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1、金属的塑性变形与再结晶本讲稿第一页，共十三页1、滑移原理（1）正应力作用下，试样发生弹性伸长并在足够大时发生断裂。切应力能使试样发生弹性歪扭，当增大到一定值时，则一定晶面两侧的两部分晶体产生相对移动。（2）如果除去外力，晶格的弹性歪扭随之消失，而滑移到新位置的原子已经不能回到原来地位置，在新的位置上处于平衡状态。（3）以上原因使得晶体产生微量的塑性变形，许多晶面滑移的总和，就产生了宏观的塑性变形。本讲稿第二页，共十三页2、滑移特点：（1）滑移总是沿晶体中原子排列最紧密的晶面和晶向进行（原子结合力强，其面间距大，晶面间结合力弱，滑移阻力小。同理，晶向阻力也小）。（2）三种典型金属晶格的滑移面和滑
2、移方向是不一样的，它们的数量也是不同的。（如下图）本讲稿第三页，共十三页（3）滑移面和滑移方向是原子密排面和密排方向。(4)面心立方晶格中滑移面是111晶面族,共有4个不同方位的晶面；滑移方向是110晶向族，每个111晶面有3个 110晶向。体心立方晶格中滑移面是110晶面族，共有6个晶面；滑移方向是111晶向族，每个110晶面有2个 111晶向。（5）面心立方晶格和体心立方晶格都有12个滑移系。由于滑移方向对滑移影响比滑移面较大，所以面心立方晶格的塑性好。（6）滑移是晶体间的相对运动，不引起晶格类型的变化，滑移是通过滑移面的位错运动逐步实现的滑移是通过滑移面的位错运动逐步实现的。本讲稿第四页
3、，共十三页本讲稿第五页，共十三页（二）孪生：晶体的一部分沿一定的晶面（孪生面）和晶向（孪生方向）进行剪切变形的现象。密排六方金属常以孪生方式变形；体心立方金属只有在低温拉伸或受到冲击载荷时才发生孪生变形；面心立方金属容易滑移变形一般不发生孪生变形。本讲稿第六页，共十三页二、多晶体的塑性变形（一）晶界及晶粒取向的影响1、晶界处原子排列紊乱，滑移抗力大。2、各个晶粒的位向不同，将使得各个晶粒的变形有先有后。但是，只有各个晶粒相互协调才能变形。（二）晶粒大小对变形的影响 金属晶粒越小，单位体积中的晶界面积越大，并且不同位向的晶粒越多，因而金属的塑性变形抗力越大，金属的强度也就越高。本讲稿第七页，共十
4、三页三、塑性变形后金属的组织与性能（一）位错密度增加，产生加工硬化加工硬化（冷作硬化）：加工硬化（冷作硬化）：金属在变形后强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象。注：塑性变形主要是通过位错实现的，主要是位错密度增加。（二）冷塑性变形引起的各向异性1、形成纤维组织 2、变形织构的产生变形织构：变形织构：晶粒位向有序化结构，称为。（三）产生残余内应力1、金属表层和心部变形不均匀宏观内应力；相邻晶粒变形不均匀微观内应力；由于位错等缺陷造成晶格畸变应力是金属主要 变形强化原因。本讲稿第八页，共十三页第二节 变形金属在加热时组织和性能的变化序言：金属经过冷变形后，内能升高，处于不稳定状态，并存在向稳定状
5、态转变的趋势。低温时这种转变不易实现，通过加热可以使变形金属的组织与性能最后趋于稳定。温度升高变形金属发生：回复回复再再结晶结晶晶晶粒长大粒长大本讲稿第九页，共十三页一、回复：加热温度较低；原子活动能力不大；变形金属的显微组织不发生显著变化；加工硬化后的强度和硬度基本不变塑性回升；残余内应力基本消除物理、化学性能基本恢复到变形前的情况。注：晶格畸变减少（位错、空位等）。二、再结晶：加热温度较高；变形金属显微组织发生显著变化；晶粒转变成均匀细小的等轴晶粒；这一过程类似结晶过程，也是通过形核和长大的方式完成的，故称为“再结晶再结晶”注：1、再结晶前后晶粒的晶格类型不变、化学成分 不变，只改变晶粒形
6、状，因此再结晶不发生相变。2、再结晶不是在恒温下进行的，而是在一定的温度范围进行。本讲稿第十页，共十三页特点：经过再结晶的金属强度、硬度下降塑性、韧性上升，所有性能回复到变形前的水平。再结晶温度主要决定于变形度。变形程度越大，晶体的缺陷越多，组织就越不稳定，再结晶温度越低本讲稿第十一页，共十三页三、再结晶后的晶粒的长大 当晶界从一个晶粒向另一个晶粒推进时，把另一晶粒中晶格的位向逐步改变成为与这个晶粒相同的位向相同的位向，于是另一个晶粒便逐步被这个晶粒“吞并”，最后合成一个大晶粒。本讲稿第十二页，共十三页第三节 金属的热变形加工一、热变形加工与冷变形加工的区别二、金属热变形加工时组织和性能的变化本讲稿第十三页，共十三页