《汽车工程材料 教学课件 ppt 作者 周超梅 第二章 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《汽车工程材料 教学课件 ppt 作者 周超梅 第二章 金属的塑性变形与再结晶（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2章 金属的塑性变形与再结晶,第2章 金属的塑性变形与再结晶,第一节 金属的塑性变形 第二节 冷塑性变形对金属组织与性能的影响 第三节 冷变形金属在加热时组织与性能的变化 第四节 金属的热塑性变形加工,第一节 金属的塑性变形,a）轧制 b）挤压 c）冷拔 d）锻造 e）冷冲压,塑性变形的特点是金属材料在外力的作用下，按一定设计要求发生永久性变形，同时在外力的作用下，金属的内部组织和性能也得到一定的改善 。,一、单晶体的塑性变形,作用在晶体内一定的晶面 上的外力F可分解为正应力 N和切应力N，正应力的 作用只能使晶体产生弹性变形，而不能产生塑性变形。只有在切应力的作用下金属晶体才能产生塑性变形
2、。,正应力作用下晶体变形示意图,切应力作用下晶体变形示意图,一、单晶体的塑性变形,一、单晶体的塑性变形,金属塑性变形的主要方式是滑移。,单晶体在切应力N的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面上的晶向，相对另一部分发生滑动，产生滑动的现象称为滑移。 能够产生滑移的晶面称为滑移面。 能够产生滑移的晶向称为滑移方向。,一、单晶体的塑性变形,a）拉伸 b）压缩,锌单晶体滑移变形示意图,一、单晶体的塑性变形,二、多晶体的塑性变形,晶粒位向对变形的影响：,晶界对变形的影响：,晶粒大小的影响：晶粒的数目越多，晶粒就越细小。,第二节 冷塑性变形对金属组织与性能的影响,一、金属组织和结构的变化,晶粒变形：金属在外力
3、作用下产生塑性变形，同时，内部晶粒的形状也发生变化，通常是晶粒沿变形方向被拉长或压扁。,a）变形前 b）变形后,亚结构的形成 ：在金属少量变形时，位错的分布尚均匀， 当变形量增大时，由于位错运动和相互牵制作用，有的晶 粒内部破碎成许多位向差小于1的小晶块称为亚晶粒， 这种结构称为亚结构。,一、金属组织和结构的变化,产生形变织构：在多晶体金属变形量大于70%时，原来位向不同的各个晶粒的取向会大致趋于一致，这种现象称为择优取向，形成的有序化结构称为形变织构 。,板织构,丝织构,形变织构示意图,各向异性导致的铜板 “制耳”,有,无,一、金属组织和结构的变化,随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，
4、塑性、韧性下降的现象称加工硬化。,一、金属组织和结构的变化,二、冷塑性变形引起的残余内应力,宏观内应力（第一类内应力）：金属在塑性变形时， 由于各部分变形不均匀，使整个工件或在较大的宏 观范围内（如表层或心部）产生的应力称宏观内应力。,引起工件开裂。,微观内应力（第二类内应力）：金属在塑性变形后， 由于晶粒间或晶粒内各亚晶粒之间因变形不均匀而 形成的微观内应力。,使金属产生晶间腐蚀，甚至会使工件在不大的外力 下产生微裂纹或断裂。,二、冷塑性变形引起的残余内应力,晶格畸变应力（第三类内应力）：冷塑性变形后，晶体内产生大量的位错和空位等晶体缺陷，使晶体中一部分原子偏离其平衡位置而产生晶格畸变，由晶
