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1、金属塑性变形理论金属塑性变形理论Theoryofmetalplasticdeformation第三讲第三讲Lesson Three张贵杰张贵杰Zhang GuijieTel：E-Mail： 河北理工大学金属材料与加工工程系Department of Metal Material and Process EngineeringHebei Polytechnic University, Tangshan 0630099/5/20249/5/20241 1Lesson ThreeLesson Three第三章第三章塑性加工时组织性能的变化塑性加工时组织性能的变化主要内容Main ContentMai
2、n Contentn n冷加工时组织性能的变化n n热加工时组织性能的变化 9/5/20249/5/20242 2Lesson ThreeLesson Three3.1冷加工变形中组织性能的变化冷加工变形中组织性能的变化n n显微组织的变化显微组织的变化纤维组织纤维组织纤维组织纤维组织亚结构亚结构亚结构亚结构变形织构变形织构变形织构变形织构 n n金属性能的变化金属性能的变化机械性能变化机械性能变化机械性能变化机械性能变化物理化学性能变化物理化学性能变化物理化学性能变化物理化学性能变化 9/5/20249/5/20243 3Lesson ThreeLesson Three3.1.1 显微组织的
3、变化n n纤维组织纤维组织多多多多晶晶晶晶体体体体金金金金属属属属经经经经冷冷冷冷变变变变形形形形后后后后，用用用用光光光光学学学学显显显显微微微微镜镜镜镜观观观观察察察察抛抛抛抛光光光光与与与与浸浸浸浸蚀蚀蚀蚀后后后后的的的的试试试试样样样样，会会会会发发发发现现现现原原原原来来来来等等等等轴轴轴轴的的的的晶晶晶晶粒粒粒粒沿沿沿沿着着着着主主主主变变变变形形形形的的的的方方方方向向向向被被被被拉拉拉拉长长长长。变变变变形形形形量量量量越越越越大大大大，拉拉拉拉长长长长的的的的越越越越显显显显著著著著。当当当当变变变变形形形形且且且且很很很很大大大大时时时时，各各各各个个个个晶晶晶晶粒粒粒粒已
4、已已已不不不不能能能能很很很很清清清清楚楚楚楚地地地地辨辨辨辨别别别别开来，呈现纤维状，故称纤维组织。开来，呈现纤维状，故称纤维组织。开来，呈现纤维状，故称纤维组织。开来，呈现纤维状，故称纤维组织。9/5/20249/5/20244 4Lesson ThreeLesson Three纤维组织的形成过程纤维组织的形成过程9/5/20249/5/20245 5Lesson ThreeLesson Three冷轧前后晶粒形状变化冷轧前后晶粒形状变化(a)变形前的退火状态组织变形前的退火状态组织(b)变形后的冷轧变形组织变形后的冷轧变形组织9/5/20249/5/20246 6Lesson Three
5、Lesson Three3.1.1 显微组织的变化n n亚结构亚结构亚结构亚结构 在在在在变变变变形形形形量量量量大大大大而而而而且且且且层层层层错错错错能能能能较较较较高高高高的的的的金金金金属属属属中中中中，位位位位错错错错的的的的分分分分布布布布是是是是很很很很不不不不均均均均匀匀匀匀的的的的。纷纷纷纷乱乱乱乱的的的的位位位位错错错错纠纠纠纠结结结结起起起起来来来来，形形形形成成成成位位位位错错错错缠缠缠缠结结结结的的的的高高高高位位位位错错错错密密密密度度度度区区区区( (约约约约比比比比平平平平均均均均位位位位错错错错密密密密度度度度高高高高五五五五倍倍倍倍) )，将将将将位位位位错
6、错错错密密密密度度度度低低低低的的的的部部部部分分分分分分分分隔隔隔隔开开开开来来来来，好好好好像像像像在在在在一一一一个个个个晶晶晶晶粒粒粒粒的的的的内内内内部部部部又又又又出出出出现现现现许许许许多多多多“ “小小小小晶晶晶晶粒粒粒粒” ”似似似似的的的的，只只只只是是是是它它它它们们们们的的的的取取取取向向向向差差差差不不不不大大大大( (几度到几分几度到几分几度到几分几度到几分) )，这种结构称为，这种结构称为，这种结构称为，这种结构称为胞状亚结构胞状亚结构胞状亚结构胞状亚结构。 9/5/20249/5/20247 7Lesson ThreeLesson Three多晶体Fe冷轧后的胞
7、状亚结构，x 6850(a)变形量16； (b)变形量709/5/20249/5/20248 8Lesson ThreeLesson Three铜中的形变亚结构铜中的形变亚结构图中白色部分为低位错密度的亚晶，图中白色部分为低位错密度的亚晶，黑色区域为高位错密度的亚晶界黑色区域为高位错密度的亚晶界9/5/20249/5/20249 9Lesson ThreeLesson Three3.1.1 显微组织的变化n n变形织构变形织构变形织构变形织构 多多多多晶晶晶晶体体体体塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形时时时时，各各各各个个个个晶晶晶晶粒粒粒粒滑滑滑滑移移移移的的的的同同同同时时时时，也也也也伴伴
