《2金属的塑性变形与再结晶》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2金属的塑性变形与再结晶（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、工程材料 第三章 金属的塑性变形和再结晶,机械工程学院 工程控制中心,静 态 弹性和刚度 弹性模量强度 屈服强度 抗拉强度塑性 伸长率 断面收缩率硬度 布氏硬度 洛氏硬度,复习： 金属材料的机械性能,1.晶体结构晶体 晶格 体心立方 面心立方 密排六方,复习： 晶体结构与结晶,2.实际金属结构多晶体 晶格缺陷 点缺陷 线缺陷 面缺陷,3.金属固体结构金属晶体离子晶体共价晶体分子晶体,4.金属的结晶晶核形成和长大过程 过冷度 杂质,5.金属铸锭组织特点表面细晶粒层 柱状晶层 中心粗大等轴晶层,第三章 金属的塑性变形与再结晶,工业生产中，金属锭(钢锭、铝合金锭或铜合金铸锭等)，经过轧制、冷拔、锻造
2、、冲压等压力加工，使金属产生塑性变形而制成型材或工件。金属材料经压力加工后，不仅改变了外形尺寸，而且改变了内部组织和性能。 因此，研究金属的塑性变形，对于选择金属材料的加工工艺、提高生产率、改善产品质量、合理使用材料等均有重要的意义。,a.轧制,b.挤压,c.冷拔,d.锻造,e.冷冲压,第三章 第一节 金属的塑性变形,金属变形形式：弹性变形和塑性变形 “弹性变形”实质是在应力的作用下，金属内部晶格发生弹性拉长或歪扭，但是没有超出原子之间的结合力，当外力去除后，靠原子间的结合力可以恢复原状。当外力超出了原子间的结合力，即外应力大于弹性极限时，去除外力后其变形不能完全恢复，而且具有永久变形，这种变
3、形就是“塑性变形”。,b.弹性变形,a.变形前,c.塑性变形,第三章 第一节 金属的塑性变形,塑性变形形式： 滑移是晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面发生一定距离移动，应力去除后不能恢复原状。 孪生是晶体在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面产生一定角度的切变。,工业纯铁压缩,纯锌冲击变形,第三章 第一节 金属的塑性变形,一、单晶体的塑性变形 任何应力都可以分解为：,切应力(),正应力(),伸长断裂,滑移、变形,第三章 第一节 金属的塑性变形,研究表明：切应力作用下晶体在特定晶面和 晶向进行滑移滑移面：原子排列最大的晶面；滑移方向：原子密度最大的方向(原子间距最小方向)；滑移系
4、：由一个滑移面和一个滑移方向构成。 原子排列最密集的晶面上原子间据最小，而相邻晶面的间距最大，晶面之间的结合力也最弱，所以在切应力作用下沿此晶面发生滑移最容易。 滑移系的数目决定了金属的塑性好坏，其数目越多，塑性越好。滑移方向的作用更大，这也是为什么面心立方金属的塑性较好的原因之一。,第三章 第一节 金属的塑性变形,滑移设想：整体刚性移动：晶体一部分相对另一部分整体刚性移动。2. 位错运动：滑移面上位错在切应力作用下运动,第三章 第一节 金属的塑性变形,二、多晶体的塑性变形,竹节现象,1. 晶界2. 晶粒位向3. 晶粒大小,第三章 第一节 金属的塑性变形,只有作用于滑移面上沿着滑移方向的分切应
5、力超过临界切应力时，晶体才能滑移。,软取向硬取向,第三章 第二节 塑性变形对金属材料组织和性能的影响,塑性变形使组织和性能发生重大变化1. 在外力作用下，晶粒的形状随着金属外形的改变而改变,工业纯铁,第三章 第二节 塑性变形对金属材料组织和性能的影响,变形结果：晶粒破碎：位错增加、产生加工硬化晶粒伸长：各向异性、产生“织构”（择优取向）夹杂物伸长：形成“纤维组织”残余内应力：硬、脆、塑性下降,第三章 第三节 变形金属在加热时的组织和性能变化,冷塑性变形金属加热后组织和性能发生三种变化1.回复：变形金属在较低温度下加热时，引起内部的显微 组织发生不明显的变化。 T回(0.2-0.3)T熔2.再结
6、晶：变形金属加热到较高温度时，原子具有较大的 扩散能力时，在变形最激烈的区域自发的形成 细小的等轴晶。 T再0.4T熔 3.晶粒长大：如果继续升高温度或延长保温时间，再结晶 晶粒相互吞并长大。,第三章 第三节 变形金属在加热时的组织和性能变化,影响再结晶晶粒度因素加热温度 ：温度越高晶粒越大保温时间越长晶粒越大2. 变形程度(临界变形度)： 变形越大，变形越均匀，退火后再结晶的晶粒越细。,工业纯铁60%变形时不同再结晶温度的组织,冷加工变形度对再结晶后晶粒大小的影响 (纯铝片拉伸),第三章 第四节 金属的热加工,一、热加工的概念以金属学的观点，当加工温度高于金属的在结晶温度时的加工变形为热加工；而低于在结晶温度时的加工变形为冷加工。热加工时表面易氧化，产品光洁度和尺寸精度低于冷加工。热加工适用于截面积尺寸较大，变形量较大的金属制品或半成品，硬度高、脆性大的金属材料。,第三章 第四节 金属的热加工,二、热加工对金属组织和性能的影响成为等轴晶：力学性能提高组织致密：性能提高（使气孔、裂纹等被压合或焊合）纤维组织：形成和利用,
