第四章金属的塑性变形与再结晶 ·￡fs24金属与合金的性能主要取决于显微组织 ·和晶体结构,轧制、挤压、冷拔、锻造等工艺 在塑性变形过程中,不仅金属的形状和尺寸改 变,而且组织和性能也要改变。塑性变形是强化 ·金属(简称形变强化)的重要手段之一
第四章 金属的塑性变形与再结晶 • € fs24 金属与合金的性能主要取决于显微组织 • 和晶体结构，轧制、挤压、冷拔、锻造等工艺 • ， • 在塑性变形过程中，不仅金属的形状和尺寸改 • 变，而且组织和性能也要改变。塑性变形是强化 • 金属（简称形变强化）的重要手段之一
从拉伸试验中已知,当虚较时,金属只产生弹性变 形;应力超过屈服点dS以后,在产生弹性变形的同时, 金属将产生较大的塑性变形;应力达到ob后,金属将断 裂。 单晶体金属的塑性变形
• 从拉伸试验中已知 第一节 ， 金属的塑性变形 当应力较小时，金属只产生弹性变 • 形；应力超过屈服点σs以后，在产生弹性变形的同时， • 金属将产生较大的塑性变形；应力达到σb后，金属将断 • 裂。 • 一、单晶体金属的塑性变形
从拉伸试验中已知,当虚较时,金属只产生弹性变 形;应力超过屈服点dS以后,在产生弹性变形的同时, 金属将产生较大的塑性变形;应力达到ob后,金属将断 裂。 单晶体金属的塑性变形 ◆◆4今
• 从拉伸试验中已知 第一节 ， 金属的塑性变形 当应力较小时，金属只产生弹性变 • 形；应力超过屈服点σs以后，在产生弹性变形的同时， • 金属将产生较大的塑性变形；应力达到σb后，金属将断 • 裂。 • 一、单晶体金属的塑性变形
1、应力和变形 ·正应力只能使单晶体产生弹性变形或脆性断裂; 切应力当很小时,晶格只产生弹性的剪切变形, 切应力增大到一定值后,晶体的一部分将会沿 着某一晶面,相对于另一部分位移一个或若干 个原子间距,在外力去除后,原子处于新的平 衡位置,即晶体产生了永久变形
• 1、应力和变形 • 正应力只能使单晶体产生弹性变形或脆性断裂； 切应力当很小时，晶格只产生弹性的剪切变形， 切应力增大到一定值后，晶体的一部分将会沿 着某一晶面，相对于另一部分位移一个或若干 个原子间距，在外力去除后，原子处于新的平 衡位置，即晶体产生了永久变形
2、晶体的滑移 ·滑移:在切应力作用下,沿着一定的晶面,晶体的一部分 ·相对于另一部分发生一定距离位移的塑性变形。 ·研究证明,滑移是金属在常温下塑性变形的主要方式。 晶格中发生滑移的晶面,称为滑移面,滑移进行的方向, ·称为滑移方向。通常滑移面是原子密度最大的晶面,渭移 方向是原子密度最大的晶向
• 2、晶体的滑移 • 滑移：在切应力作用下，沿着一定的晶面，晶体的一部分 • 相对于另一部分发生一定距离位移的塑性变形。 • 研究证明，滑移是金属在常温下塑性变形的主要方式。 • 晶格中发生滑移的晶面，称为滑移面，滑移进行的方向， • 称为滑移方向。通常滑移面是原子密度最大的晶面，渭移 • 方向是原子密度最大的晶向
多晶体金属的塑性变形 ·多晶体金属的塑性变形,就其每个晶粒来说与单晶体相似, 但因晶界和各晶粒位向不同的影响,多晶体的塑性变形要 比单晶体复杂得多。 实验证明,晶界对常温塑性变形有显著的阻碍作用。因为 晶界是相邻晶粒的过渡层,原子排列比较紊乱,且杂质往 往较多,因而使滑移阻力增大。金属的晶粒愈细,则总的 晶界面积愈大,塑性变形的阻力就愈大。 强度a 理论值 金属晶须 加工硬化态 退火态(10103am/am3 (103-10°cm/cm3) 位错密度p
二、多晶体金属的塑性变形 • 多晶体金属的塑性变形，就其每个晶粒来说与单晶体相似， 但因晶界和各晶粒位向不同的影响，多晶体的塑性变形要 比单晶体复杂得多。 • 实验证明，晶界对常温塑性变形有显著的阻碍作用。因为 晶界是相邻晶粒的过渡层，原子排列比较紊乱，且杂质往 往较多，因而使滑移阻力增大。金属的晶粒愈细，则总的 晶界面积愈大，塑性变形的阻力就愈大
·在多晶体金属中,由于各晶粒的晶格位向不同,在受外力 作用时,各晶粒的滑移面和滑移方向上的切应力大小不同, 因而产生滑移的先后不一致。 由以上分析可知,金属的晶粒愈细小,则单位体积中的晶 粒数量愈多,其晶界和各晶粒位向不同对塑性变形的影响 愈大,从而金属的强度和硬度便愈高。同时,晶粒愈细, 处于有利位向的晶粒愈多,滑移在更多的晶粒内开始,各 晶粒的变形比较协调,内应力较小,金属在破裂前能产生 较大的塑性变形,即塑性较好。因强度和塑性都提高,故 细晶粒金属的韧性也较好。因此,在生产中,细化晶粒是 提高金属强韧性的重要手段
