第4章金属的塑性变形与再结晶.ppt

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1、第第4 4章章 金属的塑性变形与再结晶金属的塑性变形与再结晶4.14.1金属的塑性变形金属的塑性变形4.24.2冷塑性变形对金属性能与组织的影响冷塑性变形对金属性能与组织的影响4.34.3回复与再结晶回复与再结晶4.44.4金属的热塑性变形金属的热塑性变形4.1 4.1 金属的塑性变形金属的塑性变形4.1.14.1.1单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形单晶体受外力作用，当外力较小时，发生弹性变形，当外力超过单晶体受外力作用，当外力较小时，发生弹性变形，当外力超过一定数值后，发生塑性变形。单晶体的塑性变形主要是以滑一定数值后，发生塑性变形。单晶体的塑性变形主要是以滑移的方式进行的。即晶体的一部分沿

2、着一定的晶面和晶向相移的方式进行的。即晶体的一部分沿着一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动。晶体中能够发生滑移的晶面和晶向，对于另一部分发生滑动。晶体中能够发生滑移的晶面和晶向，称为滑移面和滑移方向。滑移面和滑移方向越多，金属的塑称为滑移面和滑移方向。滑移面和滑移方向越多，金属的塑性越好。性越好。下一页返回4.1 4.1 金属的塑性变形金属的塑性变形4.1.24.1.2多晶体的塑性变形多晶体的塑性变形 多晶体是由许多形状、大小、位向各不相同的晶粒组成的。多晶体是由许多形状、大小、位向各不相同的晶粒组成的。就其中的每个晶粒来说，其塑性变形的方式与单晶体相同。就其中的每个晶粒来说，其塑性变形的方

3、式与单晶体相同。由于多晶体中有晶界存在，且每个晶粒的晶格位向不同，所由于多晶体中有晶界存在，且每个晶粒的晶格位向不同，所以多晶体的塑性变形过程比单晶体复杂的多。多晶体的塑性以多晶体的塑性变形过程比单晶体复杂的多。多晶体的塑性变形主要具有下列一些特点：变形主要具有下列一些特点：1 1晶界的影响晶界的影响2 2晶粒位向的影响晶粒位向的影响3 3晶粒大小的影响晶粒大小的影响上一页返回4.2 4.2 冷塑性变形对金属性能与组织冷塑性变形对金属性能与组织的影响的影响 金属的冷塑性变形可使金属的性能发生明显变化，这种变化是金属的冷塑性变形可使金属的性能发生明显变化，这种变化是由塑性变形时金属内部组织变化所

4、决定的。由塑性变形时金属内部组织变化所决定的。1.1.形成纤维组织，性能趋于各向异性形成纤维组织，性能趋于各向异性2.2.产生冷变形强化产生冷变形强化3.3.形成形变织构形成形变织构 （择优取向）（择优取向）4.4.产生残留应力产生残留应力返回4.3 4.3 回复与再结晶回复与再结晶 1.1.回复回复 当加热温度不太高时，原子活动能力有所增加，原子已能作当加热温度不太高时，原子活动能力有所增加，原子已能作短距离的运动，使晶格畸变程度大为减轻，从而使内应力有短距离的运动，使晶格畸变程度大为减轻，从而使内应力有所降低，这个阶段称为回复。然而这时的原子活动能力还不所降低，这个阶段称为回复。然而这时的

5、原子活动能力还不是很强，所以金属的显微组织无明显变化，因此力学性能也是很强，所以金属的显微组织无明显变化，因此力学性能也无明显改变。无明显改变。在工业生产中，为保持金属经冷塑性变形后的高强度，往往在工业生产中，为保持金属经冷塑性变形后的高强度，往往采取回复处理，以降低内应力，适当提高塑性。例如冷拔钢采取回复处理，以降低内应力，适当提高塑性。例如冷拔钢丝弹簧加热到丝弹簧加热到250250300300，青铜丝弹簧加热到，青铜丝弹簧加热到120120150150，就是进行回复处理，使弹簧的弹性增强，同时消除加工时带就是进行回复处理，使弹簧的弹性增强，同时消除加工时带来的内应力。来的内应力。下一页返回

