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《工程材料及成型技術(shù)基礎(chǔ)第3章 金屬的塑性變形課件.ppt》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第三章金屬的塑性變形與再結(jié)晶思考題?材料在外力作用下會發(fā)生那些種類的變形？鐵絲在室溫下反復(fù)彎折，會越變越硬，直到斷裂，為什么？如果是鉛絲呢？冷、熱塑性加工變形也可改變材料的組織結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改變材料的性能。大部分金屬在澆注成錠后，要通過鍛造、軋制等壓力加工工序消除鑄造缺陷并加工成坯料，在經(jīng)過冷加工、拉拔等工序加工成各種型材或直接加工成零件。2本章討論的重點(diǎn)金屬塑性變形（主要是滑移變形）的特點(diǎn)塑性變形對金屬組織、性能的影響（特別是加工硬化現(xiàn)象）回復(fù)與再結(jié)晶的有關(guān)概念滑移是指晶體的一部分沿一定的晶面和晶向相對于另一部分發(fā)生滑動(dòng)位移的現(xiàn)象。一塑性變形的
2、形式：滑移和孿生。金屬常以滑移方式發(fā)生塑性變形。滑移面原子排列密度最大的晶面原子排列密度最大的方向滑移方向+=滑移系滑移面和該面上的一個(gè)滑移方向體心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格{110}{111}{110}{111}晶格滑移面滑移方向滑移系三種典型金屬晶格的滑移系6個(gè)滑移面2個(gè)滑移方向×=12個(gè)滑移系BCCFCC4個(gè)滑移面3個(gè)滑移方向×=12個(gè)滑移系1個(gè)滑移面3個(gè)滑移方向×=3個(gè)滑移系HCP滑移系越多，金屬發(fā)生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向?qū)λ苄缘呢暙I(xiàn)比滑移面更大。因而金屬的塑性，面心立方晶格好于體心立方晶格,體心立方晶格好于
3、密排六方晶格?！?.2塑性變形對金屬組織性能的影響1、纖維組織和織構(gòu)——擇優(yōu)取向；2、晶粒內(nèi)部組織發(fā)生變化，產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象；3、殘余內(nèi)應(yīng)力。一、纖維組織和織構(gòu)金屬發(fā)生塑性變形時(shí)，不僅外形發(fā)生變化，而且其內(nèi)部的晶粒也相應(yīng)地被拉長或壓扁。當(dāng)變形量很大時(shí)，晶粒將被拉長為纖維狀，晶界變得模糊不清。塑性變形還使晶粒破碎為亞晶粒。工業(yè)純鐵在塑性變形前后的組織變化5%冷變形純鋁中的位錯(cuò)網(wǎng)(a)正火態(tài)(c)變形80%(b)變形40%由于晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)塑性變形達(dá)到一定程度時(shí)，會使絕大部分晶粒的某一位向與變形方向趨于一致，這種現(xiàn)象稱織構(gòu)或擇優(yōu)取向。形變織構(gòu)使金
4、屬呈現(xiàn)各向異性，在深沖零件時(shí)，易產(chǎn)生“制耳”現(xiàn)象，使零件邊緣不齊，厚薄不勻。但織構(gòu)可提高硅鋼片的導(dǎo)磁率。板織構(gòu)絲織構(gòu)形變織構(gòu)示意圖各向異性導(dǎo)致的銅板“制耳”有無軋制鋁板的“制耳”現(xiàn)象產(chǎn)生加工硬化的原因是:1、隨變形量增加,位錯(cuò)密度增加，由于位錯(cuò)之間的交互作用(堆積、纏結(jié))，使變形抗力增加.Si中的位錯(cuò)源晶體中的位錯(cuò)源位錯(cuò)密度與強(qiáng)度關(guān)系2.隨變形量增加，亞結(jié)構(gòu)細(xì)化3.隨變形量增加,空位密度增加4.幾何硬化：由晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)引起變形20%純鐵中的位錯(cuò)未變形純鐵1）一種強(qiáng)化手段,對于不能熱處理強(qiáng)化的金屬和合金尤為重要。2）由于加工硬化,使已變形部分發(fā)生硬