8、伴伴随随随随有有有有晶晶晶晶体体体体取取取取向向向向相相相相对对对对于于于于外外外外力力力力有有有有规规规规律律律律的的的的转转转转动动动动过过过过程程程程。尽尽尽尽管管管管由由由由于于于于晶晶晶晶界界界界的的的的联联联联系系系系，这这这这种种种种转转转转动动动动受受受受到到到到一一一一定定定定的的的的约约约约束束束束，但但但但当当当当变变变变形形形形量量量量较较较较大大大大时时时时，原原原原来来来来为为为为任任任任意意意意取取取取向向向向的的的的各各各各个个个个晶晶晶晶粒粒粒粒也也也也会会会会逐逐逐逐渐渐渐渐调调调调整整整整，引引引引起起起起多多多多晶晶晶晶体体体体中中中中晶晶晶晶粒粒粒粒方
9、方方方位位位位出出出出现现现现一一一一定定定定程程程程度度度度的的的的有有有有序序序序化化化化。这这这这种种种种多多多多晶晶晶晶体体体体由由由由原原原原来来来来取取取取向向向向杂杂杂杂乱乱乱乱排排排排列列列列的的的的晶晶晶晶粒粒粒粒，变变变变成成成成各各各各晶晶晶晶粒粒粒粒取取取取向向向向大大大大体体体体趋趋趋趋于于于于一一一一致致致致的的的的过过过过程程程程叫叫叫叫做做做做“ “择择择择优优优优取取取取向向向向” ”。具具具具有有有有择择择择优优优优取取取取向的晶体组织称为向的晶体组织称为向的晶体组织称为向的晶体组织称为“ “变形织构变形织构变形织构变形织构” ”。 9/5/20249/5/
10、20241010Lesson ThreeLesson Threen n丝织构丝织构丝织构丝织构丝织构系在拉拔和挤丝织构系在拉拔和挤丝织构系在拉拔和挤丝织构系在拉拔和挤压加工中形成。这种加压加工中形成。这种加压加工中形成。这种加压加工中形成。这种加工都是在轴对称情况下工都是在轴对称情况下工都是在轴对称情况下工都是在轴对称情况下变形，其主变形图为两变形，其主变形图为两变形，其主变形图为两变形，其主变形图为两向压缩，一向拉伸。变向压缩，一向拉伸。变向压缩，一向拉伸。变向压缩，一向拉伸。变形后晶粒有一共同晶向形后晶粒有一共同晶向形后晶粒有一共同晶向形后晶粒有一共同晶向趋向与最大主变形方向趋向与最大主变
11、形方向趋向与最大主变形方向趋向与最大主变形方向平行。以此晶向来表示平行。以此晶向来表示平行。以此晶向来表示平行。以此晶向来表示丝织构。丝织构。丝织构。丝织构。 9/5/20249/5/20241111Lesson ThreeLesson Threen n试试试试验验验验表表表表明明明明，对对对对于于于于面面面面心心心心立立立立方方方方金金金金属属属属如如如如金金金金、银银银银、铜铜铜铜、铝铝铝铝、镍镍镍镍等等等等，经经经经较较较较大大大大变变变变形形形形程程程程度度度度的的的的拉拉拉拉拔拔拔拔后后后后，所所所所获获获获得得得得的的的的丝丝丝丝织织织织构构构构为为为为和和和和。对对对对于于于于面
12、面面面心心心心立立立立方方方方金金金金属属属属，丝丝丝丝织织织织构构构构与与与与金金金金属属属属的的的的堆堆堆堆垛垛垛垛层层层层错错错错能能能能有有有有关关关关。层层层层错错错错能能能能越越越越高高高高的的的的金金金金属属属属，111111丝丝丝丝织织织织构构构构越越越越强强强强烈烈烈烈。对对对对于于于于体体体体心心心心立立立立方方方方金金金金属属属属，不不不不论论论论成成成成分分分分如如如如何何何何，其其其其丝丝丝丝织织织织构构构构是是是是相相相相同同同同的的的的。如如如如经经经经过过过过拉拉拉拉拔拔拔拔的的的的 铁铁铁铁、铜铜铜铜、钨钨钨钨等等等等金金金金属属属属都都都都具有具有具有具有1
13、10110丝织构。丝织构。丝织构。丝织构。 9/5/20249/5/20241212Lesson ThreeLesson Three9/5/20249/5/20241313Lesson ThreeLesson Three9/5/20249/5/20241414Lesson ThreeLesson Threen n板织构板织构板织构板织构 板板板板织织织织构构构构是是是是在在在在轧轧轧轧制制制制或或或或者者者者宽宽宽宽展展展展很很很很小小小小的的的的矩矩矩矩形形形形件件件件镦镦镦镦粗粗粗粗时时时时形形形形成成成成。其其其其特特特特征征征征是是是是各各各各个个个个晶晶晶晶粒粒粒粒的的的的某某某某一
14、一一一晶晶晶晶向向向向趋趋趋趋向向向向于于于于与与与与轧轧轧轧向向向向平平平平行行行行，某某某某一一一一晶晶晶晶面面面面趋趋趋趋向向向向于于于于与与与与轧轧轧轧制制制制平平平平面面面面平平平平行行行行。因因因因此此此此板板板板织织织织构构构构用用用用其其其其晶晶晶晶面面面面和和和和晶晶晶晶向向向向共共共共同同同同表表表表示。示。示。示。 9/5/20249/5/20241515Lesson ThreeLesson Three轧制过程中择优取向的形成轧制过程中择优取向的形成各晶粒中的各晶粒中的“”表示某晶向表示某晶向(a)、(b)、(c)分别表示轧制前、轧制时与轧制后的晶粒取向分别表示轧制前、轧
