金属材料的塑性变形.pptVIP

3．3塑性变形金属在加热时组织和性能的变化凡是经过塑性变形后的金属皆具有一种自发恢复到原来组织状态的倾向。不过，在室温下，由于金属中的原子扩散能力不足，这种不稳定状态能维持相当时间而不发生明显的变化。3.3.1回复01加工硬化后的金属，在加热到一定温度后，原子获得热能，使原子得以恢复正常排列，消除了晶格扭曲，可使加工硬化得到部分消除。这一过程称为回复。02T回=（）T熔03T回、T熔——以热力学温度表示的金属回复温度和熔化温度。04010203043.3.2再结晶T再=0.4T熔当温度继续升高到该金属熔点热力学温度的0.4倍时，金属原子获得更多的热能，则开始以某些碎晶或杂质为核心结晶成新晶粒，从而消除了残余应力和加工硬化现象。这个过程称为再结晶。T再——以热力学温度表示的金属最低再结晶温度。05当金属在高温下受力变形时，加工硬化和再结晶过程同时存在。由于变形中的加工硬化随时都被再结晶过程所消除，所以变形后没有加工硬化现象。3.3.3晶粒长大塑性变形的金属经再结晶后，得到细小均匀的等轴晶粒。但如继续升高温度或延长保温时间，则再结晶后形成的新晶粒又会逐渐长大。晶粒长大是一个自发过程，因为它可使晶界减少，晶界表面能量降低，使组织处于更稳定的状态。晶粒长大实质上是一个晶粒的边界向另一个晶粒中迁移，把另一个晶粒中晶格的位向逐步改变成为与这个晶粒相同的位向，于是另一个晶粒便逐步被这个晶粒吞并而成一个大晶粒。第3章金属材料的塑性变形金属材料经塑性变形后，内部组织会发生很大变化，使金属的性能得到改善和提高。3.1.1单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形主要通过滑移和孪生两种方式进行。滑移：金属塑性变形最常见的方式就是滑移。晶体在切应力的作用下，一部分沿一定的晶面（亦称滑移面）和晶向（也称滑移方向）相对于另一部分产生滑移。3．1单晶体和多晶体的塑性变形实际上，单晶体的滑移变形除了晶体内两部分彼此以刚性的整体相对滑移外，晶体内部的各种缺陷（尤其是位错）的运动更容易产生滑移，而且位错运动所需切应力远远小于刚性的整体滑移所需的切应力。当位错运动到晶体表面时，晶体就产生了塑性变形。滑移的实现——借助于位错运动金属晶体的滑移遵循一定的规律。当金属晶体发生滑移时，原子移动的距离是晶格常数的整数倍，所以滑移后仍然可以保持晶体结构的完整性，滑移后晶体结构的取向也没有发生变化。由于金属晶体中各类晶面和晶向的原子密度并不相等，各类晶面之间距离和不同晶向的原子之间距离也不相等，所以当外应力或分切应力一定时，金属晶体必定会以晶面间距较大即晶面之间结合力较小的最密排面作为滑移面进行滑移。反之，原子密度小的晶面，由于面间距离小，即晶面之间的结合力甚强而难于进行滑移。同理，滑移方向一般也是金属晶体中的最密排方向。01将滑移面和滑移方向的组合数（即两者的乘积）称为滑移系。02金属的晶体结构不仅会影响滑移的临界分切应力的大小，还会对滑移系的多少产生影响。这两个因素都与金属的塑性直接有关。所以常见的金属中，面心立方金属塑性较好，体心立方金属塑性稍差，密排六方金属塑性更差。03孪生晶体变形的另一种方式是孪生。孪生变形是在切应力作用下，晶体的一部分对应于一定的晶面（孪晶面）沿一定方向进行的相对移动。原子移动的距离与原子离开孪晶面的距离成正比，每个相邻原子间的位移只有一个原子间距的几分之一，但许多层晶面累积起来的位移便可形成比原子间距大许多的变形。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3.1.2多晶体金属塑性变形的特点晶粒取向对塑性变形的影响多晶体中各个晶粒的取向不同，在大小和方向一定的外力作用下，各个晶粒中沿一定滑移面和一定滑移方向上的分切应力并不相等，因此在某些取向合适的晶粒中，分切应力有可能先满足滑移的临界应力条件而产生位错运动，这些晶粒的取向称为软位向。另一些晶粒由于取向的原因可能还不符合发生滑移的临界应力条件而不会发生位错运动，这些晶粒的取向称为硬位向。在外力作用下，金属中处于软位向的晶粒中的位错首先发生滑移运动，但这些晶粒变形到一定程度后就会受到处于硬位向、尚未发生变形的晶粒的阻碍，只有当外力进一步增加才能使处于硬位向的晶粒也满足滑移的临界应力条件，产生位错运动从而出现均匀的塑性变形。所以在多晶体金属中，由于各个晶粒取向不同，一方面使塑性变形表现出很大的不均匀性，另一方面也会产生强化作用。同时，在多晶体金属中，当各个取向不同的晶粒都满足临界应力条件后，每个晶粒既要沿各自的滑移面和滑移方向滑移，又要保持多晶体金属的结构连续性，所以实际的滑移变形过程比单晶体金属复杂、困