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* 2.1 纯金属的结晶 　2.2 合金的结晶 　　2.3 金属的塑性加工 　　　2.4 钢的热处理 　　　　2.5 钢的合金化 　　　　　2.6 表面技术 第2章 金属材料的 组织与性能控制 a 2.3.1　金属的塑性变形 　2.3.2　塑性变形后的金属在加热时组织和性能的变化 　　　2.3.3　金属材料的热加工和冷加工 2.3 金属的塑性加工 2.3.1　金属的塑性变形 1．单晶体的塑性变形 　2．多晶体的塑性变形 　　3．塑性变形对金属组织和性能的影响 1．单晶体的塑性变形 单晶体变形的基本形式 —— 弹性变形、塑性变形（滑移 和 孪生） 正应力　使晶格发生　弹性变形　或　断裂 切应力　使晶格发生　弹性歪扭　或　塑性变形 塑性变形的实质 —— 原子移动到新的稳定位置 滑移 在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分　　　　　沿一定晶面（滑移面）的一定方向（滑移方向）发生滑动。 滑移的实现 —— 借助于位错运动 刃型位错运动　动画演示 混合型位错运动　动画演示 孪生 在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面（孪生面）和晶向（孪生方向）发生切变，产生塑性变形。 黄铜中的孪晶 晶界原子排列较不规则，阻碍位错运动，使形抗力增大。 　　晶粒小 → 晶界多 → 变形抗力大 → 强度，硬度↑（细晶强化） 　　晶粒小 → 变形分散，应力集中小 → 塑性↑，韧性↑ 2．多晶体的塑性变形 3．塑性变形对金属组织和性能的影响 (1) 晶粒拉长，纤维组织 → 各向异性 (沿纤维方向的强度、塑性最大） 变形10% 100× 变形40% 100× 变形80%　纤维组织　100× 工业纯铁不同变形度的显微组织 （2）织构 绝大部分晶粒的某一位向与外力方向趋于一致，性能出现各向异性。 晶粒拉长，但未出现织构。 晶粒拉长，且出现织构。 （3）加工硬化（形变强化　——　强化材料的手段之一） 加工硬化的原因 　塑性变形 → 位错密度增加，相互缠结(亚晶界)，运动阻力加大 → 变形抗力↑ 金属在冷变形时，强度、硬度↑ ，塑性、韧性↓。 P21，图1-17 （4）残余内应力 —— 由金属内部不均匀变形引起 残余内应力的危害 　　引起零件加工过程变形、开裂。 　　耐蚀性↓ 2.3.2　塑性变形后的金属在加热时 组织和性能的变化 1．回复 2．再结晶 3．晶粒长大 1. 回复 塑性变形后的金属在低温加热时，发生回复过程（去应力退火） ： 　　位错和点缺陷大大↓，内应力显著↓ ，强度、硬度略有↓ 。 回复温度 =（0.25 ~ 0.3 ）T0 2. 再结晶 塑性变形后的金属在较高温度加热时，发生再结晶过程（再结晶退火）： 　　通过重新形核、长大，生成新的等轴晶粒，晶格类型不变。 　　加工硬化消除 —— 强度、硬度大大↓ ，塑性、韧性大大↑ 。 最低再结晶温度 TR 　　纯金属　TR =（0.4 ~ 0.35）T0 　　合金　　TR =（0.5 ~ 0.7）T0 　　　　温度单位：绝对温度( K ) 预变形度对TR的影响 再结晶后的晶粒度 加热温度 T ↑ → 晶粒直径 D↑ 预变形度的影响 3. 晶粒长大 变形80% 工业纯铁　再结晶退火 显微照片 100× 变形80% 600℃退火8小时 变形80% 400℃退火8小时 加热温度 T 和 加热时间 t ↑ → 晶界迁移、晶粒合并长大。 2.3.3　金属材料的热加工和冷加工 1．热加工对组织和性能的影响 2．冷加工对组织和性能的影响 1．热加工对组织和性能的影响 热加工 —— 在 TR 以上温度进行的变形加工， 如钢材的热锻和热轧。 热加工时，塑性变形引起的加工硬化效应随即被再结晶过程的软化作用所消除。 热加工对组织和性能的影响 1）打碎柱状晶、树枝晶，形成等轴晶，机械性能改善。 2）压合铸件中的疏松、气孔等缺陷，提高组织致密度和机械性能。 3）产生 流线 分布 —— 非金属夹杂物沿变形方向分布，引起各向异性。 锻造曲轴 切削加工曲轴 ２．冷加工对组织和性能的影响 冷加工 —— 在 TR 以下温度进行的变形加工，如低碳钢的冷拔、冷冲。 冷加工时，无再结晶过程，与前述塑性变形对组织和性能的影响相同， 如产生加工硬化等。 小结 重点要求 一般要求 1. 金属在冷加工时组织和性能的变化。 2. 金属再结晶时组织和性能的变化。 3. 加工硬化、细晶强化的概念。 1. 塑性变形的本质和滑移机理。 2. 热加工对金属组织和性能的影响。 思考题 1. 用下述三种方法制成齿轮，那一种方法较为理想？为什么？　　（1）用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；　　（2）由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；