15、制时与轧制后的晶粒取向9/5/20249/5/20241616Lesson ThreeLesson Three板织构示意图板织构示意图(a)轧制前轧制前(b)轧制后轧制后9/5/20249/5/20241717Lesson ThreeLesson Three9/5/20249/5/20241818Lesson ThreeLesson Threen n织织织织构构构构不不不不是是是是描描描描述述述述晶晶晶晶粒粒粒粒的的的的形形形形状状状状，而而而而是是是是描描描描述述述述多多多多晶晶晶晶体体体体中中中中的的的的晶晶晶晶体体体体取取取取向向向向的的的的特特特特征征征征。应应应应当当当当指指指指出出
16、出出，若若若若使使使使变变变变形形形形金金金金属属属属中中中中的的的的每每每每个个个个晶晶晶晶粒粒粒粒都都都都转转转转到到到到上上上上述述述述所所所所给给给给出出出出织织织织构构构构的的的的晶晶晶晶向向向向和和和和晶晶晶晶面面面面，这这这这只只只只是是是是一一一一种种种种理理理理想想想想情情情情况况况况。实实实实际际际际上上上上变变变变形形形形金金金金属属属属的的的的晶晶晶晶粒粒粒粒取取取取向向向向只只只只能能能能是是是是趋趋趋趋向向向向于于于于这这这这种种种种织织织织构构构构，一一一一般般般般是是是是随随随随着着着着变变变变形形形形程程程程度度度度的的的的增增增增加加加加，趋趋趋趋向向向向于
17、于于于这这这这种种种种取取取取向向向向的的的的晶晶晶晶粒粒粒粒越越越越多多多多，这这这这种种种种织织织织构构构构就就就就越越越越完完完完整整整整。织织织织构构构构可可可可用用用用x x射线衍射的方法来测定。射线衍射的方法来测定。射线衍射的方法来测定。射线衍射的方法来测定。9/5/20249/5/20241919Lesson ThreeLesson Three3.1.2 金属性能的变化n n机械性能的变化机械性能的变化机械性能的变化机械性能的变化11）加工硬化）加工硬化）加工硬化）加工硬化 22）各向异性）各向异性）各向异性）各向异性 n n物理化学性能的变化物理化学性能的变化物理化学性能的变化
18、物理化学性能的变化11）金属密度的变化）金属密度的变化）金属密度的变化）金属密度的变化 22）导电性的变化）导电性的变化）导电性的变化）导电性的变化 33）耐蚀性能的变化）耐蚀性能的变化）耐蚀性能的变化）耐蚀性能的变化 44）导热性降低）导热性降低）导热性降低）导热性降低 55）改变磁性）改变磁性）改变磁性）改变磁性 9/5/20249/5/20242020Lesson ThreeLesson Three加工硬化加工硬化n n金金金金属属属属材材材材料料料料经经经经冷冷冷冷加加加加工工工工变变变变形形形形后后后后，强强强强度度度度（硬硬硬硬度度度度）显显显显著著著著提提提提高高高高，而而而而塑
19、塑塑塑性性性性则则则则很很很很快快快快下下下下降降降降，即即即即产产产产生生生生了了了了加加加加工工工工硬化现象硬化现象硬化现象硬化现象。n n加加加加工工工工硬硬硬硬化化化化是是是是金金金金属属属属材材材材料料料料的的的的一一一一项项项项重重重重要要要要特特特特性性性性，可可可可被被被被用用用用作作作作强强强强化化化化金金金金属属属属的的的的途途途途径径径径。特特特特别别别别是是是是对对对对那那那那些些些些不不不不能能能能通通通通过过过过热热热热处处处处理理理理强强强强化化化化的的的的材材材材料料料料如如如如纯纯纯纯金金金金属属属属，以以以以及及及及某某某某些些些些合合合合金金金金，如如如如
20、奥奥奥奥氏氏氏氏体体体体不不不不锈锈锈锈钢钢钢钢等等等等，主主主主要要要要是是是是借借借借冷冷冷冷加加加加工工工工实实实实现强化的。现强化的。现强化的。现强化的。 9/5/20249/5/20242121Lesson ThreeLesson Three单晶体的切应力一应变曲线单晶体的切应力一应变曲线显示塑性变形的三个阶段显示塑性变形的三个阶段9/5/20249/5/20242222Lesson ThreeLesson Three阶阶段段易易滑滑移移阶阶段段：当当t达达到到晶晶体体的的 c后后，应应力力增增加加不不多多，便便能能产产生生相相当当大大的的变变形形。此此段段接接近近于于直直线线，其其
21、斜斜率率 ，即即加加工工硬硬化化率率低低，一一般般 为10-4G数数量量级（G为材料的切材料的切变模量）。模量）。阶阶段段线线性性硬硬化化阶阶段段：随随着着应应变变量量增增加加，应应力力线线性性增增长长，此此段段也也呈呈直直线线，且且斜斜率率较较大大，加加工工硬硬化化十十分分显著，显著， G/300，近乎常数。，近乎常数。阶段段抛抛物物线型型硬硬化化阶段段：随随应变增增加加，应力力上上升升缓慢，呈抛物慢，呈抛物线型，型， 逐逐渐下降。下降。9/5/20249/5/20242323Lesson ThreeLesson Three三种典型晶体结构金属单晶体的硬化曲线三种典型晶体结构金属单晶体的硬化
