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《第2章 金属材料组织和性能的控制3》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、2.3 金属的塑性加工2.3.1金属的塑性变形概述金属材料通过冶炼、铸造，获得铸锭后，可通过塑性加工获得型材、板材、管材或线材，以及零件毛坯或零件。塑性加工:锻造、轧制、挤压、拉拔、冲压塑性加工方法示意图塑性加工时，金属产生塑性变形，对金属的组织结构和性能会产生重要的影响。问题1：塑性变形对金属的组织结构和性能有什么重要影响？问题2：塑性变形后的金属再加热时组织结构和性能有什么变化？一、单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形基本方式有2种：滑移孪生1.滑移晶体在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面(滑移面)上的一定方向(滑移方向)相对于另一部分发生滑动叫滑移。滑移（2）滑移是晶体内部位错
2、运动的结果。滑移特点（1）滑移只能在切应力作用下才会发生。滑移临界切应力产生滑移的最小切应力。钨、钼、铁的滑移临界切应力比铜、铝的要大。（3）总变形量是滑移方向上的原子间距的整数倍。滑移在表面形成滑移带。滑移带观察金属三种常见晶格的滑移系1×3=34×3=126×2=12滑移系3个<110> 3个<111> 2个每个滑移面上的滑移方向{0001} 1个{111} 4个{110} 6个滑移面密排六方晶格面心立方晶格体心立方晶格晶格滑移系：由一个滑移面与其上的一个滑移方向组成。（4）滑移沿着晶体中密排面和其上密排方向进行。密排面、密排方向上原子排列紧密，结合力强。密排面是滑移面，密排方向是
3、滑移方向。老师提示滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性就越好。滑移方向对滑移所起的作用比滑移面作用大。面心立方晶格金属比体心立方晶格金属的塑性更好。（5）滑移时晶体发生转动。2.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)发生切变的变形过程叫孪生。发生切变后位向改变的一部分晶体称为孪晶。孪晶与未变形部分晶体原子分布对称。孪生所需的临界切应力比滑移的大得多。孪生只在滑移很难进行的情况下才发生。滑移系较少的密排六方晶格金属如镁、锌、镉等,容易发生孪生。体心立方晶格金属（如铁）在低温或受冲击时才发生孪生。二、多晶体的塑性变形工程上使用的金属绝大部分
4、是多晶体。多晶体中每个晶粒的变形基本方式与单晶体相同。多晶体材料中，各个晶粒位向不同，存在许多晶界，变形要复杂得多。多晶体的塑性变形1.晶界阻碍位错运动晶界上原子排列不很规则,阻碍位错的运动,使变形抗力增大。金属晶粒越细，晶界越多，变形抗力越大，金属的强度就越大。2.晶粒分批逐步变形软位向晶粒的滑移面和滑移方向接近于最大切应力方向。硬位向晶粒的滑移面和滑移方向与最大切应力方向相差较大。老师提示细晶强化是金属的一种很重要的强韧化手段。滑移时，软位向晶粒先开始，硬位向晶粒后滑移。变形分散在材料各处。晶粒越细，变形越分散，减少了应力集中，推迟裂纹形成和发展，金属塑性提高。晶粒细，金属的强度高
5、，塑性好，断裂时需要消耗较大的功，因而韧性好。三、塑性变形对金属组织和性能的影响☆老师提示：重点内容1.塑性变形对金属组织结构的影响（1）晶粒发生变形晶粒沿形变方向被拉长或压扁。变形量很大时,晶粒变成细条状(拉伸时),金属中的夹杂物也被拉长,形成纤维组织。变形前变形后（2）亚晶粒形成金属经大的塑性变形时,位错密度增大,大量位错堆积在局部地区,相互缠结,形成不均匀的分布,使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块,产生亚晶粒。金属经变形后的亚晶粒（3）形变织构产生金属塑性变形到很大程度(70%以上)时,由于晶粒发生转动,使各晶粒的位向趋近于一致，这种结构叫做形变织构。形变织构示意图●丝织构各晶
6、粒的一定晶向平行于拉拔方向。低碳钢经大变形量冷拔后,其<100>平行于拔丝方向;●板织构各晶粒的一定晶面和晶向平行于轧制方向。低碳钢的板织构为{001}<110>。2.塑性变形对金属性能的影响（1）加工硬化金属发生塑性变形,随变形度增大,金属的强度和硬度显著升高,塑性和韧性明显下降。这种现象称为加工硬化，也叫形变强化。工程应用：在生产中可通过冷轧、冷拔提高钢板或钢丝的强度。产生加工硬化的原因:塑性变形时,位错密度增加,位错间的交互作用增强,相互缠结,位错运动阻力增大,塑性变形抗力提高。同时晶粒破碎细化,强度提高。加工硬化（2）产生各向异性纤维组织和形变织构的形成,使金属的性能产生各向异
7、性。沿纤维方向的强度和塑性高于垂直方向。各向异性有织构的板材冲制筒形零件时,由于各方向上塑性差别很大,零件的边缘出现“制耳”。因形变织构造成深冲制品的制耳示意图在某些情况下,织构的各向异性有用。制造变压器铁芯的硅钢片,沿<100>方向最易磁化,采用这种织构可使铁损减小,变压器的效率大大提高。（3）物理、化学性能变化塑性变形可影响金属的物理、化学性能。电阻增大,耐腐性降低。残余内应力使金属的耐蚀性降低，较大时使零件变形或开裂。（4）产生残余内应力
