第二章金属的塑性变形与再结晶优秀课件.ppt
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1、第二章金属的塑性变形与再结晶第1页,本讲稿共38页金属的塑性变形与再结晶金属的塑性变形与再结晶o1 1金属的塑性变形金属的塑性变形 o2 2回复与再结晶回复与再结晶 第2页,本讲稿共38页1 1 金属的塑性变形金属的塑性变形 o一、什么是塑性变形一、什么是塑性变形 o二、金属单晶体的塑性变形二、金属单晶体的塑性变形o三、多晶体金属的塑性变形三、多晶体金属的塑性变形 o四、冷塑性变形对金属组织和性能的影响四、冷塑性变形对金属组织和性能的影响 第3页,本讲稿共38页一一、塑性变形塑性变形o金属或合金在外力作用下,都能或多或少地金属或合金在外力作用下,都能或多或少地发生变形,去除外力后,永远残留的那
2、部分发生变形,去除外力后,永远残留的那部分变形叫塑性变形。变形叫塑性变形。o生产中常利用塑性变形对金属材料进行压力生产中常利用塑性变形对金属材料进行压力加工。加工。o金属的塑性变形可分为:金属的塑性变形可分为:冷塑性变形和热塑性变形。冷塑性变形和热塑性变形。o在这章里我们主要讲金属的冷塑性变形。在这章里我们主要讲金属的冷塑性变形。第4页,本讲稿共38页一一、塑性变形塑性变形o压力加工方法示意图图2-1 压力加工方法第5页,本讲稿共38页二、金属单晶体的塑性变形二、金属单晶体的塑性变形o金属单晶体的塑性变形有金属单晶体的塑性变形有“滑移滑移”与与“孪生孪生”等等不同方式,但一般大多数情况下都是以
3、滑移方式不同方式,但一般大多数情况下都是以滑移方式进行的。进行的。o下面我们具体看一下单晶体塑性变形的基本方式下面我们具体看一下单晶体塑性变形的基本方式滑移。滑移。o1.1.滑移的表象滑移的表象o2.2.滑移的机理滑移的机理o3.晶体的滑移面、滑移方向及滑移系晶体的滑移面、滑移方向及滑移系o4.晶体在滑移过程中的转动晶体在滑移过程中的转动第6页,本讲稿共38页1.滑移的表象 o发生了滑移的金属试样表面状态如图2-2。图2-2 滑移第7页,本讲稿共38页1.滑移的表象o如果将一个单晶体金属试样表面抛光后,经过伸长变形,再在金相显微镜下观察,可以看到试样表面出现许多条纹,这些条纹就是晶体在切应力的
4、作用下,一部分相对于另一部分沿着一定的晶面(滑移面)和一定的晶向(滑移方向)滑移产生的台阶,这些条纹称为“滑移线”。见图2-3。o在更高倍的电子显微镜下观察,一个滑移台阶实际上是一束滑移线群的集合体,称为“滑移带”。同时还能看到滑移带在晶体上的分布是不均匀的。o单晶体变形时,滑移只在晶体内有限的晶面上进行,是不均匀的。因此单晶体金属的塑性变形在表面上看出现了一系列的滑移带,其塑性变形就是众多大小不同的滑移带的综合效果在宏观上的体现。第8页,本讲稿共38页锌单晶体拉伸试验图2-3 锌单晶体拉伸试验示意图(a)变形前试样(b)变形后试样 第9页,本讲稿共38页2.滑移的机理o晶体的塑性变形是晶体内
5、相邻部分滑移的综合表现。但晶体内相邻两部分之间的相对滑移,不是滑移面两侧晶体之间的整体刚性滑动,而是由于晶体内存在位错,因位错线两侧的原子偏离了平衡位置,这些原子有力求达到平衡的趋势。o当晶体受外力作用时,位错(刃型位错)将垂直于受力方向,沿着一定的晶面和一定的晶向一格一格地逐步移动到晶体的表面,形成一个原子间距的滑移量。一个滑移带就是上百个或更多位错移动到晶体表面所形成的台阶。第10页,本讲稿共38页2.滑移的机理图2-4 滑移机理示意图第11页,本讲稿共38页3.晶体的滑移面、滑移方向及滑移系o晶体上的滑移带分布是不均匀的,即塑性变形时,位错只沿一定的晶面和一定的晶向移动,并不是沿所有的晶
6、面和晶向都能移动的,这些一定的晶面和晶向分别称为滑移面和滑移方向,并且这些晶面和晶面都是晶体中的密排面和密排方向。o因为密排面之间和密排方向之间的原子间距最大,其原子之间的结合力最弱,所以在外力作用下最易引起相对的滑动。o不同金属的晶体结构不同,其滑移面和滑移方向的数目和位向不同,一个滑移面和在这个滑移面上的一个滑移方向组成一个“滑移系”。o所以不同晶体结构的金属,其滑移系的数目不同,如体心立方12个,面心立方12个,密排六方12,且滑移系的数目越多则金属的塑性愈好,反之滑移系数愈少,塑性不好,且相同滑移系数目相同时,滑移方向数越多,越易滑移,塑性越好。第12页,本讲稿共38页4.晶体在滑移过
7、程中的转动 o单晶体试样在拉伸实验时(如图2-3),除了沿滑移面产生滑移外,晶体还会产生转动。因为晶体在拉伸过程,当滑移面上、下两部分发生微小滑移时,试样两端的拉力不再处于同一直线上,于是在滑移面上形成一力偶,使滑移面产生以外力方向为转向,趋向于与外力平行的转动。o可见在滑移过程中,由于晶体的转动,晶体的位向会发生变化,原来处于软取向滑移系,逐渐转向硬取向,使滑移困难,这种现象“取向硬化”;o相反,原来硬取向的滑移系,将逐步趋于软位向,易于滑移,称为“取向软化”。o可见在滑移过程中“取向软化”和“取向硬化”是同时进行的。第13页,本讲稿共38页三、三、多晶体的塑性变形多晶体的塑性变形o工程上使
8、用的金属材料大多为位向、形状、大小不同的晶粒组成的多晶体,因此多晶体的变形是许多单晶体变形的综合作用的结果。多晶体内单晶体的变形仍是以滑移和孪生两种方式进行的,但由于位向不同的晶粒是通过晶界结合在一起的,晶粒的位向和晶界对变形有很大的影响,所以多晶体的塑性变形较单晶体复杂。o1.晶界和晶粒位向的影响晶界和晶粒位向的影响o2.多晶体金属的变形过程多晶体金属的变形过程第14页,本讲稿共38页1.晶界和晶粒位向的影响o晶界的存在会增大滑移抗力,而且因多晶体中各晶粒晶格位向的不同,也会增大其滑移抗力,因此多晶体金属的变形抗力总是高于单晶体。o金属的晶粒愈细,金属的强度便愈高,而且塑性与韧性也较高 第1
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