22、曲线其中面心立方和体心立方晶体显示出典型的三阶段，至于密排六方金属单晶其中面心立方和体心立方晶体显示出典型的三阶段，至于密排六方金属单晶体的第体的第阶段通常很长，远远超过其他结构的晶体，以致于第阶段通常很长，远远超过其他结构的晶体，以致于第阶段还未充分发展阶段还未充分发展时试样就已经断裂了。时试样就已经断裂了。9/5/20249/5/20242424Lesson ThreeLesson Three单晶与多晶的应力一应变曲线比较（室温）单晶与多晶的应力一应变曲线比较（室温）（a）Al（b）Cu9/5/20249/5/20242525Lesson ThreeLesson Threen n多多多多晶
23、晶晶晶体体体体的的的的塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形由由由由于于于于晶晶晶晶界界界界的的的的阻阻阻阻碍碍碍碍作作作作用用用用和和和和晶晶晶晶粒粒粒粒之之之之间间间间的的的的协协协协调调调调配配配配合合合合要要要要求求求求，各各各各晶晶晶晶粒粒粒粒不不不不可可可可能能能能以以以以单单单单一一一一滑滑滑滑移移移移系系系系动动动动作作作作而而而而必必必必然然然然有有有有多多多多组组组组滑滑滑滑移移移移系系系系同同同同时时时时作作作作用用用用，因因因因此此此此多多多多晶晶晶晶体体体体的的的的应应应应力力力力一一一一应应应应变变变变曲曲曲曲线线线线不不不不会会会会出出出出现现现现单单单单晶晶晶晶曲曲曲
24、曲线线线线的的的的第第第第I I阶阶阶阶段段段段，而而而而且且且且其其其其硬硬硬硬化化化化曲曲曲曲线线线线通通通通常常常常更更更更陡陡陡陡，细晶粒多晶体在变形开始阶段尤为明显细晶粒多晶体在变形开始阶段尤为明显细晶粒多晶体在变形开始阶段尤为明显细晶粒多晶体在变形开始阶段尤为明显 9/5/20249/5/20242626Lesson ThreeLesson Threen n从从从从改改改改善善善善金金金金属属属属材材材材料料料料性性性性能能能能的的的的角角角角度度度度来来来来看看看看，加加加加工工工工硬硬硬硬化化化化是是是是主主主主要要要要的的的的手手手手段段段段之之之之一一一一。特特特特别别别别
25、是是是是对对对对那那那那些些些些用用用用一一一一般般般般热热热热处处处处理理理理手手手手段段段段无无无无法法法法使使使使其其其其强强强强化化化化的的的的无无无无相相相相变变变变的的的的金金金金属属属属材材材材料料料料，形变硬化是更加重要的强化手段。形变硬化是更加重要的强化手段。形变硬化是更加重要的强化手段。形变硬化是更加重要的强化手段。n n加加加加工工工工硬硬硬硬化化化化也也也也有有有有其其其其不不不不利利利利的的的的一一一一面面面面，如如如如在在在在冷冷冷冷轧轧轧轧、冷冷冷冷拔拔拔拔等等等等冷冷冷冷加加加加工工工工过过过过程程程程中中中中由由由由于于于于变变变变形形形形抗抗抗抗力力力力的的
26、的的升升升升高高高高和和和和塑塑塑塑性性性性的的的的下下下下降降降降，往往往往往往往往使使使使继继继继续续续续加加加加工工工工发发发发生生生生困困困困难难难难，需需需需在在在在工艺过程中增加退火工序。工艺过程中增加退火工序。工艺过程中增加退火工序。工艺过程中增加退火工序。 9/5/20249/5/20242727Lesson ThreeLesson Three各向异性各向异性n n金金金金属属属属材材材材料料料料经经经经塑塑塑塑性性性性变变变变形形形形以以以以后后后后，不不不不同同同同加加加加工工工工方方方方式式式式，会会会会出出出出现现现现不不不不同同同同类类类类型型型型的的的的织织织织构构
27、构构。由由由由于于于于织织织织构构构构的的的的存存存存在在在在而而而而导导导导致致致致制制制制品品品品在在在在不不不不同同同同方方方方向向向向上上上上性性性性能能能能的的的的差差差差异异异异出出出出现现现现各各各各向向向向异性。异性。异性。异性。 9/5/20249/5/20242828Lesson ThreeLesson Threen n具具具具有有有有各各各各向向向向同同同同性性性性的的的的金金金金属属属属板板板板材材材材，经经经经深深深深冲冲冲冲后后后后，冲冲冲冲杯杯杯杯边边边边缘缘缘缘通通通通常常常常是是是是比比比比较较较较平平平平整整整整的的的的。具具具具有有有有织织织织构构构构的的
28、的的板板板板材材材材冲冲冲冲杯杯杯杯的的的的边边边边缘缘缘缘则则则则出出出出现现现现高高高高低低低低下下下下平平平平的的的的波波波波浪浪浪浪形形形形。把把把把具具具具有有有有波波波波浪浪浪浪形形形形凸凸凸凸起起起起的的的的部部部部份份份份称称称称为为为为“ “制制制制耳耳耳耳” ”。把把把把由由由由于于于于织织织织构而产生的制耳现象称为构而产生的制耳现象称为构而产生的制耳现象称为构而产生的制耳现象称为“ “制耳效应制耳效应制耳效应制耳效应” ”。n n冲冲冲冲压压压压后后后后制制制制品品品品如如如如产产产产生生生生制制制制耳耳耳耳，必必必必须须须须切切切切除除除除。这这这这样样样样不不不不仅仅
