工程材料第三节.ppt

Ch3 金属的塑性变形与再结晶 §1 金属的塑性变形 §2 塑性变形后对金属的组织与性能的变化 §3 金属的热变形加工 二、多晶体的塑性变形 （一）、多晶体的变形形式： 晶体内的滑移、孪生，晶粒与晶粒之间滚动（转动） （二）、影响多晶体的变形因素： 1、晶界影响：这里的原子比较紊乱，滑移变形时，位错运动到附近时受到阻碍，要克服这阻碍就必须加大外力。 结论： 晶粒越细，晶界就越多，变形越曲折越困难，越不利于位错的运动和裂纹的传播。(从而使其在断裂前能承受较大的塑性变形，表现出较好塑性和韧性)。 晶粒越细金属的强度就越大，韧性也越好。 加工后的表面质量较好。 加工难度增加，冲压质量不好，抗疲劳性差。 三、塑性变形后金属的组织与性能 （一）、位错密度增加，产生加工硬化 1、加工硬化：是指金属变形后硬度、强度提高，而塑性、韧性下降的现象。 2、机理：位错密度增加决定了加工硬化，在未变形前晶粒中已存在大量的位错，但变形后产生大量的新位错，并各种位错及晶体缺陷之间产生各种各样交互作用，即位错的交织、缠绕、堆积等，阻碍滑移和位错运动。 3、位错密度增加，产生加工硬化：进行热处理后可消除。 （三）、冷塑性变形引起的各向异性 1、形成纤维组织：金属的内部晶粒形状沿着变形方向被拉长、　挤细、压扁。晶粒变成细条状，晶界变得模糊不清，同时金属中的夹杂物也沿着变形方向拉长这种组织称 四、其他因素与再结晶晶粒度的关系 1、与加热温度 影响。 温度T ↑ → 晶粒↑ 2、与预变形度的影响。小于临界变形度晶粒度上升， 　　大于临界变形度晶粒度下降。 * * 3.3.1　金属的塑性变形 1．单晶体的塑性变形 　2．多晶体的塑性变形 　　3．塑性变形对金属组织和性能的影响 一．单晶体的塑性变形 单晶体的塑性变形的基本形式 : 滑 移、孪 生 正应力　：使晶格发生　弹性变形　或　断裂 切应力　：使晶格发生　弹性歪扭　或　塑性变形 滑 移 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（滑移面）的一定晶向（滑移方向）发生滑动。 滑 移 面：原子排列密度最大,原子间距小,结合力最大,而滑动阻力最小的晶面. 滑移方向：原子排列密度最大,原子间距小,结合力最大,滑动阻力最小的晶向. 滑 移 系：一个面＋一个方向 晶面 I: 晶面间距大,结合力最小. 晶面 II: 晶面的面间距小于晶面I,结合力大于I. §3 金属的塑性变形 滑移的机理 体心立方：6个面×2个方向＝12 面心立方：4个面×3个方向＝12 密排六方：1个面×3个方向＝3 滑移系越多材料的塑性愈好，尤其是滑移方向的作用更明显！ 三种晶格的滑移系 孪生 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（孪生面）和晶向（孪生方向）发生切变，产生塑性变形。 黄铜中的孪晶 滑移的实现 —— 借助于位错运动,塑性变形的实质, 就是 位错运动-在切应力的作用下原子移动到新的稳定位置 位错运动！！ 2、晶粒位向的影响： 某些晶粒的位向有利于滑移它首先变形，那些位向不利于变形的晶粒，对变形就产生阻碍作用只有当外力大到，这些影响变形的晶粒发生滑移。 3、晶粒大小： 对晶界有影响，晶粒越小单位体积中晶界就多，晶界多了变形就难了。对晶粒位向影响，晶粒越小单位体积中不同位向晶粒就多，阻碍变形的可能性就增加。 （二）、低炭钢加工硬化金属的强度与位错、变形度的关系 （1）变形度与强度的关系 P21，图1-17 1 2 (2)位错密度与强度关系 变形10% 100× 变形40% 100× 变形80%　纤维组织　100× 工业纯铁不同变形度的显微组织 (2) 纤维组织 → 引起 各向异性垂直于纤维方向抗弯能力抗剪能力 　纤维组织 → 引起各向异性 沿纤维方向的强度、塑性最大 2、变形织构的产生： （1）、变形织构：当变形量70%时，各晶粒的滑移方向都要向变 形方向转动，这样使得原来位向各不相同的各个晶粒取得近一致位向，即形成晶粒晶格的择优取向，这种晶粒位向有序化结构 （2）、 “制耳”：在冲压加工中由于变形织构的影响产生了现象。 （3）、由于变形织构的影响，金属的导磁率提高，磁滞损耗降低 织构： 绝大部分晶粒的某一位向与外力方向趋于一致，性能出现各向异性。 晶粒拉长，但未出现织构。 晶粒拉长，且出现 织构。 四、残余内应力 —— 由金属内部不均匀变形引起 残余内应力的危害：宏观内应力、微观应力、晶格畸变应力，晶格畸变应力，占总应力90%左右 引起零件加工过程变形、开裂。耐蚀性↓ 3.2. 　变形金属在加热时组织和性能的变化 1．回复 2．再结晶 3．晶粒长大 一. 回复 塑性变形后的金属在加热