《塑性變形》PPT課件

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1、第四章金屬的塑性變形與再結(jié)晶[本章內(nèi)容]1.金屬及合金的塑性變形；2.塑性變形對組織和性能的影響；3.變形金屬的回復(fù)與再結(jié)晶；4.金屬的熱加工。[重點掌握]1.金屬的變形及其本質(zhì)；2.塑性變形對金屬材料的組織和性能的影響；3.經(jīng)冷變形的金屬，在加熱時的組織和性能的變化；4.內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生及危害。4.1金屬的塑性變形塑性變形：外力去除后，永久殘留的變形單晶體的塑變的主要形式滑移　　孿晶（一）單晶體金屬的塑性變形滑移：在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對于另一部分產(chǎn)生相對位移，且不破壞晶體內(nèi)部原子排列規(guī)律性的塑變方式。滑移的特點：滑移線和滑移帶1.只在切應(yīng)力作用下發(fā)生；2.沿原子密度最

2、大的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）進(jìn)行；滑移系越多，塑性變形越好3.相對位移量總是該方向上原子間距的整數(shù)倍4.滑移伴隨著晶體轉(zhuǎn)動；拉伸時,滑移面和滑移方向趨于平行于力軸方向壓縮時，滑移面逐漸趨于垂直于壓力軸線。5.滑移是通過位錯運動來實現(xiàn)的（二）多晶體金屬的塑性變形1.與單晶體塑變的異同同：都主要依靠滑移異：存在不同時性，需相互協(xié)調(diào)2.塑變過程：軟取向的晶粒先滑移→晶界處位錯塞積→產(chǎn)生應(yīng)力集中→相鄰晶?；啤嗷葡禂?shù)目越多越有利塑變3.晶粒細(xì)化：→強度↑，塑韌性↑4.2合金的塑性變形與強化d.化合物?即第二相第二相強化（彌散強化）金屬及合金抵抗塑性變形的特性1．金屬及合金的

3、強度屈服強度σs越高，其抵抗塑性變形的能力就越高。2.阻礙位錯運動的主要因素a.晶界細(xì)晶強化b.固溶固溶強化c.位錯增加加工硬化（形變強化）網(wǎng)狀分布；片狀分布，第二相顆粒越細(xì)，分布越均勻合金的強度、硬度越高珠光體含1.4%C鋼的組織第二相形狀、分布網(wǎng)狀分布層片狀分布4.3塑性變形對金屬組織及性能影響4.3.1塑性變形對組織影響1.晶粒變形——纖維組織2.晶粒破碎——亞晶界3.形變織構(gòu)——擇優(yōu)取向4.3.2塑性變形對性能的影響1.性能具有方向性軸向強度和塑性高于橫向2.加工硬化1）加工硬化（形變強化、冷作強化）：隨變形量的增加，材料的強度、硬度升高而塑韌性下降的現(xiàn)象。強化金屬的

4、重要途徑；2）利弊利：材料加工成型的保證。弊：變形阻力提高，動力消耗增大；脆斷危險性提高。1.內(nèi)應(yīng)力：外力去除后殘留于且平衡于金屬內(nèi)部的應(yīng)力。2.三種σ內(nèi)：a.宏觀σ內(nèi),或一類σ內(nèi)：金屬各部位（如表層或心部）變形不均勻所造成的。b.微觀σ內(nèi),或第二類σ內(nèi)：晶粒之間或晶內(nèi)各部分變形不均引起的σ內(nèi)。c.晶格畸變σ內(nèi),或第三類σ內(nèi)：晶體缺陷引起的。3.σ內(nèi)對材料影響：a.一類、二類不利，引起金屬變形，使耐磨性下降。b.三類，形變亞結(jié)構(gòu)，加工硬化，強化的主要原因。4.消除：去應(yīng)力退火4.3.3殘余內(nèi)應(yīng)力（約占變形功的10%）4.4回復(fù)與再結(jié)晶冷變形在加熱時的組織和性能的變化對冷變形金

5、屬加熱使原子擴散能力增加，金屬將依次發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大1.回復(fù)定義在加熱溫度較低時，由于金屬中點缺陷及位錯的近距離遷移而引起的晶內(nèi)某些變化特點組織變化不明顯，強度、硬度略有下降，塑性略有提高；但內(nèi)應(yīng)力、電阻率等顯著下降工業(yè)上利用回復(fù)現(xiàn)象將冷變形金屬低溫加熱，既穩(wěn)定組織有保留了加工硬化，這種熱處理方法稱為去應(yīng)力退火2.再結(jié)晶1）定義冷變形組織在加熱時重新徹底改組的過程冷塑性變形金屬加熱原子活動能力增大晶粒的形狀發(fā)生變化2）特點再結(jié)晶也是一個晶核形成和長大的過程再結(jié)晶前后晶粒的晶格類型和成分完全相同金屬的強度、硬度下降，韌性提高，加工硬化消失3）再結(jié)晶溫度定義發(fā)生再結(jié)晶的

6、最低溫度再結(jié)晶在一個溫度范圍內(nèi)完成經(jīng)驗公式工業(yè)純金屬：T再≈0.4T熔（K）影響因素變形量金屬純度保溫時間T再定義：為消除加工硬化而進(jìn)行的熱處理稱再結(jié)晶退火處。退火溫度：T再+100~200℃。再結(jié)晶退火的應(yīng)用：恢復(fù)變形能力改善顯微組織消除各向異性提高組織穩(wěn)定性4）再結(jié)晶退火再結(jié)晶結(jié)束后繼續(xù)升溫或保溫，晶粒之間便會相互吞并而長大，這一階段稱為晶粒長大。3.晶粒長大4.5金屬的熱加工1.冷熱加工的區(qū)別冷變形：金屬在再結(jié)晶溫度以下的變形金屬在變形過程中無再結(jié)晶現(xiàn)象，變形后的金屬具有冷變形強化現(xiàn)象；冷變形的變形程度不宜過大，否則發(fā)生破裂；冷變形使金屬獲得較高的強度、硬度和低粗糙度值

7、冷變形的特點熱加工所產(chǎn)生的加工硬化很快被再結(jié)晶產(chǎn)生的軟化所抵消，因而熱加工不會帶來加工硬化的效果熱變形的特點:熱變形：金屬在再結(jié)晶溫度以上的變形變形后，金屬具有再結(jié)晶組織、而無冷變形強化痕跡；在熱變形的情況下，可以以較小的功達(dá)到較大的變形；獲得具有高性能的細(xì)晶粒再結(jié)晶組織。2.熱加工對金屬組織和性能的影響消除鑄態(tài)金屬中的缺陷形成熱加工流線（纖維組織）形成帶狀組織鍛造曲軸切削加工曲軸帶狀組織