2017年首钢杯轧钢工培训(金属学)-4塑性变形与再结晶-精选版.pptVIP

冷塑性变形的金属材料其组织处于不稳定阶段，有自发恢复到稳定状态的趋势。但在室温下，由于金属原子活动能力与范围太小，导致冷加工后的不稳定状态将得以维持而不发生变化。如果将金属加热，增加原子的活动能力，就会加速这种不稳定状态的转化，发生一系列组织结构和性能的变化，这种变化分为三个阶段： 第一阶段显微组织无变化，晶粒仍是冷变形后的纤维状，称为回复阶段； 第二阶段完全变成新的等轴晶粒，称为再结晶阶段； 第三阶段称为晶粒长大阶段。 * 1、回复 ⑴ 回复的定义 回复就是冷变形金属在加热温度较低时，通过金属中的一些点缺陷和位错的迁移，使晶格畸变逐渐降低，残余应力逐渐减小的过程。 ⑵ 组织与性能的变化 由于金属晶粒的大小和形状基本保持不变，所以，其强度、硬度、塑性和韧性基本不变，只是内应力减小，电阻率降低。 * 2、再结晶 冷变形金属加热到较高温度时，将形成一些位向与变形晶粒不同的和内部缺陷较少的等轴晶粒，这些小晶粒不断向周围的变形金属扩展长大，直到金属的冷变形组织完全消失为止，这一过程称为金属的再结晶。 变形晶粒 等轴晶粒形核 新晶粒长大 * 3、晶粒的长大 晶粒的长大是一个自发的过程。因为晶粒长大可以减小晶界的面积，降低表面能。 晶粒长大的过程实际上 是一个晶界迁移的过程，是 通过大晶粒吞并小晶粒来实 现的。 * 随着温度的升高，晶粒长大，单位面积内的晶界数量减少，强度、硬度下降，塑性和韧性先升高后下降，原因是温度刚升高时，金属组织均匀化，促使塑 性和韧性升高，但继续升温，则 晶粒粗化，导致塑性和韧性下降。 * 天将降大任于斯人也 天将降大任于斯人也 天将降大任于斯人也 天将降大任于斯人也 天将降大任于斯人也 天将降大任于斯人也 天将降大任于斯人也 天将降大任于斯人也 天将降大任于斯人也 金属的塑性变形与再结晶 * 第四讲 金属的塑性变形与再结晶 § 4- 1 金属的塑性变形 § 4- 2 回复与再结晶 * 学习指导 学习重点： 知道单晶体和多晶体的塑性变形概念；知道再结晶的基本概念，再结晶过程和对金属材料性能的影响。知道冷、热变形对金属组织和性能的影响。 学习难点： 单晶体和多晶体的塑性变形概念，再结晶的基本概念和再结晶过程对金属材料性能的影响。 * §4-1 金属的塑性变形 一、金属单晶体的塑性变形 二、金属多晶体的塑性变形 三、金属材料的冷塑性变形与加工硬化 * 一、金属单晶体的塑性变形 1、单晶体受力分析 2、金属变形的过程 3、单晶体的塑性变形方式 4、断裂 * 1、单晶体受力分析： 单晶体受力 F，可分解成垂直于晶面的正应力σN和平行于晶面的切应力 τ ；正应力只能导致金属材料断裂；切应力才能使金属材料产生塑性变形。 Z Y X σ1 σ2 σ3 σN τx τz * 2、金属变形的过程 具有一定塑性的金属材料受到外力的作用发生变形直至破坏的过程可以分成三个阶段：弹性变形阶段、塑性变形阶段和断裂。 * 3、单晶体的塑性变形方式 一般认为，金属的塑性变形是以滑移和孪生的方式进行。 滑移－在切应力的作用下，晶体的一部分沿着一定的晶面和晶向相对于另一部分发生位移的现象。 滑移 位错 * 孪生－在切应力的作用下，晶体的一部分以一定的晶面为对称面与晶体的另一部分发生了均匀的切变。 * 4、断裂 金属的断裂分为脆性断裂和延性断裂两类。 断裂方式 脆性断裂－当正应力σN大于原子间的平衡力时，晶体断裂，称为脆断。 延性断裂－当切应力很大时， 晶体在产生一定的塑性 变形后，也将被切断破 坏，称为延性断裂。 σ σ τ τ * 脆性断裂示意图 σ σ σ σ σ σ * 延性断裂示意图 τ τ τ τ τ τ * 二、金属多晶体的塑性变形 1、晶界及晶粒位向的影响 ⑴ 晶界抵抗塑性变形的能力较大。 ⑵ 多晶体中，由于各个晶粒的位向不同，若某一晶粒要发生滑移，必然要克服相邻晶粒的阻力之后才能发生滑移。 晶粒越细，晶界面积及不同位向晶粒越多，金属的塑性变形抗力就大，强度和硬度越高。 晶粒越细可能发生滑移的晶粒越多，变形可以分散在更多的晶粒内进行，故塑性、韧性越大。 * 2、多晶体的塑性变形过程 软位向：凡滑移面和滑移方向位于或接近于与外力成 45°方位的晶粒将首先发生滑移变形，这些位向称为软位向。 P P 软位向 * 硬位向：凡滑移面和滑移方向位于或接近于与外力平行或成90°方位（垂直）的晶粒将很难发生滑移变形，这