5、化而停止變形,而未變形部分開始變形。冷加工成形得以順利進(jìn)行3）具有過載能力，使用安全4）↓塑性，↑切削性能不利：塑性變形困難→中間退火→消除硬化。加工硬化意義三．殘余內(nèi)應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力是指平衡于金屬內(nèi)部的應(yīng)力。是由于金屬受力時(shí),內(nèi)部變形不均勻而引起的。金屬發(fā)生塑性變形時(shí),外力所做的功只有10%轉(zhuǎn)化為內(nèi)應(yīng)力殘留于金屬中.內(nèi)應(yīng)力分為三類：第一類內(nèi)應(yīng)力平衡于表面與心部之間(宏觀內(nèi)應(yīng)力)。第二類內(nèi)應(yīng)力平衡于晶粒之間或晶粒內(nèi)不同區(qū)域之間,(微觀內(nèi)應(yīng)力)。第三類內(nèi)應(yīng)力是由晶格缺陷引起的畸變應(yīng)力。第三類內(nèi)應(yīng)力是形變金屬中的主要內(nèi)應(yīng)力，也是金屬強(qiáng)化的主要原因。而第
6、一、二類內(nèi)應(yīng)力都使金屬強(qiáng)度降低。內(nèi)應(yīng)力的存在，使金屬耐蝕性下降，引起零件加工、淬火過程中的變形和開裂。因此，金屬在塑性變形后，通常要進(jìn)行退火處理，以消除或降低內(nèi)應(yīng)力。晶界位錯(cuò)塞積所引起的應(yīng)力集中一、塑性變形對金屬組織與性能的影響1.塑性變形對金屬組織結(jié)構(gòu)的影響⑴纖維組織形成金屬在外力作用下發(fā)生塑性變形時(shí)，隨著變形量的增加晶粒形狀發(fā)生變化，沿變形方向被拉長或壓扁。當(dāng)拉伸變形量很大時(shí)，晶粒變成細(xì)條狀，金屬中的夾雜物也被拉長，形成所謂纖維組織。21⑵亞結(jié)構(gòu)形成金屬經(jīng)大量的塑性變形后，由于位錯(cuò)密度的增大和位錯(cuò)間的交互作用，使位錯(cuò)分布變得不均勻。大量的
7、位錯(cuò)聚集在局部地區(qū)，并將原晶粒分割成許多位向略有差異的小晶塊，即亞晶粒。⑶形變織構(gòu)的產(chǎn)生由于塑性變形過程中晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng)，在拉伸時(shí)晶粒的滑移面轉(zhuǎn)向平行于外力的方向，在壓縮時(shí)轉(zhuǎn)向垂直于外力方向。當(dāng)變形量達(dá)到一定程度（70%以上）時(shí)，會使絕大部分晶粒的某一位向與外力方向趨于一致，形成特殊的擇優(yōu)取向。擇優(yōu)取向的結(jié)果形成了具有明顯方向性的組織，稱為織構(gòu)。22232.塑性變形對金屬性能的影響⑴產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象隨著塑性變形量的增加，金屬的強(qiáng)度、硬度升高，塑性、韌性下降，這種現(xiàn)象稱為加工硬化，也稱形變強(qiáng)化。因?yàn)榻?jīng)塑性變形后，金屬內(nèi)部的位錯(cuò)密度增加，使得位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)
8、阻力增大，塑性變形抗力增加。⑵使金屬的性能產(chǎn)生各向異性。⑶影響金屬的物理、化學(xué)性能金屬經(jīng)塑性變形后，使電阻增大，耐蝕性降低。⑷產(chǎn)生殘余應(yīng)力金屬在塑性變形中產(chǎn)生大量點(diǎn)
