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1、第2章第3节金属的塑性加工第1页，共19页，编辑于2022年，星期一金属塑性加工的主要方法金属塑性加工的主要方法第2页，共19页，编辑于2022年，星期一一、金属的塑性变形一、金属的塑性变形 单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形 塑性变形只有切应力作用下才能发生塑性变形只有切应力作用下才能发生塑性变形只有切应力作用下才能发生塑性变形只有切应力作用下才能发生 单晶体的塑性变形变形方式有两种，单晶体的塑性变形变形方式有两种，单晶体的塑性变形变形方式有两种，单晶体的塑性变形变形方式有两种，也就是滑移和孪生也就是滑移和孪生也就是滑移和孪生也就是滑移和孪生 滑移滑移滑移滑移 晶体的一部分沿一定晶面和晶晶体的
2、一部分沿一定晶面和晶晶体的一部分沿一定晶面和晶晶体的一部分沿一定晶面和晶 向相对于另一部分发生滑动位向相对于另一部分发生滑动位向相对于另一部分发生滑动位向相对于另一部分发生滑动位 移的现象称为滑移。移的现象称为滑移。移的现象称为滑移。移的现象称为滑移。滑移带滑移带滑移带滑移带 滑移系滑移系滑移系滑移系 滑移的临界切应力滑移的临界切应力滑移的临界切应力滑移的临界切应力 滑移时晶面的转动滑移时晶面的转动滑移时晶面的转动滑移时晶面的转动 滑移机理滑移机理滑移机理滑移机理 第3页，共19页，编辑于2022年，星期一第4页，共19页，编辑于2022年，星期一第5页，共19页，编辑于2022年，星期一单晶
3、体的塑性变形单晶体的塑性变形孪生孪生 是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向，是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向，相对于另一部分所发生的切变。相对于另一部分所发生的切变。发生孪生的部分称为孪晶或孪生带，沿其发生孪生的部分称为孪晶或孪生带，沿其发生孪生的晶面称为孪生面。发生孪生的晶面称为孪生面。孪生与滑移的主要区别：孪生与滑移的主要区别：孪生：晶格切变孪生：晶格切变孪生：晶格切变孪生：晶格切变 使结构位向改变使结构位向改变使结构位向改变使结构位向改变，使变形部分与未，使变形部分与未，使变形部分与未，使变形部分与未变形部分呈镜面对称。滑移：变形部分呈镜面对称。滑移：变形部分呈镜面对称。滑移：变形部分呈镜面
4、对称。滑移：不引起晶格位向改变不引起晶格位向改变不引起晶格位向改变不引起晶格位向改变。相对位移量相对位移量相对位移量相对位移量，孪生小于一个原子间距；滑移为原子间，孪生小于一个原子间距；滑移为原子间，孪生小于一个原子间距；滑移为原子间，孪生小于一个原子间距；滑移为原子间距的整数倍。距的整数倍。距的整数倍。距的整数倍。孪生所需的孪生所需的孪生所需的孪生所需的切应力切应力切应力切应力比滑移大的多；孪生变形速度极快。比滑移大的多；孪生变形速度极快。比滑移大的多；孪生变形速度极快。比滑移大的多；孪生变形速度极快。第6页，共19页，编辑于2022年，星期一一、金属的塑性变形一、金属的塑性变形多晶体的塑性
5、变形多晶体的塑性变形 晶界和晶粒位向对塑性变形的影响晶界和晶粒位向对塑性变形的影响 晶界的影响晶界的影响晶界的影响晶界的影响 晶粒位向的影响晶粒位向的影响晶粒位向的影响晶粒位向的影响 多晶体塑性变形的特点多晶体塑性变形的特点 各晶粒的滑移是不等时的各晶粒的滑移是不等时的各晶粒的滑移是不等时的各晶粒的滑移是不等时的 塑性变形时晶粒间相互协调和配合塑性变形时晶粒间相互协调和配合塑性变形时晶粒间相互协调和配合塑性变形时晶粒间相互协调和配合 只有多个滑移系才能保证变形的连续性只有多个滑移系才能保证变形的连续性只有多个滑移系才能保证变形的连续性只有多个滑移系才能保证变形的连续性 多晶体变形是不均匀的多晶
