第五章金属的塑性变形与再结晶.ppt

第五章 金属的塑性变形与再结晶 第一节 金属的塑性变形 塑性变形：外力去除后永久残留的变形，塑性是材料断裂前变形的能力 第一节 金属的塑性变形 单晶体受力后，外力在任何晶面上都可分解为正应力和切应力。正应力只能引起弹性变形及解理断裂。只有在切应力的作用下金属晶体才能产生塑性变形。 第一节 金属的塑性变形 ㈠ 滑移 滑移是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。 第一节 金属的塑性变形 ⑴ 滑移只能在切应力的作用下发生。产生滑移的最小切应力称临界切应力 第一节 金属的塑性变形 ⑵ 滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。因为原子密度最大的晶面和晶向之间原子间距最大，结合力最弱，产生滑移所需切应力最小。 一个滑移面和其上的一个滑移方向构成一个滑移系。 第一节 金属的塑性变形 滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大。 面心立方晶格＞体心立方晶格＞密排六方晶格 第一节 金属的塑性变形 ⑶ 滑移时，晶体两部分的相对位移量是原子间距的整数倍。 第一节 金属的塑性变形 第一节 金属的塑性变形 ⑷ 滑移的同时伴随着晶体的转动 第一节 金属的塑性变形 2、滑移的机理 把滑移设想为刚性整体滑动，所需的理论临界切应力值比实际测量临界切应力值大3-4个数量级。 实际上，滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的。 第一节 金属的塑性变形 第一节 金属的塑性变形 ㈡ 孪生 孪生是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分所发生的切变。 第一节 金属的塑性变形 第一节 金属的塑性变形 与滑移相比： 孪生使晶格位向发生改变； 所需切应力比滑移大得多，变形速度极快，接近声速； 孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距。 第一节 金属的塑性变形 ㈠ 晶界及晶粒位向的影响 1、晶界的影响 当位错运动到晶界附近时，受到晶界的阻碍而堆积起来，称位错的塞积。要使变形继续进行，则必须增加外力，从而使金属的变形抗力提高。（晶界强化） 第一节 金属的塑性变形 2、晶粒位向的影响 由于各相邻晶粒位向不同，当一个晶粒发生塑性变形时，为了保持金属的连续性，周围的晶粒若不发生塑性变形，则必以弹性变形来与之协调。这种弹性变形便成为塑性变形晶粒 的变形阻力。由于晶 粒间的这种相互约束， 使得多晶体金属的塑 性变形抗力提高。 第一节 金属的塑性变形 ㈡ 多晶体金属的塑性变形过程 多晶体中首先发生滑移的是位向处于有利于变形的晶粒。当塞积位错前端的应力达到一定程度，加上相邻晶粒的转动，使相邻晶粒中原来处于不利位向滑移系上的位错开动，从而使滑移由一批晶粒传递到另一批 第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响 （重点） 一、塑性变形对组织结构的影响 金属发生塑性变形时，不仅外形发生变化，而且其内部的晶粒也相应地被拉长或压扁。 当变形量很大时，晶粒将被拉长为纤维状，晶界变得模糊不清。 第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响 第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响 由于晶粒的转动，当塑性变形达到一定程度时，会使绝大部分晶粒的某一位向与变形方向趋于一致，这种现象称织构或择优取向。 第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响 随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称加工硬化。 第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响 产生加工硬化的原因是： 1、随变形量增加，位错密度增加，由于位错之间的交互作用(堆积、缠结)，使变形抗力增加。 第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响 2. 随变形量增加，亚结构细化 3. 随变形量增加, 空位密度增加 第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响 内应力是指平衡于金属内部的应力。是由于金属受力时，内部变形不均匀而引起的。金属发生塑性变形时，外力所做的功只有10%转化为内应力残留于金属中。 内应力分为三类： 第一类内应力平衡于表面与心部之间 (宏观内应力)。 第二类内应力平衡于晶粒之间或晶粒内不同区域之间, (微观内应力)。 第三类内应力是由晶格缺陷引起的畸变应力。 第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响 第三类内应力是形变金属中的主要内应力，也是金属强化的主要原因。而第一、二类内应力都使金属强度降低。 第三节 回复与再结晶 第三节 回复与再结晶 第三节 回复与再结晶 第三节 回复与再结晶 ㈡ 再结晶 当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开始发生变化，由破碎拉长的晶粒变为完整的等轴晶粒。这种冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程称再结晶。 第三节 回复与再结晶 再结晶也是一个晶核形成和长大的过程，但不是相变过程，再结晶前后新旧晶粒的晶格类型和成分完全相同。 第三节 回复与再结晶 由于再结晶后组织的复原，因而金属