5、格畸变产生的内应力称晶格畸变应力。,使金属的强度、硬度升高，塑性和抗腐蚀性能下 降 。,二、冷塑性变形引起的残余内应力,第三节 冷变形金属在加热时组织与性能的变化,金属冷塑性变形后，产生了加工硬化现象，为了恢复和改善金属的物理、化学和力学性能，对金属进行加热，随着加热温度的提高，金属原子活动能力的增强就会发生一系列组织与性能的变化，使金属恢复到变形前的稳定状态，这种变化可分为回复、再结晶及晶粒长大三个阶段 。,一、回复,在回复阶段，金属组织变化不明显，其强度、硬度略有下降，塑性略有提高，但内应力、电阻率等显著下降。 工业上，常利用回复现象将冷变形金属低温加热，既稳定组织又保留加工硬化，这种热处
6、理方法称去应力退火。,一、再结晶,当冷塑性变形后的金属加热到比回复阶段更高的温度后，由于原子活动能力的增强，使被拉长成纤维状或破碎的晶粒全部转变成均匀而细小的等轴晶粒，这个过程称为再结晶。,一、再结晶,再结晶温度为冷塑性变形金属开始产生再结晶现象的最低温度，用T再表示。,变形度愈大，金属畸变能愈 高，再结晶温度就越低。,当变形量达到一定值后，再 结晶温度就趋于某一恒定值，称为最低再结晶温度。,金属再结晶温度与变形量的关系,三、晶粒长大,再结晶过程完成后，得到的是无畸变、细小的等轴晶粒，如果再继续升高温度或延长保温时间，晶粒之间就会相互吞并而长大。,晶粒长大是一个自发进行的过程。,晶粒长大示意图
7、,四、影响再结晶退火后晶粒大小的因素,晶粒大小直接影响金属的力学性能，晶粒越小， 金属材料的强度、塑性和韧性越好。因此生产 上要严格控制再结晶后的晶粒度。,加热温度的影响：加热温度越高，保温时间越长， 原子扩散能力愈强，则晶界愈易迁移，晶粒长大 也愈快，尤其是加热温度的影响更为明显。,再结晶退火温度对晶粒度的影响,四、影响再结晶退火后晶粒大小的因素,四、影响再结晶退火后晶粒大小的因素,变形程度的影响：当变形度很小时，晶格畸变很少，不足以引发再结晶，所以晶粒形状数量不变。,当变形度超过临界变形度后， 随着变形度的增加，晶格畸 变愈加严重，再结晶晶核数 量逐渐增多，因此再结晶后 的晶粒细而均匀。,
8、第四节 金属的热塑性变形加工 一、热加工的概念,金属在再结晶温度以下的塑性变形加工称为冷加工。 金属在再结晶温度以上的塑性变形加工称为热加工。,钨的最低再结晶温度为1200，所以钨在1100的 塑性变形加工为冷加工。 铁的最低再结晶温度为450，所以铁在400以下的 加工变形属于冷加工。 锡的最低再结晶温度为-7，因此锡在室温进行的加 工属于热加工。 冷、热加工是依据金属再结晶温度来区分的。,一、热加工的概念,二、热加工对金属组织与性能的影响,消除铸态金属的组织缺陷：,可使金属毛坯中的大部分气孔、缩松和微裂纹焊合， 提高了金属的致密度；将粗大的柱状晶粒与枝晶变成 细小均匀的等轴晶粒；消除成分偏
9、析及粗大碳化物； 使金属的力学性能得到提高。,细化晶粒：热加工的金属经过塑性变形和再结晶的 反复交替作用，使晶核数量不断增加，导致晶粒细化。,二、热加工对金属组织与性能的影响,形成纤维组织：金属内部的粗大枝晶和铸态组织中的各种夹杂物，在高温下具有一定的塑性，在热变形过程中，粗大枝晶和各种夹杂物均沿变形方向伸长，使之变成条带状、线状或片层状，形成纤维组织。,曲轴的流线分布,二、热加工对金属组织与性能的影响,形成带状组织：当低碳钢在铸态下存在严重的夹杂物偏析或热变形加工的温度过低，钢内则出现与热变形加工方向大致平行的条带所组成的偏析组织，这种组织称为带状组织。,钢中的带状组织,二、热加工对金属组织与性能的影响,本 章 小 结,金属材料冷塑性变形后产生加工硬化现象，提高了材料的强度和硬度。 冷塑性变形引起三种残余内应力，影响金属材料的组织和性能，用再结晶退火方法消除。 实际生产上所用的退火温度一般比最低再结晶温度高100200。,作业,书后习题,谢谢大家！,
