金属材料的塑性变形课件.ppt

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1、第三章金属材料的塑性变形3.1单晶体和多晶体的塑性变形一.单晶体的塑性变形主要方式是滑移(一)滑移模型在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分，沿一定晶面和晶向，发生相对滑动80(二)滑移系一个滑移面和其上一个滑移方向构成一个滑移系滑移面密排面,滑移方向密排方向1.体心立方2.面心立方3.密排六方滑移面:滑移方向:滑移系:4312133621281滑移系数目愈多，金属的塑性愈好，特别是其中的滑移方向作用更大面心立方金属(铜、铝等)塑性>体心立方金属(铁、钼等)塑性>密排六方方金属(锌等)塑性(三)刚性滑移模型与实际的差异理想晶体滑移(刚性)所需临界切应力远大于实测值(四)位错运

2、动晶体靠位错运动实现滑移，所需临界切应力很小，与实测值相符82二.多晶体金属塑性变形特点多晶体存在晶界与晶粒间位向(一)晶粒取向对塑性变形的影响各晶粒间变形不一致，产生相互牵制，需相互协调1.具不均匀性(1)晶内与晶界不均匀(2)晶粒之间不均匀2.产生强化作用83(二)晶界对塑性变形的影响起强化作用(1)晶界阻碍位错运动(2)晶界较晶内难变形(三)细晶强化晶粒细：(1)晶界多(2)晶粒数目多1.室温强度提高2.细晶粒的变形均匀，韧性好随晶粒细化，金属的强度、韧度均提高843.2金属的形变强化一.形变强化现象(一)现象随冷塑性变形量增加,金属的强度、硬度提高,而塑性、韧性下降也称加

3、工硬化或冷作硬化(二)实际意义1.大幅度提高金属材料强度，尤其是对纯金属及不可热处理强化的金属材料2.进行冷拉、冷冲压等冷变形成形加工的重要基础3.提高零件使用安全性85(三)局限塑性下降给继续变形带来困难，需中间退火冷塑性变形还会使金属的电阻增大，抗蚀性下降二.塑性变形后金属的组织结构变化(一)晶粒“碎化”,位错、亚晶粒增多(二)晶粒拉长，出现纤维状组织造成各向异性86三.塑性变形产生的残余应力指外力去除后，仍残存于金属材料内的应力由金属内部变形不均匀与晶格畸变造成(一)残余应力类型1.宏观残余应力(第一类残余应力)金属各部分之间形变不均匀造成2.微观内应力(第二类残余应力各晶

4、粒或亚晶粒之间形变不均匀造成3.晶格畸变残余应力(第三类残余应力)晶体缺陷增加造成87(二)残余应力的危害1.降低工件乘载能力2.使工件尺寸、形状发生变化，甚至破坏3.降低工件耐抗蚀性采用热处理消除883.3塑变金属加热时组织性能的变化不稳定稳定高能状态低能状态一.回复加热温度较低保留加工硬化效果的同时：(1)降低冷变形工件残余应力,稳定尺寸(2)提高冷变形工件导电性与抗蚀性纤维组织无明显变化内应力显著下降电阻下降，抗蚀性提高加工硬化效果基本保留89二.再结晶加热温度足够高纯金属：T再≈0.4T熔T再称再结晶温度纤维组织转变为细小均匀新等轴晶粒内应力消除加工硬化效应消失,(再结晶

5、软化)使加工硬化金属发生再结晶软化，以利继续变形90三.晶粒长大继续升高温度四.冷变形和热变形(一)冷变形T再以下温度进行的变形特点：变形过程中只有加工硬化，无再结晶(变形抗力加大，塑性下降，变形能力小)变形后具加工硬化的纤维组织应用：获较高强度、硬度、精度的制品，但变形量不宜过大，以免破裂91(二)热变形T再以上温度进行的变形特点：变形过程中，加工硬化不断被再结晶软化抵消(变形抗力小，塑性好，变形能力大)变形后，具软化的再结晶组织，无加工硬化痕迹应用：1.金属材料的塑性加工成形，改善组织和性能2.铸锭组织细化、致密化，使力学性能提高，尤其是塑性与韧性92五.流线组织及其应用热变

6、形纤维组织称“流线(一)流线组织的形成非金属夹杂物沿变形流动方向破碎和拉长，呈纤维状，同时进行的再结晶不能改变这一状况变形程度愈大，流线愈明显(二)流线组织的性能特点各向异性：沿流线方向的强度、塑性、韧性高于垂直流线方向93(三)流线组织的利用流线不能通过热处理消除，只能通过热变形改变方向与分布，故应予以利用尽量使工件的流线方向与拉应力一致，与切应力垂直，最好沿工件轮廓连续分布，尽量不被切断锻造成形获得的流线分布较合理，故重要件采用锻造生产94(四)与冷变形纤维组织的区别流线是目视组织，显微组织是再结晶组织冷变形显微组织是纤维状组织953.4塑性加工性能及影响因素一.塑性加工性能

7、及其指标(一)塑性加工性能也称可锻性指金属材料经受塑性加工成形获得优质零件的难易程度表明是否适宜塑性加工成形(二)衡量指标1.塑性变形程度2.变形抗力变形中消耗的能量(金属变形过程中抵抗外力的能力)塑性，变形抗力，塑性加工性能96二.塑性加工性能的影响因素(一)金属的本质1.化学成分如碳、合金元素种类及含量2.组织如单相与多相、粗晶粒与细晶粒等(二)变形条件1.变形温度(1)变形温度的作用温度，塑性,变形抗力,塑性加工性能钢加热成为单相A状态，塑性好，适宜塑性变形97(2)变形温