加工过程中，金属同时进行着两个过程：形变强化和再结晶软化。塑性变形使金属产生形变强化，而同时发生的再结晶(称为动态再结晶)过程又将形变强化现象予以消除。因此，热加工时一般不产生明显加工硬化现象。 * 3. 热加工对金属组织与性能的影响 (1) 改善铸态组织缺陷 可使铸态组织中的气孔、疏松及微裂纹焊合，提高金属致密度，还可以使铸态的粗大树枝晶通过变形和再结晶的过程而变成较细的晶粒，某些高合金钢中的莱氏体和大块初生碳化物可被打碎并使其分布均匀等。这些组织缺陷的消除会使材料的性能得到明显改善。 * (2) 出现纤维组织 在热加工过程中铸态金属的偏析、夹杂物、第二相、晶界等逐渐沿变形方向延展，在宏观工件上勾画出一个个线条，这种组织也称为纤维组织。纤维组织的出现使金属呈现各向异性，顺着纤维方向强度高，而在垂直于纤维的方向上强度较低。在制订热加工工艺时，要尽可能使纤维流线方向与零件工作时所受的最大拉应力的方向一致。 * 吊钩内部的纤维组织（左：合理；右：不合理，应使纤维流线方向与零件工作时所受的最大拉应力的方向一致） * 3）热加工常会使复相合金中的各个相沿着加工变形方向交替地呈带状分布，称为带状组织。 带状组织会使金属材料的力学性能产生方向性，特别是横向塑性和韧性明显降低。一般带状组织可以通过正火来消除。 第三章 金属的塑性变形与再结晶 思考题? 材料在外力作用下会发生那些种类的变形 ？ 铁丝在室温下反复弯折，会越变越硬，直到断裂，为什么？如果是铅丝呢？ * 冷、热塑性加工变形也可改变材料的组织结构，进而改变材料的性能。 大部分金属在浇注成锭后，要通过锻造、轧制等压力加工工序消除铸造缺陷并加工成坯料，在经过冷加工、拉拔等工序加工成各种型材或直接加工成零件。 本章讨论的重点 金属塑性变形（主要是滑移变形）的特点 塑性变形对金属组织、性能的影响（特别是加工硬化现象） 回复与再结晶的有关概念 滑移是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。 一 塑性变形的形式：滑移和孪生。 金属常以滑移方式发生塑性变形。 滑移面 原子排列密度最大的晶面 原子排列密度最大的方向 滑移方向 + = 滑移系 滑移面和该面上的一个滑移方向 体心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格 {110} {111} {110} {111} 晶格 滑移面 滑移 方向 滑移系 三种典型金属晶格的滑移系 6个滑移面 2个滑移方向 × = 12个滑移系 BCC FCC 4个滑移面