第一章(1.3)金属的塑性变形与再结晶.ppt

§1.3 金属的塑性变形与再结晶 1、滑移原理 （1）正应力σ作用下，试样发生弹性伸长并在σ足够大时发生断裂。切应力τ能使试样发生弹性歪扭，当τ增大到一定值时，则一定晶面两侧的两部分晶体产生相对移动。 （2）如果除去外力，晶格的弹性歪扭随之消失，而滑移到新位置的原子已经不能回到原来地位置，在新的位置上处于平衡状态。 （3）以上原因使得晶体产生微量的塑性变形，许多晶面滑移的总和，就产生了宏观的塑性变形。 2、滑移特点： （1）滑移总是沿晶体中原子排列最紧密的晶面和晶向进行（原子结合力强，其面间距大，晶面间结合力弱，滑移阻力小。同理，晶向阻力也小）。 （2）三种典型金属晶格的滑移面和滑移方向是不一样的，它们的数量也是不同的。（如下图） （3）滑移面和滑移方向是原子密排面和密排方向。 ( 4 ) 面心立方晶格中滑移面是｛111｝晶面族,共有4个不同方位的晶面；滑移方向是〈110〉晶向族，每个｛111｝晶面有3个〈 110〉晶向。 体心立方晶格中滑移面是｛110｝晶面族，共有6个晶面；滑移方向是〈111〉晶向族，每个｛110｝晶面有2个〈 111〉晶向。 （5）面心立方晶格和体心立方晶格都有12个滑移系。由于滑移方向对滑移影响比滑移面较大，所以面心立方晶格的塑性好。 （6）滑移是晶体间的相对运动，不引起晶格类型的变化，滑移是通过滑移面的位错运动逐步实现的。 二、多晶体的塑性变形 （一）晶界及晶粒取向的影响 1、晶界处原子排列紊乱，滑移抗力大。 2、各个晶粒的位向不同，将使得各个晶粒的变形有先有后。但是，只有各个晶粒相互协调才能变形。 （二）晶粒大小对变形的影响 金属晶粒越小，单位体积中的晶界面积越大，并且不同位向的晶粒越多，因而金属的塑性变形抗力越大，金属的强度也就越高。 三、塑性变形后金属的组织与性能 （一）位错密度增加，产生加工硬化 加工硬化（冷作硬化）：金属在变形后强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。 注：塑性变形主要是通过位错实现的，主要是位错密度增加。 （二）冷塑性变形引起的各向异性 1、形成纤维组织 2、变形织构的产生 变形织构：晶粒位向有序化结构，称为－。 （三）产生残余内应力 1、金属表层和心部变形不均匀－－宏观内应力； 相邻晶粒变形不均匀－－微观内应力； 由于位错等缺陷造成晶格畸变应力－－是金属主要 变形强化原因。 第二节 变形金属在加热时组织和性能的变化 一、回复： 加热温度较低；原子活动能力不大；变形金属的显微组织不发生显著变化；加工硬化后的强度和硬度基本不变塑性回升；残余内应力基本消除物理、化学性能基本恢复到变形前的情况。 注：晶格畸变减少（位错、空位等）。 二、再结晶： 加热温度较高；变形金属显微组织发生显著变化；晶粒转变成均匀细小的等轴晶粒；这一过程类似结晶过程，也是通过形核和长大的方式完成的，故称为“再结晶” 注：1、再结晶前后晶粒的晶格类型不变、化学成分 不变，只改变晶粒形状，因此再结晶不发生相变。 2、再结晶不是在恒温下进行的，而是在一定的温度范围进行。 特点：经过再结晶的 金属强度、硬度下降 塑性、韧性上升，所 有性能回复到变形前 的水平。 三、再结晶后的晶粒的长大 当晶界从一个晶粒向另一个晶粒推进时，把另一晶粒中晶格的位向逐步改变成为与这个晶粒相同的位向，于是另一个晶粒便逐步被这个晶粒“吞并”，最后合成一个大晶粒。 * 第一节 金属的塑性变形 一、单晶体的塑性变形方式：滑移和孪生 （一）滑移： 晶体的两个部分之间沿一定晶面（滑移面）和晶向（滑移向）发生的相对移动。 如图：当金属晶体受到外力F作用时，不论外力的方向、大小与作用方式如何，均可将总的应力σF分解成垂至于某一滑移面的正应力σ和平行于此面的切应力τ。 （二）孪生： 晶体的一部分沿一定的晶面（孪生面）和晶向（孪生方向）进行剪切变形的现象。 密排六方金属常以孪生方式变形； 体心立方金属只有在低温拉伸或受到冲击载荷时才发生孪生变形； 面心立方金属容易滑移变形一般不发生孪生变形。 序言：金属经过冷变形后，内能升高，处于不稳定状态，并存在向稳定状态转变的趋势。低温时这种转变不易实现，通过加热可以使变形金属的组织与性能最后趋于稳定。 温度升高变形金属发生： 回复→再结晶→晶粒长大 再结晶温度主要决定于变形度。变形程度越大，晶体的缺陷越多，组织就越不稳定，再结晶温度越低 * * *