金属材料的塑性变形ppt课件.ppt

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1、重点：塑性变形对金属组织和性能的影响。难点：塑性变形的机理。5万吨水压机2.3~2.6金属的塑性变形塑性变形的目的：1、制造零件毛坯、型材；2、改善材料组织和性能。2.3.1单晶体的塑性变形外力在晶面上的分解切应力作用下的变形锌单晶的拉伸照片1、金属塑性变形的方式滑移：主导作用，占90%。孪生：辅助作用，最多占10%。2、滑移1）定义晶体中的一部分沿着一定的晶面和该面上的一定晶向，生产相对切向移动的现象。滑移线2）滑移系一个滑移面（原子排列最密的晶面）+此面上的一个滑移方向（原子排列最密的晶向）。滑移面示意图在其它条件相同时，金属晶体中滑移系愈多或

2、滑移方向愈多，该金属的塑性愈好。金属的塑性：面心立方晶格>体心立方晶格>密排六方晶格。3）滑移的条件①必要条件：晶体的滑移是在切应力作用下进行。②充分条件：τ大于临界分切应力τc。4）滑移的同时伴随着晶体的转动切应力作用下的变形和滑移面向外力方向的转动3、滑移的机理滑移是借助位错运动实现的。因此，金属塑性变形的实质是位错运动。多脚虫的爬行晶体通过位错运动产生滑移时，只在位错中心的少数原子发生移动，它们移动的距离远小于一个原子间距，因而所需临界切应力小，这种现象称作位错的易动性。刃位错的运动3、多晶体塑性变形的特点1）各晶粒变形的不同时性和不均匀性。

3、ACB（2）塑性变形的协调性；（3）塑性变形由不均匀性到均匀；（4）细晶强化：晶界对塑性变形的影响晶粒越细，强度和硬度越高。原因：晶界面积越大，位错障碍越多，塑性变形的抗力越高。晶粒大小与金属强度关系晶粒越细，其塑性和韧性越高原因：①晶粒越细→变形越均匀→应力集中小→塑性变形↑。②强度↑、塑性↑→断裂消耗的功↑→韧性↑。2.4冷变形金属对金属组织和性能的影响2.4.1对组织的影响1)形成纤维组织晶粒被拉长或压扁。工业纯铁在塑性变形前后的组织变化5%冷变形纯铝中的位错网(a)正火态(c)变形80%(b)变形40%2）形成形变织构：板织构丝织构形变织构

4、示意图各向异性导致的铜板“制耳”有无在变形量很大时，各晶粒的取向趋于一致的现象。轧制铝板的“制耳”现象3）晶粒碎化：晶粒尺寸10-2下降到10-4或10-6cm；4）位错密度增加：10(6~8)增加10(11~12)cm-2。变形20%纯铁中的位错未变形纯铁2.4.2对金属性能的影响1）呈现明显的各向异性：由于形成了纤维组织和变形织构导致金属性能具有方向性。2）产生加工硬化：随着变形量的增加，位错密度升高，导致位错缠结和定轧，对位错的滑移产生巨大的阻碍作用，可使金属的变形抗力显著升高。应用冷塑性变形与性能关系3）金属的导电性、电阻温度系数和导热性下

5、降。4）耐腐蚀性下降。5）产生大量残余应力：2.5冷变形金属在加热时组织和性能的变化冷变形金属受热后，其的组织和性能将发生一系列的变化，可分为回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。晶粒大小强度电阻率2.5.1回复1）定义是指冷变形后的金属在加热温度较低时，发生组织和性能变化的过程。2）特点①加热温度较低：T回复=（0.2~0.3）T熔点②低倍显微组织没有变化，晶粒仍为纤维状；③点缺陷的密度显著下降，而位错密度重排(多边化)；④机械性能：硬度、强度变化不大，加工硬化保留；塑性略有提高；（5）宏观内应力基本消除；（6）电导率增大；（7）应力腐蚀抗力提高。3）

6、应用：去应力退火目的：保持加工硬化状态，降低内应力，以减轻变形和翘曲。例如、冷拉钢丝卷制弹簧卷制成形；在260℃左右进行退火；目的：降低内应力并定型，而硬度、强度基本保持不变。2.5.2再结晶1）定义：冷变形后的金属在加热温度较高时，在变形组织的基体上产生新的无畸变的晶核，并迅速长大形成等轴晶粒的过程。铁素体变形80%670℃加热650℃加热冷变形量为38％的组织580ºC保温3秒后的组织580ºC保温4秒后的组织黄铜再结晶再结晶也是一个晶核形成和长大的过程，但不是相变过程，再结晶前后新旧晶粒的晶格类型和成分完全相同。冷变形奥氏体不锈钢加热时的再结

7、晶形核SEM-再结晶晶粒在原变形组织晶界上形核TEM-再结晶晶粒形核于高密度位错基体上2）特点（与回复比较）（1）加热温度较高：T再结晶=（0.35~0.4）T熔点（2）无畸变等轴晶粒取代有畸变拉长晶粒，纤维状组织消除；（3）位错密度大大下降，亚结构和织构消失；（4）机械性能硬度、强度下降，加工硬化消除塑性明显提高冷变形黄铜组织性能随温度的变化（5）内应力完全消除；（6）电导率显著增大，应力腐蚀抗力提高。3）应用：中间退火目的：消除加工硬化，恢复或提高塑性、韧性，以便进一步压力加工和切削。2.5.3晶粒长大加热温度越高，保温时间越长，金属的晶粒越粗

8、大，晶粒大小与加热温度的关系再结晶退火温度对晶粒度的影响黄铜再结晶后晶粒的长大580ºC保温8秒后的组织580ºC保温15