29、仅仅增增增增加加加加了了了了金金金金属属属属的的的的损损损损耗耗耗耗和和和和切切切切边边边边工工工工序序序序，而而而而且且且且还还还还会会会会因因因因各各各各向向向向异异异异性性性性使使使使冲冲冲冲压压压压件件件件产产产产生生生生壁壁壁壁厚厚厚厚不不不不均均均均，影影影影响响响响生生生生产产产产效效效效率率率率与与与与产产产产品品品品质质质质量量量量。因因因因此此此此，在在在在生生生生产产产产上上上上，必必必必须须须须设法避免设法避免设法避免设法避免“ “制耳效应制耳效应制耳效应制耳效应” ”的发生的发生的发生的发生 9/5/20249/5/20242929Lesson ThreeLesson
30、 Three深冲件上的制耳深冲件上的制耳9/5/20249/5/20243030Lesson ThreeLesson Three金属密度的变化金属密度的变化冷冷变变形形后后，在在晶晶内内或或晶晶间间出出现现了了显显微微裂裂纹纹、裂裂口口和和空空洞洞等等缺缺陷陷，使使金金属属的的密密度度降降低低，如如图图所所示示，青青铜铜退退火火后后密密度度为为克克厘厘米米3，经经80%冷冷变变形形后后其其密密度度降降至至克克厘厘米米3。相相应应的的铜铜的的密密度度由由克克厘厘米米3降至克厘米降至克厘米3。变形程度与密度的关系变形程度与密度的关系（1）青铜）青铜（2）铜）铜9/5/20249/5/2024313
31、1Lesson ThreeLesson Three导电性的变化导电性的变化n n一一一一般般般般来来来来说说说说，金金金金属属属属随随随随着着着着冷冷冷冷变变变变形形形形程程程程度度度度的的的的增增增增加加加加位位位位错错错错密密密密度度度度增增增增加加加加，点点点点阵阵阵阵发发发发生生生生畸畸畸畸变变变变会会会会使使使使电电电电阻阻阻阻增增增增高高高高。例例例例如如如如，冷冷冷冷变变变变形形形形量量量量达达达达到到到到8282的的的的铜铜铜铜丝丝丝丝，比比比比电电电电阻阻阻阻增增增增加加加加2 2；冷冷冷冷变变变变形形形形9999的的的的钨钨钨钨丝丝丝丝，比电阻增加比电阻增加比电阻增加比电阻
32、增加5050n n但但但但有有有有时时时时随随随随着着着着冷冷冷冷变变变变形形形形程程程程度度度度的的的的增增增增加加加加，电电电电阻阻阻阻不不不不但但但但不不不不升升升升高高高高反反反反而而而而显显显显著著著著降降降降低低低低。比比比比如如如如冷冷冷冷拔拔拔拔钢钢钢钢丝丝丝丝。这这这这是是是是因因因因为为为为片片片片状状状状珠珠珠珠光光光光体体体体取取取取向向向向于于于于钢钢钢钢丝丝丝丝的的的的轴轴轴轴向向向向，这这这这是是是是由由由由于于于于有有有有向向向向性性性性所所所所引引引引起起起起的的的的电电电电阻阻阻阻降降降降低低低低超超超超过过过过基基基基体体体体冷冷冷冷加加加加工工工工所所所
33、所引引引引起起起起的的的的电电电电阻阻阻阻升升升升高高高高所所所所致致致致。冷冷冷冷变变变变形形形形还还还还会会会会使使使使晶晶晶晶间间间间物物物物质质质质破破破破坏坏坏坏，使使使使晶晶晶晶粒粒粒粒彼彼彼彼此此此此接接接接触触触触也也也也可可可可减减减减少少少少电电电电阻阻阻阻增增增增加加加加导导导导电性。所以冷变形对导电性的影响应综合考虑。电性。所以冷变形对导电性的影响应综合考虑。电性。所以冷变形对导电性的影响应综合考虑。电性。所以冷变形对导电性的影响应综合考虑。 9/5/20249/5/20243232Lesson ThreeLesson Three耐蚀性能的变化耐蚀性能的变化n n冷冷冷
34、冷变变变变形形形形后后后后，金金金金属属属属的的的的残残残残余余余余应应应应力力力力和和和和内内内内能能能能增增增增加加加加，从从从从而使化学不稳定性增加，耐蚀性能降低。而使化学不稳定性增加，耐蚀性能降低。而使化学不稳定性增加，耐蚀性能降低。而使化学不稳定性增加，耐蚀性能降低。n n例例例例如如如如，冷冷冷冷变变变变形形形形的的的的纯纯纯纯铁铁铁铁在在在在酸酸酸酸中中中中的的的的溶溶溶溶解解解解速速速速度度度度要要要要比比比比退退退退火火火火状状状状态态态态快快快快；冷冷冷冷变变变变形形形形所所所所产产产产生生生生的的的的内内内内应应应应力力力力是是是是造造造造成成成成的的的的金金金金属属属属
35、腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀(“(“应应应应力力力力腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀”)”)的的的的一一一一个个个个重重重重要要要要原原原原因因因因，在实际应用中是相当普遍而又严重的问题。在实际应用中是相当普遍而又严重的问题。在实际应用中是相当普遍而又严重的问题。在实际应用中是相当普遍而又严重的问题。n n例例例例如如如如，冷冷冷冷加加加加工工工工后后后后的的的的黄黄黄黄铜铜铜铜，由由由由于于于于存存存存在在在在内内内内应应应应力力力力，在在在在氨氨氨氨气气气气、铵铵铵铵盐盐盐盐、汞汞汞汞蒸蒸蒸蒸气气气气以以以以及及及及海海海海水水水水中中中中会会会会发发发发生生生生严严严严重重重重的的的的腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀破破破破裂裂裂
