第三章(1金属的塑性变形和再结晶)概述.pptVIP

第一节 金属塑性变形对材料性能的影响 1、滑移 （1）定义 晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。 1、滑移变形的特点 ： 1） 滑移只能在切应力的作 用下发生。 2）晶体的滑移造成滑移带 滑移的结果在晶体表面形成台阶，称滑移线，若干条滑移线组成一个滑移带。 4） 滑移常沿密排面和密排方向进行。 滑移系 一个滑移面和其上的一个滑移方向构成一个 滑移系。 思考题 为什么金属的塑性，面心立方晶格好于体心立方晶格, 体心立方晶格好于密排六方晶格？ 5）滑移的同时伴随着晶体的转动 切应力使晶体发生滑移，而正应力则组成一力偶，使晶体在滑移的同时向外力方向发生转动。 滑移的临界分切应力 2、滑移的机理 滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的。 (3) 孪生 孪生是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分所发生的切变。 孪生的结果使孪生面两侧的晶体呈镜面对称。 水平提高：滑移和孪生的区别 二、多晶体金属的塑性变形 多晶体的变形是许多单晶体变形的综合作 用的结果。 多晶体内单晶体的变形仍是以滑移和孪生 两种方式进行。 晶粒是通过晶界结合在一起的，晶粒的位 向和晶界对变形有很大的影响。 多晶体的塑性变形 (1) 晶界的阻碍作用 晶界是位错运动的壁垒，晶界越多，多晶体的塑性变形抗力越高。 (2) 各晶粒变形需要相互协调 多晶体金属的塑性变形过程 滑移系与外力夹角接近于45°的晶粒发生滑移 周围晶粒以弹性变形与之协调。 位错移动难以穿过晶界，致使位错在晶界处塞 积，并产生应力集中。 当应力达到一定程度，加上相邻晶粒的转动， 使相邻晶粒的位错开动。 当有大量晶粒发生滑移后，金属便显示出明显 的塑性变形。 多晶体塑性变形总结 多晶体的塑性变形，是在各晶粒互相影响，互相制约的条件下，从少量晶粒开始，分批进行，逐步扩大到其它晶粒，从不均匀的变形（微观）逐步发展到均匀的变形（宏观）。 ㈢ 晶粒大小对金属力学性能的影响 1、金属的晶粒越细，其强度和硬度越高。 2、金属的晶粒越细，其塑性和韧性也越高 形变织构示意图 定义：随着塑性变形量的增加，材料的强度、硬度升 高，塑性、韧性降低的现象。 提 示 加工硬化是强化金属的重要手段之一，对于不能热处理强化的金属和合金尤为重要。 残余内应力 ——内应力是指平衡于金属内部的应力。 第一类内应力：金属表面与心部之间 第二类内应力：晶粒之间和晶粒内部 第三类内应力：晶格缺陷引起的晶格畸变。 二、塑性变形金属的加热回复与再结晶 一、冷变形金属在加热时的组织和性能变化 金属经冷变形后, 组织处于不稳定状态, 有自发恢复到稳定状态的倾向。在常温下，原子扩散能力小,不稳定状态可长时间维持。加热可使原子扩散能力增加，金属将依次发生回复、再结晶和晶粒长大。 1. 回复 ------- 在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。如空位与其他缺陷合并、同一滑移面上的异号位错相遇合并而使缺陷数量减少等。 回复的应用：去应力退火 对冷变形金属进行低温加热退火可用在保留加工硬化而降低内应力改善其它物理性能的场合。 举 例 冷拔高强度钢丝，利用加工硬化现象产生高强度。此外，由于残余内应力对其使用有不利的影响，所以采用低温退火以消除残余应力。 2. 再结晶 当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，使破碎拉长的晶粒变为细的等轴晶粒，这一阶段称为再结晶 再结晶是一个晶核形成和长大的过程，但不是相变过程，再结晶前后新旧晶粒的晶格类型和成分完全相同。 影响再结晶温度的因素： 1）金属的预先变形程度 金属预先变形程度越大, 再结晶温度越低。 2）原始晶粒尺寸 原始晶粒越细小，其变形抗力越大，由于储存能相应增加，再结晶驱动力增大，再结晶温度越低。 3）金属的纯度 纯度越高，再结晶温度越低；金属中的微量杂质或合金元素，尤其高熔点元素起阻碍扩散和晶界迁移作用，使再结晶温度显著提高。 4）再结晶加热的速度和加热时间 加热速度快，再结晶温度高；加热时间长，使原子扩散充分,再结晶温度低。 ㈢ 再结晶后的晶