6、体变形是不均匀的多晶体变形是不均匀的多晶体变形是不均匀的 多晶体比单晶体有较高的塑性变形抗力多晶体比单晶体有较高的塑性变形抗力多晶体比单晶体有较高的塑性变形抗力多晶体比单晶体有较高的塑性变形抗力 第7页，共19页，编辑于2022年，星期一二、合金的塑性变形二、合金的塑性变形 单相固溶体塑性变形与固溶强化单相固溶体塑性变形与固溶强化在溶解度范围内，溶质元素含量越高，则强在溶解度范围内，溶质元素含量越高，则强化效果越大。化效果越大。溶质和溶剂原子的半径相差越大，造成的晶溶质和溶剂原子的半径相差越大，造成的晶格畸变也越大，则强化效果越高。格畸变也越大，则强化效果越高。间隙式固溶体的强化效果明显大于置
7、换式固间隙式固溶体的强化效果明显大于置换式固溶体的强化效果。溶体的强化效果。溶质原子和溶剂原子的价电子数目相差越大，溶质原子和溶剂原子的价电子数目相差越大，其强化效果越明显。其强化效果越明显。第8页，共19页，编辑于2022年，星期一二、合金的塑性变形二、合金的塑性变形多相合金的塑性变形与弥散强化多相合金的塑性变形与弥散强化 第二相以连续网状分布在晶界上第二相以连续网状分布在晶界上 第二相在基体晶粒内呈层片状分布第二相在基体晶粒内呈层片状分布 第二相以弥散的质点第二相以弥散的质点(或粒状或粒状)分布在晶内分布在晶内第9页，共19页，编辑于2022年，星期一三、塑性变形对组织和性能的影响三、塑性
8、变形对组织和性能的影响 塑性变形对组织结构的影响塑性变形对组织结构的影响 晶粒变形晶粒变形 亚结构形成亚结构形成 形变织构的产生形变织构的产生 第10页，共19页，编辑于2022年，星期一三、塑性变形对组织和性能的影响三、塑性变形对组织和性能的影响塑性变形对性能的影响塑性变形对性能的影响 加工硬化加工硬化 金属材料在塑性变形过程中，随变形量的增加，强金属材料在塑性变形过程中，随变形量的增加，强金属材料在塑性变形过程中，随变形量的增加，强金属材料在塑性变形过程中，随变形量的增加，强度和硬度不断上升，而塑性和韧性不断下降，这一度和硬度不断上升，而塑性和韧性不断下降，这一度和硬度不断上升，而塑性和韧
9、性不断下降，这一度和硬度不断上升，而塑性和韧性不断下降，这一现象称为加工硬化。现象称为加工硬化。现象称为加工硬化。现象称为加工硬化。物理、化学性能的变化物理、化学性能的变化 残余内应力残余内应力 第一类内应力，也称宏观应力。第一类内应力，也称宏观应力。第一类内应力，也称宏观应力。第一类内应力，也称宏观应力。第二类内应力，也称微观内应力。第二类内应力，也称微观内应力。第二类内应力，也称微观内应力。第二类内应力，也称微观内应力。第三类内应力，也称超微观应力。第三类内应力，也称超微观应力。第三类内应力，也称超微观应力。第三类内应力，也称超微观应力。第11页，共19页，编辑于2022年，星期一四四 塑
10、性变形后金属加热时组织与性能的变化塑性变形后金属加热时组织与性能的变化回复回复 第一阶段第一阶段0-0-1 1，显微组织无变化，晶粒，显微组织无变化，晶粒仍是冷变形后的纤维状，称为回复阶段。仍是冷变形后的纤维状，称为回复阶段。第12页，共19页，编辑于2022年，星期一四四 塑性变形后金属加热时组织与性能的变化塑性变形后金属加热时组织与性能的变化再结晶再结晶 第13页，共19页，编辑于2022年，星期一四四 塑性变形后金属加热时组织与性能的变化塑性变形后金属加热时组织与性能的变化再结晶温度及其影响因素再结晶温度及其影响因素 T T再再(0.35(0.350.45)T熔熔熔熔 影响再结晶温度的主
11、要因素有以下几点影响再结晶温度的主要因素有以下几点金属的纯度金属的纯度 金属的变形度金属的变形度加热速度和加热保温时间加热速度和加热保温时间 再结晶后的晶粒大小再结晶后的晶粒大小 加热温度和保温时间的影响加热温度和保温时间的影响 预变形度的影响预变形度的影响 临界变形度临界变形度临界变形度临界变形度 第14页，共19页，编辑于2022年，星期一五、金属的热加工五、金属的热加工 热加工和冷加工的区别热加工和冷加工的区别 热加工对金属组织和性能的影响热加工对金属组织和性能的影响 消除铸态组织缺陷消除铸态组织缺陷 细化晶粒细化晶粒 形成锻造流线形成锻造流线 形成带状组织形成带状组织 第15页，共19页，编辑于2022年，星期一第16页，共19页，编辑于2022年，星期一第17页，共19页，编辑于2022年，星期一第18页，共19页，编辑于2022年，星期一第19页，共19页，编辑于2022年，星期一