金属及合金的塑性变形与再结晶

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1、金属经熔炼浇注成铸锭以后，通常要进行各种塑性加工，如轧制、挤压、冷拔、锻压、冲压等，以获得具有一定形状、尺寸和力学性能的型材、板材、管材或线材，以及零件毛坯或零件。主要内容：4.1金属及合金的（冷）塑性变形4.2塑性变形对金属组织和性能的影响4.3金属与合金的回复与再结晶4.4金属的热加工4.5固态金属中的扩散第四章金属及合金的塑性变形与再结晶4.1金属与合金的塑性变形4.1.1应力应变曲线和力学性能指标一、强度strength概念：强度是指金属抵抗永久变形（塑性变形）和断裂的能力。通过拉伸试验测得大小。强度判据：屈服点（屈服强

2、度s）、抗拉强度b试样按GB6397—86制分长试样L0=10d0短试样L0=5d0L0LKd0拉断前试样拉断后试样FF弹性阶段弹性极限P屈服阶段屈服极限S强化阶段强度极限B颈缩阶段4.1金属与合金的塑性变形◆屈服点概念：力不增加仍能继续伸长时的应力。用符号：s表示◆抗拉强度概念：试样拉断前所承受的最大拉应力。用符号：b表示注：s、b是设计与选材的重要依据另：e表示弹性极限。在外力作用下产生弹性变形时所承受的最大拉应力。4.1金属与合金的塑性变形二、塑性plasticity概念：在外力作用下产生永久变形而不破

3、坏的能力。判据：断后伸长率、断后断面收缩率◆断后伸长率概念：试样断后标准的伸长量与标准的百分比。其中：Lk—断后试样长度Lo—试样原始长度◆断后断面收缩率概念：断后截面处面积的最大缩减量与原始截面面积百分比。说明：伸长率和收缩率在实际应用中，一般是用表示塑性大小。、Ψ越大，材料的塑性越好。通常认为<5%脆性材料。4.1金属与合金的塑性变形4.1.2单晶体金属的塑性变形单晶体的塑变的主要形式滑移　　孪晶4.1.2单晶体金属的塑性变形滑移：在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）产生

4、相对位移，且不破坏晶体内部原子排列规律性的塑变方式。滑移线和滑移带4.1.2单晶体金属的塑性变形滑移系：一个滑移面（密排面）和其上的一个滑移方向（密排方向）组成一个滑移系。滑移系越多，晶体塑性越好。4.1.2单晶体金属的塑性变形滑移时晶体的转动和旋转拉伸时,滑移面和滑移方向趋于平行于力轴方向压缩时，滑移面逐渐趋于垂直于压力轴线。4.1.2单晶体金属的塑性变形滑移是由位错运动造成的（滑移位错机制）4.1.2单晶体金属的塑性变形孪晶：切应力作用下，晶体的一部分沿一定晶面（孪晶面）和一定的晶相（孪生方向）相对于另一部分做均匀的切变所产

5、生的变形。4.1.2单晶体金属的塑性变形4.1.2单晶体金属的塑性变形1.孪生：均匀切变；滑移：塑性变形是不均勺的。2.孪生：各晶面移动量与其离孪晶面距离成正比，相邻晶团相对移动距离通常只是原子间距的几分之一；滑移：变形时，滑移距离则是原于间距的整倍数。3.孪生：晶体变形部分的位向发生变化，并且孪晶面与未变形部分对称；滑移：晶体位向并不发生变化。4.孪生和滑移一样并不改变晶体的点阵类型。5.孪生临界分切应力值大，因此，只在很难滑移的条件下，晶体才发生孪生。滑移系少的密排六方金属，常以孪生方式变形。孪生与滑移的对比孪生变形产生的塑

6、性变形量一般不超过10％，但是孪生使晶体位向变化，从而引起滑移系取向变化，能促进滑移的发生。往往孪生与滑移交替发生，即可获得较大的塑性变形量。4.1.2单晶体金属的塑性变形1.与单晶体塑变的异同同：都主要依靠滑移异：存在不同时性，需相互协调2.塑变过程：软取向的晶粒先滑移→晶界处位错塞积→产生应力集中→相邻晶粒滑移∴滑移系数目多越有利塑变3.晶粒细化：→强度↑，且塑韧性↑4.1.3多晶体金属的塑性变形4.1.3多晶体金属的塑性变形晶粒越细，强度越高晶粒越细，强度越高(细晶强化：由下列霍尔－配奇公式可知)s=0+kd-1/2原

7、因：晶粒越细，晶界越多，位错运动的阻力越大晶粒越细，塑韧性提高晶粒越多，变形协调性均匀性提高：高塑性。细晶粒材料中，应力集中小，裂纹不易萌生；晶界多，裂纹不易传播，（不知道往哪里走），表现出高韧性。4.1.3多晶体金属的塑性变形一、单相固溶体的塑性变形1固溶体的结构：？2固溶强化（1）固溶强化：固溶体材料随溶质含量提高其强度、硬度提高而塑性、韧性下降的现象。晶格畸变，阻碍位错运动；（2）强化机制气团（缺陷之间的反应或缠结）。4.1.4合金的塑性变形4.1.4合金的塑性变形二、两相合金的塑性变形1结构：基体＋第二相。2性能：（1）

8、两相性能接近：按强度分数相加计算。（2）软基体＋硬第二相第二相网状分布于晶界（eg：二次渗碳体）；两相呈层片状分布（珠光体）；第二相呈颗粒状分布（三次渗碳体）（弥散强化）。4.1.4合金的塑性变形返回4.2塑性变形对金属组织和性能的影响一、塑性变形对金属组织结构