变形和再结晶.ppt

金属材料的塑性变形和再结晶 第一节金属材料的塑性变形 1.滑移机理 晶体滑移的元过程—位错的运动。位错沿某一晶面逐点扫过晶体时，晶体的两部分也就沿这个晶面逐步发生了滑移。铜按照刚性滑移计算出的临界切应力是1540MPa，实际测得的临界切应力仅为1.0MPa。 2.滑移面和滑移方向 滑移面：晶体的滑移大多优先发生在原子密度最大的面上。 原子密度大的晶面，面间距也大，晶面滑移阻力小，滑移量小，所需的能量也小。 滑移方向：滑移易于优先沿原子线密度最大的晶向进行。 沿最密集方向切变一个原子间距，做功最小。 滑移系：晶体中一个可滑移的晶面和其上一个可滑移的晶向合称一个滑移系，用{ k h l } u v w 表示。 体心立方晶体 最可能发生滑移的晶面{110}，其次是{112}和{123} 最可能发生滑移的晶向111 {110}晶面族包含 6 组晶面，各有2个111滑移方向； {112}晶面族包含12组晶面，各有1个111滑移方向； {123}晶面族包含24组晶面，各有1个111滑移方向。 潜在滑移系：6?2+12?1+24?1=48，其中前12个较普遍。 3.临界分切应力 切应力分量是滑移的先决条件：一个滑移系只有当受到它所需要的一定大小的切应力时，它才能开始滑移。 面积：A/cos? 法向分力：Pcos? OS切向分力：Psin? OT切向分力：Psin?cos? 或 Pcos? OT分切应力： σ=P/A 试样横截面上的正应力 ?=cos?cos?=cos?sin?cos? 取向因子 如果?角度一定，当? =45?时， ?最大，?达到最大值 ? = 45? 是最有利于滑移的方向，称为软取向； ? 45? 都属于不利于滑移的方向； ? = 90? 根本无法滑移，称为硬取向。 4.形变过程中晶体的再取向 四、多晶体的塑性变形 2.晶界在形变中的作用 ① 晶界的切变━对形变直接贡献 ②晶界的协调作用 一方面要抑制那些易于形变的晶粒进行形变；另一方面又要促进那些不利于形变的晶粒进行形变。 ③晶界对形变的阻碍作用始终占主导地位。 五、 范性形变后金属的结构、组织和性能 1.组织和结构的变化 晶粒外形的变化 拉伸时，晶粒沿平行于拉力轴的方向伸长； 压缩时，晶粒沿垂直于压力轴的方向伸展。 晶粒内部的变化 滑移带； 孪生带； 扭折带。 位错（位错发团） 层错 结构变化 亚晶（形变亚晶） 空位、间隙原子 形变织构、择尤取向 2.性能变化 ①加工硬化 随着应变量的增加，产生进一步的应变所需的应力增大。 ②形变引起的各向异性 金属和合金多晶体经方向性的形变后，力学性能和物理性能方面都会出现各向异性现象。 各向异性的产生： 组织方向性 宏观偏析、微观偏析、异相晶粒、杂质等发生方向性分布； 结构方向性 晶粒取向转动、晶体结构择尤取向，出现织构。 ③ 其它物理性能变化 第二节变形金属在加热时组织和性能变化 金属材料发生塑性变形后，内能升高，部分原子处于非平衡状态，有自发向稳定状态转变的趋势，但是室温下，原子扩散能力低，不能实现。对其加热，原子活动能力增加，材料组织性能发生变化 发生的原因： ?金属形变后的变化； ?热力学不稳定性； 储存能主要依附于点缺陷、位错和层错等形式的缺陷而存在于晶体中。储存能的数值并不大(约几十到几百J/mol)， 一、回复 二、再结晶 再结晶驱动力：形变金属的机械储存能； 再结晶基本标志：晶核通过大角度界面迁动而长大；有形核、长大过程。 再结晶后的组织