36、裂( (又又又又称称称称“ “季季季季节节节节病病病病”)”)；高高高高压压压压锅锅锅锅炉炉炉炉、铆铆铆铆钉钉钉钉发发发发生生生生的的的的腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀破破破破裂裂裂裂等等等等等等等等。应应应应力力力力腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀的的的的主主主主要要要要防止方法就是退火，消除内应力。防止方法就是退火，消除内应力。防止方法就是退火，消除内应力。防止方法就是退火，消除内应力。 9/5/20249/5/20243333Lesson ThreeLesson Three导热性和磁性的改变导热性和磁性的改变n n冷冷冷冷变变变变形形形形还还还还会会会会使使使使金金金金属属属属的的的的导导导导热热热热性性性性降降降降
37、低低低低。如如如如铜铜铜铜冷冷冷冷变变变变形后，其导热性降低到形后，其导热性降低到形后，其导热性降低到形后，其导热性降低到78%78%。n n冷冷冷冷变变变变形形形形还还还还可可可可以以以以改改改改变变变变磁磁磁磁性性性性。如如如如锌锌锌锌和和和和铜铜铜铜，冷冷冷冷变变变变形形形形后后后后可可可可减减减减少少少少其其其其抗抗抗抗磁磁磁磁性性性性。高高高高度度度度冷冷冷冷加加加加工工工工后后后后，铜铜铜铜可可可可以以以以变变变变为为为为顺顺顺顺磁磁磁磁性性性性的的的的金金金金属属属属。对对对对顺顺顺顺磁磁磁磁性性性性金金金金属属属属冷冷冷冷变变变变形形形形会会会会降低磁化敏感性等等。降低磁化敏感
38、性等等。降低磁化敏感性等等。降低磁化敏感性等等。9/5/20249/5/20243434Lesson ThreeLesson Three3.2热加工变形中组织性能的变化热加工变形中组织性能的变化n n热加工变形的特点热加工变形的特点 n n金属组织的变化金属组织的变化 n n金属性能的变化金属性能的变化 9/5/20249/5/20243535Lesson ThreeLesson Three热加工变形的特点金属的热加工与冷加工相比具有如下优点：金属的热加工与冷加工相比具有如下优点：金属的热加工与冷加工相比具有如下优点：金属的热加工与冷加工相比具有如下优点：n n热热热热加加加加工工工工时时时时
39、金金金金属属属属的的的的塑塑塑塑性性性性好好好好，断断断断裂裂裂裂倾倾倾倾向向向向小小小小，可可可可采采采采用用用用较较较较大大大大的的的的变变变变形形形形量量量量；因因因因为为为为变变变变形形形形温温温温度度度度升升升升高高高高后后后后，由由由由于于于于完完完完全全全全再再再再结结结结晶晶晶晶使使使使加加加加工工工工硬硬硬硬化化化化消消消消除除除除，在在在在断断断断裂裂裂裂与与与与愈愈愈愈合合合合的的的的过过过过程程程程中中中中使使使使愈愈愈愈合合合合加加加加速速速速以以以以及及及及为为为为具具具具有有有有扩扩扩扩散散散散性性性性质的塑性机制的同时作用创造了条件。质的塑性机制的同时作用创造了
40、条件。质的塑性机制的同时作用创造了条件。质的塑性机制的同时作用创造了条件。n n热热热热加加加加工工工工时时时时，变变变变形形形形抗抗抗抗力力力力低低低低，塑塑塑塑性性性性高高高高，变变变变形形形形达达达达到到到到需需需需要要要要尺尺尺尺寸寸寸寸时时时时，所所所所消消消消耗耗耗耗的的的的能能能能量量量量少少少少。因因因因为为为为在在在在高高高高温温温温时时时时，原原原原子子子子的的的的运运运运动动动动及及及及热热热热振振振振动动动动增增增增强强强强，扩扩扩扩散散散散过过过过程程程程和和和和溶溶溶溶解解解解过过过过程程程程加加加加速速速速，使使使使金金金金属属属属的的的的临临临临界界界界切切切切
41、应应应应力力力力降降降降低低低低；许许许许多多多多金金金金属属属属的的的的滑滑滑滑移移移移系系系系统统统统数数数数目目目目增增增增多多多多，使使使使变变变变形形形形更更更更为为为为协协协协调调调调；加加加加工工工工硬硬硬硬化现象因再结晶完全而被消除。化现象因再结晶完全而被消除。化现象因再结晶完全而被消除。化现象因再结晶完全而被消除。n n热热热热加加加加工工工工变变变变形形形形量量量量大大大大且且且且不不不不需需需需要要要要像像像像冷冷冷冷加加加加工工工工那那那那样样样样要要要要辅辅辅辅以以以以中中中中间间间间退退退退火火火火，因而流程短，效率高。因而流程短，效率高。因而流程短，效率高。因而流
42、程短，效率高。9/5/20249/5/20243636Lesson ThreeLesson Threen n热热热热加加加加工工工工可可可可使使使使室室室室温温温温下下下下不不不不能能能能进进进进行行行行塑塑塑塑性性性性加加加加工工工工的的的的金金金金属属属属( (如如如如钛钛钛钛、镁镁镁镁、钼及镍基超合金等钼及镍基超合金等钼及镍基超合金等钼及镍基超合金等) )进行加工；进行加工；进行加工；进行加工；n n热热热热加加加加工工工工作作作作为为为为开开开开坯坯坯坯，可可可可以以以以改改改改善善善善粗粗粗粗大大大大的的的的铸铸铸铸造造造造组组组组织织织织，使使使使疏疏疏疏松松松松和和和和微微微微小