• 在多晶体金属中，由于各晶粒的晶格位向不同，在受外力 作用时，各晶粒的滑移面和滑移方向上的切应力大小不同， 因而产生滑移的先后不一致。 • 由以上分析可知，金属的晶粒愈细小，则单位体积中的晶 粒数量愈多，其晶界和各晶粒位向不同对塑性变形的影响 愈大，从而金属的强度和硬度便愈高。同时，晶粒愈细， 处于有利位向的晶粒愈多，滑移在更多的晶粒内开始，各 晶粒的变形比较协调，内应力较小，金属在破裂前能产生 较大的塑性变形，即塑性较好。因强度和塑性都提高，故 细晶粒金属的韧性也较好。因此，在生产中，细化晶粒是 提高金属强韧性的重要手段
第二节塑性变形对金属组织和性能的影响 金属的加工硬化 硬化(冷作硬化):金属冷加工塑性变形时,随 着塑性变形程度的增加,金属的强度、硬度提高,而 塑性、韧性下降的现象。 除力学性能外,金属的某些物理、化学性能在冷加 塑性变形以后也会发生变化。例如,金属的电阻增加, 导磁性和耐蚀性降低等。 金属的加工硬化在生产中是强化金属的重要手段。特 别是热处理无法强化的金属材料,如纯金属、多数钢 合金和镍铬不锈钢等。 加工硬化由于塑性的降低,可能给金属材料进一步变 影期工浑使甭些物理、化学性能的变坏,也会
第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响 • 一、金属的加工硬化 • 加工硬化（冷作硬化）：金属冷加工塑性变形时，随 着塑性变形程度的增加，金属的强度、硬度提高，而 塑性、韧性下降的现象。 • 除力学性能外，金属的某些物理、化学性能在冷加工 塑性变形以后也会发生变化。例如，金属的电阻增加， 导磁性和耐蚀性降低等。 • 金属的加工硬化在生产中是强化金属的重要手段。特 别是热处理无法强化的金属材料，如纯金属、多数钢 合金和镍铬不锈钢等。 • 加工硬化由于塑性的降低，可能给金属材料进一步变 形加工带来困难；某些物理、化学性能的变坏，也会 影响一些零件的使用
、塑性变形对金属组织结构的影响 冷加工塑性变形使金属性能发生变化,是由于塑性变形 使金属的晶粒沿着变形方向伸长,晶粒伸长成纤维状的 原因 ·纤维组织能使金属的力学性能具有明显的方向性,即造 成各向异性。 ·冷加工塑性变形除使金属晶粒形状发生变化外,还会使 晶粒内部的亚晶粒细化,位错、空位等缺陷增加,晶格 略变严重,从而使滑移的阻力增大,造成加工硬化
二、塑性变形对金属组织结构的影响 • 冷加工塑性变形使金属性能发生变化，是由于塑性变形 使金属的晶粒沿着变形方向伸长，晶粒伸长成纤维状的 原因 • 纤维组织能使金属的力学性能具有明显的方向性，即造 成各向异性。 • 冷加工塑性变形除使金属晶粒形状发生变化外，还会使 晶粒内部的亚晶粒细化，位错、空位等缺陷增加，晶格 略变严重，从而使滑移的阻力增大，造成加工硬化
三、冷变形残余应力 ·残余应力(或内应力):残存在金属内部的内应力 ·由于金属各部分变形不均匀造成的 冷变形残余应力在多数情况下是有害的。当金属表层残余 应力为拉应力时将使金属的力学性能下降残余应力还使 金属易☆生腐姌基至开裂;还可能使金属零件的形状尽 寸逐渐发生变化等所以,在生产中对玲加工后的零件常 需采取猎施(如进行去应力退灭)消除残余应力 ·但是,在某些特定条件下,残余应力的存在也是有利的。 例如,对在交变应力条件下工作的零件,当表面预先存在 残余压应力时,能使其疲劳寿命成倍提高。因此,生产中 常用表画滚压或喷丸处理使零件表层强化并产生残余压 应力,以提喬零件的使角寿命
三、冷变形残余应力 • 残余应力（或内应力）：残存在金属内部的内应力 • 由于金属各部分变形不均匀造成的 • 冷变形残余应力在多数情况下是有害的。当金属表层残余 应力为拉应力时将使金属的力学性能下降；残余应力还使 金属易产生腐蚀甚至开裂；还可能使金属零件的形状、尺 寸逐渐发生变化等。所以，在生产中对冷加工后的零件常 需采取措施（如进行去应力退火）消除残余应力。 • 但是，在某些特定条件下，残余应力的存在也是有利的。 例如，对在交变应力条件下工作的零件，当表面预先存在 残余压应力时，能使其疲劳寿命成倍提高。因此，生产中 常采用表面滚压或喷丸处理使零件表层强化并产生残余压 应力，以提高零件的使用寿命