第二章 金属塑性变形的物理基础

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1、第二章金属变形的物理基础第一节金属冷态下的塑性变形1思考1、什么是单晶体、多晶体？2、什么是晶界？3、滑移定义4、怎样确定滑移面和滑移方向2几个基本概念1、单晶体：单个的晶粒2、多晶体：有两个以上的晶粒组成。3、晶界：晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界。晶界是结构相同而取向不同晶体之间的界面。在晶界面上，原子排列从一个取向过渡到另一个取向，故晶界处原子排列处于过渡状态。4、晶界不同于晶内性质：3一、变形机理晶内变形1、滑移2、孪生晶间变形晶粒之间的相互转动和滑动注意：晶间变形的情况受温度的影响41、滑移面和

2、滑移方向的确定确定滑移面：原子排列密度最大的晶面确定滑移方向：原子排列密度最大的方向5金属的主要滑移方向、滑移面、滑移系6滑移的规律和实质规律：1、滑移系多塑性好（滑移方向比滑移面更重要）2、滑移面有温度敏感性3、切应力达到临界值实质：位错的运动和增殖72、孪生孪生的定义晶体在切应力的作用下，沿一定的晶面和一定的晶向均匀切变孪生的实质：位错的运动和增殖8总结金属以何种方式发生塑性变形的决定因素哪种方式所需的切应力更低规律：1、面心立方和体心立方的金属，一般情况下滑移所需切应力更小，以滑移方式塑性变形。只有

3、当温度较低时（100K以下），或受高速冲击载荷，金属滑移剧烈进行并受阻时，应力高度集中地地方会发生孪生变形2、密排六方金属，滑移系少，难以滑移，一般一孪生方式变形9（二）晶间变形晶间变形晶粒之间的相互转动和滑动注意：晶间变形的情况受温度的影响冷态下，晶界的强度高于晶内，塑变主要是晶内变形温度适当升高时，晶间变形才更易于发生。10二、塑性变形的特点不同时性各晶粒变形的相互协调性变形不均匀性晶粒之间、晶粒内部1112思考：晶粒大小对金属变形抗力和塑性的影响？13三、合金的塑性变形几个概念合金合金的种类合金的相

4、结构合金的组织14（一）单相固溶体合金的塑性变形变形机理位错的运动和增殖关键异类原子的存在→阻碍位错运动相关概念固溶强化溶质气团屈服效应应变时效吕德斯带15应变时效示意图16（二）多相合金的塑性变形变形机理位错的运动和增殖关键第二相的存在→多相合金塑变更加复杂分类讨论1、聚合型多相合金：第二相为较强相时，合金才能得到强化。2、弥散型多相合金：细小弥散分布的微粒可以产生显著的强化作用。不可变形的第二相粒子总可以阻碍位错的运动，强化合金。可变形的第二相粒子只有尺寸恰当的时候才会起到最好的强化效果。173、弥散

5、型两相合金相关概念沉淀强化（时效强化）弥散强化18总结合金成分的加入会阻碍位错的运动，使金属的变形抗力增加，加工硬化率有所提高，塑性有一定的下降。合金组织的变化（单相或多相）也会影响金属的塑性。聚合型多相合金：第二相为较强相时，合金才能得到强化。弥散型多相合金：细小弥散分布的微粒可以产生显著的强化作用。不可变形的第二相粒子总可以阻碍位错的运动，强化合金。可变形的第二相粒子只有尺寸恰当的时候才会起到最好的强化效果。19四、冷塑性变形对金属组织和性能的影响一、组织的变化晶粒形状的变化：趋势与金属的宏观变形一致

6、→纤维组织晶粒内部结构的变化：层错能高的金属会产生胞状亚结构晶粒位向的改变：变形后的晶粒取向趋于一致→各向异性（变形织构、“制耳”织构板材沿轧制方向和垂直轧制方向变形率40%，与轧制方向成±45°方向变形率可达75%）2021二、性能的变化（力学性能）加工硬化成因：位错交互作用，难以运动应用：强化（奥氏体钢）避免：多次塑性加工中加入退火工序22第二节金属热态下的塑性变形热塑性变形：再结晶温度以上进行的塑性变形一、塑性变形时的软化过程1、动态回复、动态再结晶2、静态回复、静态再结晶、亚动态再结晶3、回复与再

7、结晶的应用23二、热塑性变形的机理晶内滑移晶内孪生晶界滑移扩散蠕变24三、双相合金热塑性变形的特点P275个要点1、弥散型双相合金，影响基体塑性和再结晶情况。2、聚合型双相合金，两相形核几率不同，热变形时产生较大内应力和不均匀流动。3、变形程度较大时，脆性相会被打碎4、热变形时，温度高、变形速度低易于导致第二相粗大5、第二相熔点较低分布于晶界时，会发生热脆25四、热塑性变形对金属组织和性能的影响1、改善晶粒变形温度高、应变速率低、变形程度过小时，回复与再结晶后的晶粒容易粗大化合金元素的加入会增加形核几率、

8、阻碍晶界迁移，从而细化再结晶晶粒热变形不均匀导致再结晶晶粒大小不均，易出现局部粗晶现象变形程度过大且温度很高时，会出现再结晶晶粒的吞并长大（二次再结晶）26锻造温度区间的制定272、锻合内部缺陷3、打碎并改善碳化物和非金属夹杂物在钢中的分布4、形成纤维组织5、改善偏析28塑性变形过程中晶粒的变化29第三节金属的超塑性变形一、超塑性的概念和种类概念：金属和合金具有的超常的均匀变形能力。大伸长率、无颈缩、低流动应力、易成形、无加工