三金属的塑性变形与再结晶.PPTVIP

加工状态 ?b MPa ?s MPa ? (%) ψ (%) ak （J/cm2) 锻态 530 310 20 45 7 铸态 500 280 15 27 3．5 0.3%C碳钢锻态和铸态时机械性能的比较 2. 细化晶粒 在热加工过程中，变形的晶粒内部不断发生回复再结晶，已经发生再结晶的区域又不断发生变形。周而复之使晶核数目不断增加，晶粒得到细化。但热加工后金属的晶粒大小与加工温度和变形量有很大的关系。变形量小，终止加工温度过高，加工后得到的晶粒粗大；相反则得到细小晶粒。 3.形成纤维组织 在热加工过程中，钢锭中的粗大枝晶和钢锭铸态组织中的各种夹杂物，在高温下都具有一定塑性，使其沿着金属的变形流动方向伸长，形成纤维组织。宏观检验时称其为“锻造流线”。 锻造流线使金属的性能产生明显的各向异性，通常是沿流线方向的强度、塑性和韧性高，其抗剪强度低。而垂直于流线方向上，情况则正好相反 45钢的机械性能与热加工方向的关系 热加工方向 ?b MPa ?s MPa ? (%) ψ (%) ak (J/cm2) 纵向 715 470 17.5 62.8 62 横向 672 440 10.0 31.0 30 4.形成带状组织 当低碳钢中非金属杂质比较多时，在热加工后的缓慢冷却过程中，先共析铁素体可能依附于被拉长的夹杂物析出铁素体带，并将碳排到附近的奥氏体中，使奥氏体中的碳含量逐渐提高，最后转变为珠光体。结果，沿杂质富集区析出的铁素体首先形成条状，珠光体分布在条状铁素体之间，这种铁素体和珠光体沿加工变形方向成层状平行交替的条带状组织，称为带状组织 作业：书中p65 3-4；3-6；3-7；3-8. 3.形变织构 在塑性变形过程中，当金属按一定的方向变形量很大时(变形量大于70%以上)，多晶体中原来任意位向的各晶粒的取向会大致趋于一致，这种有序化结构叫作“变形织构”，又称为“择优取向”， 金属材料的加工方式不同形成不同类型的织构：拉拔时形成的织构称为丝织构，其特征是各个晶粒的某一晶向平行于拉拔方向；轧制时形成的织构称为板织构，其特征是不仅某一晶面平行于轧制平面，而且某一晶向也平行于轧制方向。 金属中存在形变织构时，具有明显的各向异性，用退火方法也难以消除。 织构的形成在多数情况下是不利的。例如用有织构的板材去冲制杯形零件时，由于板材各个方向变形能力的不同，深冲后零件的边缘不齐，会产生“制耳”现象。 在某些情况下织构也是有用的。如变压器铁芯用的硅钢片，沿100晶向最易磁化。如果用这种织构的硅钢片制作变压器和电机时，则可提高铁芯的导磁率，降低其磁滞损失，提高设备的效率。 二、冷塑性变形对金属性能的影响 1.加工硬化 加工硬化是金属在塑性变形过程中，随着亚晶粒的增多和位错密度的增加，位错间的交互作用增强，位错滑移发生困难，使金属塑性变形的抗力增大，其强度和硬度显著升高，塑性和韧性下降。也称形变强化或冷作硬化。 金属的加工硬化现象的有利之处，它可以作为一种工提高金属强度、硬度和耐磨性的重要手段之一，尤其是对一些不能用热处理强化的材料显得更为重要， 加工硬化还能使金属各部分相继发生塑性变形，使变形更加均匀 加工硬化还可以提高构件在使用过程中的安全性。 加工硬化也有不利的一面，如使材料在冷轧时的动力消耗增大，也给金属继续变形造成困难。因此，在金属的冷变形和加工过程中，必须进行中间热处理来消除加工硬化现象。 2.物理、化学性能的变化 金属的塑性变形也使金属的某些物理性能、化学性能发生变化，例如使电阻增大，耐蚀性降低等。 3.变形引起的内应力 在金属塑性变形过程中，大约有10％的能量转化为内应力而残留在金属中，使其内能增加。 这些残留于金属内部且平衡于金属内部的应力称为残余内应力。它是由于金属在外力作用下各部分发生不均匀的塑性变形而产生的。 内应力一般可分为三种类型： （1）宏观内应力(第一类内应力) 金属材料在塑性变形时，由于各部分变形不均匀，使整个工件或在较大的宏观范围内(如表层与心部)产生的残余应力。 （2）微观内应力(第二类内应力) 它是金属经冷塑性变形后，由于晶粒间或晶粒内各亚晶粒之间因变形不均匀而形成的微观内应力。 （3）晶格畸变(第三类内应力) 冷塑性变形在金属内部产生大量的位错和空位，造成晶格畸变，这种因晶格畸变而产生的残余应力叫晶格畸变应力。这类应力占内应力总量的90％左右，是存在于变形金属中主要的残余内应力。它使金属的硬度、强度升高，同时使塑性和抗腐蚀能力下降。 内应力的大小与形变条件有关。变形量大、变形不均匀、变形时温度低、变形速率大等都能使内应力增加。 内应力对金属材料性能的不良影响 第一类内应力所占比例虽然不大，但当其放置一段时间后会因其松弛或应力重新分布而引起金属自动变形，严重时会引起