43、裂纹愈合；小裂纹愈合；小裂纹愈合；小裂纹愈合；n n热热热热加加加加工工工工的的的的金金金金属属属属组组组组织织织织与与与与性性性性能能能能，可可可可以以以以通通通通过过过过不不不不同同同同热热热热加加加加工工工工温温温温度度度度、变变变变形程度、变形速度、冷却速度和道次间隙时间等加以控制。形程度、变形速度、冷却速度和道次间隙时间等加以控制。形程度、变形速度、冷却速度和道次间隙时间等加以控制。形程度、变形速度、冷却速度和道次间隙时间等加以控制。n n与与与与冷冷冷冷加加加加工工工工相相相相比比比比较较较较，热热热热加加加加工工工工变变变变形形形形一一一一般般般般不不不不易易易易产产产产生生生生
44、织织织织构构构构。这这这这是是是是由由由由于于于于在在在在高高高高温温温温下下下下发发发发生生生生滑滑滑滑移移移移的的的的系系系系统统统统较较较较多多多多，使使使使滑滑滑滑移移移移面面面面和和和和滑滑滑滑移移移移方方方方向向向向不不不不断断断断发发发发生生生生变变变变化化化化。因因因因此此此此，在在在在热热热热加加加加工工工工工工工工件件件件中中中中的的的的择择择择优优优优取取取取向向向向或或或或方方方方向向向向性性性性小。小。小。小。9/5/20249/5/20243737Lesson ThreeLesson Three热加工在实际生产上，尚有如下不足：热加工在实际生产上，尚有如下不足：热加
45、工在实际生产上，尚有如下不足：热加工在实际生产上，尚有如下不足：n n热加工需要加热，不如冷加工简单易行；热加工需要加热，不如冷加工简单易行；热加工需要加热，不如冷加工简单易行；热加工需要加热，不如冷加工简单易行；n n热热热热加加加加工工工工制制制制品品品品的的的的组组组组织织织织与与与与性性性性能能能能不不不不如如如如冷冷冷冷加加加加工工工工均均均均匀匀匀匀和和和和易于控制；温度的均匀性控制差。易于控制；温度的均匀性控制差。易于控制；温度的均匀性控制差。易于控制；温度的均匀性控制差。n n热热热热加加加加工工工工制制制制品品品品不不不不如如如如冷冷冷冷加加加加工工工工制制制制品品品品尺尺尺
46、尺寸寸寸寸精精精精确确确确、表表表表面面面面光洁；有氧化铁皮和冷却收缩。光洁；有氧化铁皮和冷却收缩。光洁；有氧化铁皮和冷却收缩。光洁；有氧化铁皮和冷却收缩。n n薄薄薄薄或或或或细细细细的的的的加加加加工工工工制制制制品品品品，由由由由于于于于温温温温降降降降快快快快，尺尺尺尺寸寸寸寸精精精精度度度度差，不易采用热加工。差，不易采用热加工。差，不易采用热加工。差，不易采用热加工。9/5/20249/5/20243838Lesson ThreeLesson Threen n从从从从提提提提高高高高钢钢钢钢材材材材的的的的强强强强度度度度来来来来看看看看，热热热热加加加加工工工工不不不不及及及及冷
47、冷冷冷加加加加工工工工。因为热加工时由于温度的作用使金属软化。因为热加工时由于温度的作用使金属软化。因为热加工时由于温度的作用使金属软化。因为热加工时由于温度的作用使金属软化。n n有有有有些些些些金金金金属属属属不不不不宜宜宜宜进进进进行行行行热热热热加加加加工工工工。例例例例如如如如，在在在在一一一一般般般般的的的的钢钢钢钢中中中中含含含含有有有有较较较较多多多多的的的的FeSFeS，或或或或在在在在铜铜铜铜中中中中含含含含有有有有BiBi时时时时，在在在在热热热热加加加加工工工工中中中中由由由由于于于于晶晶晶晶界界界界上上上上由由由由这这这这些些些些杂杂杂杂质质质质所所所所组组组组成成成
48、成的的的的低低低低熔熔熔熔点点点点共共共共晶晶晶晶体体体体发发发发生生生生熔熔熔熔化化化化，使使使使晶晶晶晶间间间间的的的的结结结结合合合合遭遭遭遭到到到到破坏，而引起金属断裂。破坏，而引起金属断裂。破坏，而引起金属断裂。破坏，而引起金属断裂。9/5/20249/5/20243939Lesson ThreeLesson Three热加工与冷加工的主要区别热加工与冷加工的主要区别n n金金金金属属属属在在在在热热热热加加加加工工工工时时时时，硬硬硬硬化化化化( (加加加加工工工工硬硬硬硬化化化化) )和和和和软软软软化化化化( (回回回回复复复复与与与与再再再再结结结结晶晶晶晶) )两两两两种种
49、种种对对对对抗抗抗抗过过过过程程程程同同同同时时时时出出出出现现现现。在在在在热热热热加加加加工工工工中中中中，由由由由于于于于软软软软化化化化作作作作用用用用可可可可以以以以抵抵抵抵消消消消和和和和超超超超过过过过硬硬硬硬化化化化作作作作用用用用，故故故故无无无无加加加加工工工工硬硬硬硬化化化化效效效效应应应应，而而而而冷冷冷冷加加加加工工工工则则则则与与与与此此此此相相相相反，有明显的加工硬化效应。反，有明显的加工硬化效应。反，有明显的加工硬化效应。反，有明显的加工硬化效应。9/5/20249/5/20244040Lesson ThreeLesson Three金属组织及性能的变化金属组织
