第六章 材料的塑性变形与再结晶.ppt

思考题： 1. 单相固溶体合金的强度均高于纯溶剂组元 的强度，试用位错理论分析之。 2. 合金化是提高材料强度的一种有效途经， 试运用所学理论分析合金化可以提高材料强度的 原因。 6-3 单相与多相材料的塑性变形 一、显微组织的变化 随着变形量的增加，等轴晶粒将逐渐沿着变形方向伸 长，当变形量很大时，形成纤维组织。 6-4 塑性变形后材料的组织与性能 铜经不同程度冷轧加工后的光学显微组织 300× a — 30%压缩率; b — 50%压缩率; c — 99%压缩率 c a b 二、亚结构的变化 经一定量的塑性变形后，形成位错缠结；继续增大变形 量，发展成胞状亚结构；变形量非常大时，演化为形变胞。 6-4 塑性变形后材料的组织与性能 铜经不同程度冷轧加工后的透射电镜像 30000× a — 30%压缩率; b — 50%压缩率; c — 99%压缩率 a b c 胞状亚结构的形成不仅与变形程度有关，而且还取决于 材料的层错能。 面心立方晶体是以密排面{111}按ABCABCABC?的顺序 在空间堆垛而成，当晶体中的某个区域中{111}面的正常堆垛 顺序出现差错，如少了某一层 A 晶面，则堆垛顺序将变成为 ABCBCABC?，则形成堆垛层错。 虽然堆垛层错的形成几乎不引起点阵畸变，但却破坏了 晶体中原子排列的完整性和周期性，使晶体的能量升高，这 部分增加的能量称为层错能，用 ? 表示。 6-4 塑性变形后材料的组织与性能 ? 较高的金属材料（如铝、铁、镍等），容易出现明显的 胞状亚结构，而 ? 较低的金属材料（如不锈钢、? 黄铜等）， 经大量塑性变形后，位错杂乱地排列于晶体中，构成位错分布 较均匀的复杂位错网络，不易出现胞状亚结构。 6-4 塑性变形后材料的组织与性能 经20%室温变形后，纯铁中的胞状亚结构 经冷轧变形2%后，不锈钢 中的复杂位错网络 三、性能变化 （一）力学性能 强度、硬度显著提高，塑性、韧性则明显降低。 （二）物理性能 电阻率明显增高，电阻温度系数降低，热导率和磁导率 下降，铁磁材料的磁滞损耗及矫顽力增大。 （三）化学性能 金属的化学活性增大，腐蚀速度加快。 6-4 塑性变形后材料的组织与性能 四、形变织构 随着变形量的增加，各个晶粒的滑移面和滑移方向将向 主变形方向转动，多晶体中各个晶粒的取向逐渐趋于一致， 这一现象称为择优取向，相应的组织状态称为形变织构。 随加工变形方式不同，形变织构主要有两种类型：拔丝 时形成的织构称为丝织构，其主要特征为各晶粒的某一晶向 大致与拔丝方向相平行；轧板时形成的织构称为板织构，其 主要特征为各晶粒的某一晶面和晶向分别趋于同轧面与轧向 相平行。 6-4 塑性变形后材料的组织与性能 五、冷加工储存能与内应力 塑性变形期间外力所作的功除大部分转化成热之外，还 有一小部分以畸变能的形式储存于变形材料的内部，这部分 能量称为冷加工储存能。 储存能的具体表现方式为残余应力，包括：宏观残余应 力、微观残余应力、点阵畸变。 残余应力是一种内应力。按照内应力平衡范围的不同， 通常可将其分为三类。 6-4 塑性变形后材料的组织与性能 （一）第一类内应力（宏观残余应力） 它是由工件不同部分的宏观 变形不均匀引起的，故其平衡范 围为整个工件。这类内应力仅占 总储存能的 0.1% 左右。 6-4 塑性变形后材料的组织与性能 金属棒材弯曲后的残余应力 金属拔丝后的残余应力 （二）第二类内应力（微观残余应力） 它是由晶粒或亚晶粒之间的变形不均匀性产生的，其作 用范围与晶粒尺寸相当，即在晶粒或亚晶粒之间保持平衡。 这类内应力有时可达到很大的数值，甚至可能造成显微裂纹 并导致工件破坏。 6-4 塑性变形后材料的组织与性能 （三）第三类内应力（点阵畸变） 它是由于材料在塑性变形中形成的大量点阵缺陷（如空 位、间隙原子、位错等）引起的，其平衡范围为几十至几百 个纳米。变形材料中储存能的绝大部分（80％以上）为点阵 畸变。 6-4 塑性变形后材料的组织与性能 一、冷变形金属在加热时的组织结构与性能变化 （一）显微组织的变化 6-5 回复与再结晶 T1 T2 T3 T4 冷变形金属加热时显微组织变化 * * 第六章 材料的塑性变形与再结晶 在外力作用下，材料将发生变形：外力较小时，发生 弹性变形；当外力较大时，将发生塑性变形，即产生不可 逆的永久变形；当外力过大时，就会发生断裂。 在实际生产中，有的利用材料的塑性变形进行固态成 形，如