6、4.3 4.3 回复与再结晶回复与再结晶2.2.再结晶再结晶 当冷塑性变形金属加热到较高温度时，由于原子活动能力增当冷塑性变形金属加热到较高温度时，由于原子活动能力增加，原子可以离开原来的位置重新排列。由畸变晶粒通过形加，原子可以离开原来的位置重新排列。由畸变晶粒通过形核及晶核长大而形成新的无畸变的等轴晶粒的过程称为再结核及晶核长大而形成新的无畸变的等轴晶粒的过程称为再结晶。再结晶过程首先是在晶粒碎化最严重的地方产生新晶粒晶。再结晶过程首先是在晶粒碎化最严重的地方产生新晶粒的核心，然后晶核吞并旧晶粒而长大，直到旧晶粒完全被新的核心，然后晶核吞并旧晶粒而长大，直到旧晶粒完全被新晶粒代替为止。晶粒

7、代替为止。再结晶后的晶粒内部晶格畸变消失，位错密度减小，金属再结晶后的晶粒内部晶格畸变消失，位错密度减小，金属的强度、硬度显著下降，塑性显著上升，使变形金属的组织的强度、硬度显著下降，塑性显著上升，使变形金属的组织和性能基本上恢复到变形前的状态。和性能基本上恢复到变形前的状态。上一页下一页返回4.3 4.3 回复与再结晶回复与再结晶3.晶粒长大晶粒长大 再结晶阶段结束时，得到的是无畸变的、等轴的、细小的再再结晶阶段结束时，得到的是无畸变的、等轴的、细小的再结晶晶粒。随着加热温度的升高或保温时间的延长，晶粒之结晶晶粒。随着加热温度的升高或保温时间的延长，晶粒之间就会相互吞并而长大，导致晶粒粗大，

8、力学性能变坏，应间就会相互吞并而长大，导致晶粒粗大，力学性能变坏，应当避免。当避免。上一页返回4.4 4.4 金属的热塑性变形金属的热塑性变形 4.4.14.4.1热加工与冷加工的区别热加工与冷加工的区别 金属的冷塑性变形加工和热塑性变形加工是以再结晶温度来金属的冷塑性变形加工和热塑性变形加工是以再结晶温度来划分的。凡在金属的再结晶温度以上进行的加工称为热加工，划分的。凡在金属的再结晶温度以上进行的加工称为热加工，在再结晶温度以下进行的加工称为冷加工。例如钨的最低再在再结晶温度以下进行的加工称为冷加工。例如钨的最低再结晶温度为结晶温度为12001200，对钨来说，在低于，对钨来说，在低于120

9、01200的高温下加工的高温下加工仍属于冷加工；锡的最低再结晶温度约为仍属于冷加工；锡的最低再结晶温度约为77，在室温下进，在室温下进行的加工已属于热加工。热加工时，由于金属原子的结合力行的加工已属于热加工。热加工时，由于金属原子的结合力减小，而且形变强化过程随时被再结晶过程所消除，从而使减小，而且形变强化过程随时被再结晶过程所消除，从而使金属的强度、硬度降低，塑性增强，因此其塑性变形要比冷金属的强度、硬度降低，塑性增强，因此其塑性变形要比冷加工时容易得多。加工时容易得多。下一页返回4.4 4.4 金属的热塑性变形金属的热塑性变形 4.4.2.4.4.2.热加工对金属组织和性能的影响热加工对金属组织和性能的影响1 1改善铸锭组织改善铸锭组织2 2细化晶粒细化晶粒3 3形成锻造流线形成锻造流线4 4形成带状组织形成带状组织上一页返回