50、及性能的变化n n热热热热加加加加工工工工虽虽虽虽然然然然不不不不能能能能引引引引起起起起加加加加工工工工硬硬硬硬化化化化，但但但但它它它它能能能能使使使使金金金金属属属属的的的的组组组组织织织织和和和和性性性性能能能能发发发发生生生生显显显显著著著著的的的的变变变变化化化化。热热热热加加加加工工工工变变变变形形形形可可可可认认认认为为为为是是是是加加加加工工工工硬硬硬硬化化化化和和和和再再再再结结结结晶晶晶晶两两两两个个个个过过过过程程程程的的的的相相相相互互互互重重重重叠叠叠叠。在在在在此此此此过过过过程程程程中中中中由由由由于于于于再再再再结结结结晶晶晶晶能能能能充充充充分分分分进进进进
51、行行行行和和和和在在在在变变变变形形形形时时时时靠靠靠靠三三三三向向向向压压压压应应应应力力力力状状状状态态态态等等等等因因因因素素素素的的的的作作作作用用用用，可以使金属产生如下的变化：可以使金属产生如下的变化：可以使金属产生如下的变化：可以使金属产生如下的变化： 9/5/20249/5/20244141Lesson ThreeLesson Three(1)(1)铸铸铸铸态态态态金金金金属属属属组组组组织织织织中中中中的的的的缩缩缩缩孔孔孔孔、疏疏疏疏松松松松、空空空空隙隙隙隙、气气气气泡泡泡泡等等等等缺缺缺缺陷陷陷陷得得得得到到到到压压压压密密密密或或或或焊焊焊焊合合合合。金金金金属属属属
52、在在在在变变变变形形形形中中中中由由由由于于于于加加加加工工工工硬硬硬硬化化化化所所所所造造造造成成成成的的的的不不不不致致致致密密密密现现现现象象象象，也也也也随随随随着着着着再再再再结结结结晶的进行而恢复。晶的进行而恢复。晶的进行而恢复。晶的进行而恢复。 (2)(2)在热加工变形中可使晶粒细化和夹杂物破碎。在热加工变形中可使晶粒细化和夹杂物破碎。在热加工变形中可使晶粒细化和夹杂物破碎。在热加工变形中可使晶粒细化和夹杂物破碎。 9/5/20249/5/20244242Lesson ThreeLesson Three(3)(3)形形形形成成成成纤纤纤纤维维维维组组组组织织织织也也也也是是是是热
53、热热热加加加加工工工工变变变变形形形形的的的的一一一一个个个个重重重重要要要要特特特特征征征征。铸铸铸铸态态态态金金金金属属属属在在在在热热热热加加加加工工工工变变变变形形形形中中中中所所所所形形形形成成成成的的的的纤纤纤纤维维维维组组组组织织织织与与与与金金金金属属属属在在在在冷冷冷冷加加加加工工工工变变变变形形形形中中中中由由由由于于于于晶晶晶晶粒粒粒粒被被被被拉拉拉拉长长长长所所所所形形形形成成成成的的的的纤纤纤纤维维维维组组组组织织织织不不不不同同同同。前前前前者者者者是是是是由由由由于于于于铸铸铸铸态态态态组组组组织中晶界上的非溶物质的拉长所造成。织中晶界上的非溶物质的拉长所造成。织
54、中晶界上的非溶物质的拉长所造成。织中晶界上的非溶物质的拉长所造成。 9/5/20249/5/20244343Lesson ThreeLesson Three由由于于纤纤维维组组织织的的出出现现，使使变变形形金金属属在在纵纵向向和和横横向向具具有有不不同同的的力力学学性性能能。在在生生产产实实际际中中为为利利用用纤纤维维组组织织使使金金属属具具有有方方向向性性这这一一特特点点，可可设设法法使使纤纤维维组组织织所所形形成成的的流流线线在在工工件内有更为适宜的分布。如图（件内有更为适宜的分布。如图（a）所示。）所示。（a）（b）9/5/20249/5/20244444Lesson ThreeLess
55、on Three(4)(4)金属在热变形过程中产生带状组织。金属在热变形过程中产生带状组织。金属在热变形过程中产生带状组织。金属在热变形过程中产生带状组织。 复复复复相相相相合合合合金金金金中中中中的的的的各各各各个个个个相相相相，在在在在热热热热加加加加工工工工时时时时沿沿沿沿着着着着变变变变形形形形方方方方向向向向交交交交替替替替地地地地呈呈呈呈带带带带状状状状分分分分布布布布，这这这这种种种种组组组组织织织织称称称称为为为为带带带带状组织。状组织。状组织。状组织。 带带带带状状状状组组组组织织织织不不不不仅仅仅仅降降降降低低低低金金金金属属属属的的的的强强强强度度度度，而而而而且且且且还
56、还还还降降降降低低低低塑塑塑塑性性性性和和和和冲冲冲冲击击击击韧韧韧韧性性性性，对对对对性性性性能能能能极极极极为为为为不不不不利利利利。轻轻轻轻微微微微的带状组织可以通过正火来消除。的带状组织可以通过正火来消除。的带状组织可以通过正火来消除。的带状组织可以通过正火来消除。 9/5/20249/5/20244545Lesson ThreeLesson Three低碳钢中的带状组织低碳钢中的带状组织低碳钢中的带状组织低碳钢中的带状组织9/5/20249/5/20244646Lesson ThreeLesson Three课后作业课后作业Homework（1）分别画出体心立方与面心立方金属的丝织构。（2）分别画出体心立方与面心立方金属的板织构。（3）冷加工与热加工的纤维组织有何异同？能否消除？如何避免？9/5/20249/5/20244747
