机械工程材料第5章金属塑性变形与再结晶.pptx

机械工程材料2024Feb25thMechanicalEngineeringMaterials大连理工大学出版社《机械工程材料》

第5章金属塑性变形与再结晶【内容提要与学习目标】本章介绍了金属塑性变形的基本原理；塑性变形中组织和性能的变化；回复及再结晶对金属组织和性能的影响；热变形加工的概念及特点的有关知识。掌握这些知识，有助于为更好的使用材料打下良好的基础。通过本章的知识学习和实际练习，要求学生达到：①了解塑性变形的基本方式，掌握其对金属组织和性能的影响及应用。②掌握回复、再结晶的特点及其应用，学会辨证思维方式思考问题；③能区分冷、热变形加工；根据热加工的特点合理选择应用热变形加工。

第5章金属塑性变形与再结晶5.1金属与合金的塑性变形工业中应用的金属材料大多要在冶炼、浇注后，经过轧制、锻造、挤压、拉拔、冲压等压力加工后再进行使用。大多数金属材料都可在热态或冷态下进行压力加工。塑性变形不仅可使金属获得一定形状和尺寸的零件、毛坯或型材，而且还会引起金属内部组织与结构变化，使铸态金属的组织与性能得到改善。因此，了解塑性变形过程中的组织、结构与性能的变化规律，对改进加工工艺，提高产品质量和合理使用金属材料都具有重要意义。

第5章金属塑性变形与再结晶一、单晶体的塑性变形在外力作用下，晶体的任何晶面上均分布有正应力和切应力，正应力只能引起弹性变形或断裂，只有在切应力的作用下，才能产生塑性变形。单晶体塑性变形的基本方式主要有滑移和孪生两种。（一）.滑移滑移是指在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面（即滑移面）发生相对的滑动。滑移是金属塑性变形的主要方式。单晶体受拉伸时，外力F作用在滑移面上的应力f可分解为正应力R和切应力τ，正应力只能使晶体产生弹性伸长，并在超过原子间结合力时将晶体拉断。切应力则使晶体产生弹性歪扭，并在超过滑移抗力时引起滑移面两侧的晶体发生相对滑移。单晶体未受到外力作用时，原子处于平衡位置，当切应力较小时，晶格发生弹性歪扭，若去除外力，则切应力消失，晶格弹性歪扭也随之消失，晶体恢复到原始状态，即产生弹性变形。若切应力继续增大到超过原子间的结合力，则在某个晶面两侧的原子将发生相对滑移，滑移的距离为原子间距的整数倍。此时如果使切应力消失，晶格歪扭可以恢复，但已滑移的原子不能恢复到变形前的位置，即产生塑性变形如果切应力继续增大，在其他晶面上的原子也产生滑移，从而使晶粒塑性变形继续下去，许多晶面上都发生滑移后就形成了单晶体的整体塑性变形。

第5章金属塑性变形与再结晶1.滑移带当一个表面抛光的单晶体拉伸时，如果应力超过屈服强度，在表面上会出现一些和应力轴呈一定角度的相互平行的细线，这就是滑移带。通过电子显微镜观察滑移现象便可以发现，滑移并非在一个晶面进行，而是发生在一系列相互平行的晶面上。这些参与滑移的相互平行的晶面构成了若干个小台阶，微观上一个小台阶就是一个滑移层，一组小台阶就是一个滑移带，每个滑移层之间有一定的滑移量，当变形量大时，滑移量可达100个原子间距。

第5章金属塑性变形与再结晶晶体的塑性变形是晶体沿某些晶面和晶向相对滑动的结果.滑动所沿的晶面称为滑移面滑动所沿的方向称为滑移方向。根据滑移变形的特征，若晶体滑动距离是滑动方向原子间距的整数倍，则滑动后并不破坏晶体排列的规律性。要使晶体产生滑移，必须在滑移面上沿着滑移方向施加一个产生滑移的最小的分切应力，即临界切应力τk。作用于滑移方向的分切应力的大小，取决于滑移面和滑移方向相对于外力的位置。

第5章金属塑性变形与再结晶一般来说，滑移面总是原子排列最紧密的晶面，而滑移方向也总是原子排列最紧密的晶向。这是因为在晶体中原子密度最大的晶面上，原子的结合力最强，而面与面之间的距离却最大，所以它们之间的结合力最弱，滑移阻力最小，因而最易于滑移。同理，沿原子密度最大的晶向滑动时，阻力也最小，最易滑动。沿密排面滑动的阻力小，滑动比较容易。但并非其他晶面就一定不能滑移，只是密排面更容易滑动罢了。而滑移方向却都是密排面方向，并且比较稳定。在某些条件下即使改变了滑移面，滑移方向仍保持不变。当外力一定时，作用于滑移方向上的切应力与晶体受力时的位向有关。当滑移面与外力平行或垂直时，则晶体不可能滑移，这种位向称为硬位向。当滑移面的倾斜角为45°时最容易滑移，称为软位向。

第5章金属塑性变形与再结晶2.滑移系一个滑移面和此面上的一个滑移方向结合起来，就组成一个滑移系。滑移系表示金属晶体在滑移时可能产生的空间位向。当其他条件相同时，金属晶体中的滑移系越多，则提供给滑移的空间位向也越多，该金属的塑性也越好。金属的晶体结构不同，其滑移面和滑移方向也不同：

第5章金属塑性变形与再结晶3.滑移机理简介滑移变形是金属塑性变形的基本方法之