第三章 塑性变形与再结晶.pdfVIP

3 金属的塑性变形与再结晶 许多零件（结构）在制造、装配或使用 过程当中都要受力，将发生变形。 铸态组织中存在晶粒粗大、气孔、疏松 及枝晶偏析等缺陷，浇注后往往要经过 压力加工。 通过压力加工，金属的内部组织、性能 将明显改变，如强化 回复与再结晶恢复塑性变形以前的性能 河北工业大学材料学院 武建军 3.1 金属的塑性变形 在外力作用下，材料将发生弹性变形、塑性变 形直至断裂。 一、弹性变形与塑性变形 弹性变形的实质是在应力的作用下，金属内部 的晶格发生了弹性的伸长或歪扭，原子离开其 平衡位置但是位移远小于该方向上原子的间距， 所以在外力去除后，其变形便可完全恢复。 塑性变形时，原子从一个平衡位置移动到相邻 的另一个平衡位置，因此在外力去除后，其变 形不能得到完全的恢复，形成永久变形。 河北工业大学材料学院 武建军 塑性变形是切应力作用的结果 在一定的晶面上外力 可以分解为平行于该 晶面的切应力和垂直 于该晶面的正应力 正应力：晶格的弹性 变形和断裂 切应力：弹性畸变， 塑性变形和断裂。 河北工业大学材料学院 武建军 二、单晶体的塑性变形 塑性变形的实验现象 河北工业大学材料学院 武建军 单晶体的变形有两种方 式:滑移和孪生 滑移变形容易，孪生阻力 较大 (1) 滑移变形概念 在切应力的作用下，晶 体的一部分相对于另一 部分沿一定的晶面（滑 移面）上的一定方向 （滑移方向）发生相对 滑动。 河北工业大学材料学院 武建军 (2) 滑移的特点 在切应力的作用下发生 晶体常有固定的滑移系 滑移面－原子的最密排晶面 滑移方向－原子的最密排方向 FCC 的滑移面和滑移方向为：{111} 110 BCC的滑移面和滑移方向为：{110} 111 晶体沿滑移方向滑移，原子移动的距离是原子 间距的整数倍 滑移的同时伴有晶体的转动 河北工业大学材料学院 武建军 表3-1 纯金属常见三种晶格的滑移系 滑移系较多的材料塑性变形能力强 (3) 晶体滑移是位错运动的结果 (4) 孪生变形 孪生变形阻力较大， 只有滑移系少的六方 结构金属或低温快速 变形时才能以孪生方 式变形。 图3-4 孪生变形示意图 三、多晶体的塑性变形 一般金属材料是由许多位向不同的小单 晶体组成的多晶体。 (1) 多晶体变形的特点 相邻晶粒的阻碍 晶界两侧晶粒的位向不 同，晶体的滑移即位错的滑移不能越 过晶界。晶界处不易变形，晶粒间不 均匀 相邻晶粒的协调 为了保持材料的连续性， 一个晶粒变形时，相邻晶粒必须同时 进行相应的协调变形。 由于以上原因，多晶体材料的强度一般 高于单晶体材料 河北工业大学材料学院 武建军 锌单晶体与多晶体应力-应变曲线 (2) 晶粒尺寸对力学性能的影响 晶粒越细，晶界面积越大，阻碍变形抗力越大， 晶粒越细，晶界面积越大，阻碍变形抗力越大， 材料的强度越高，硬度越大； 材料的强度越高，硬度越大； 晶粒越细，不易产生应力集中，使变形均匀。 晶粒越细，不易产生应力集中，使变形均匀。 从而使材料的塑性、韧性越好。 从而使材料的塑性、韧性越好。 河北工业大学材料学院 武建军 四、合金的塑性变形 (1) 单相固溶体的变形 与多晶体变