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1、金属的塑性变形与金属的塑性变形与再结晶再结晶第一页，本课件共有15页第四章第四章 金属的塑性变形与再结晶金属的塑性变形与再结晶金属的塑性变形金属的塑性变形塑性变形对金属组织和性能的影响塑性变形对金属组织和性能的影响合金的塑性变形与强化合金的塑性变形与强化回复与再结晶回复与再结晶金属的热加工金属的热加工金属金属的塑的塑性变性变形与形与再结再结晶晶第二页，本课件共有15页第一节第一节 金属塑性变形的实质金属塑性变形的实质 单晶体的塑性变形是位错运动的结果单晶体的塑性变形是位错运动的结果;多晶体的塑性变形是由许多个单晶体产生变形多晶体的塑性变形是由许多个单晶体产生变形的综合效果，同时晶粒之间也有滑动
2、和转动。的综合效果，同时晶粒之间也有滑动和转动。金属内部有了应力就会发生弹性变形，应力增大到金属内部有了应力就会发生弹性变形，应力增大到一定程度后就会发生塑性变形。外力去除后，弹性变一定程度后就会发生塑性变形。外力去除后，弹性变形将恢复，形将恢复，称为称为“弹复弹复”现象。现象。第三页，本课件共有15页第二节第二节 合金的塑性变形与强化合金的塑性变形与强化 1.1.单项固溶体合金的塑性变形与固溶强化单项固溶体合金的塑性变形与固溶强化 单相固溶体合金的组织与纯金属相同，因而其单相固溶体合金的组织与纯金属相同，因而其塑性变形过程也与多晶体纯金属相似塑性变形过程也与多晶体纯金属相似;由于溶质原子的存
3、在，使晶格发生畸变，从由于溶质原子的存在，使晶格发生畸变，从而使固溶体的硬度、强度提高，塑性韧性下降，而使固溶体的硬度、强度提高，塑性韧性下降，这种现象称为这种现象称为固溶强化固溶强化。第四页，本课件共有15页2.2.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 当合金的组织由多相混合物组成时，合金的塑性变形除与合当合金的组织由多相混合物组成时，合金的塑性变形除与合金基体的性质有关外，还与第二相的性质、形态、大小、数量金基体的性质有关外，还与第二相的性质、形态、大小、数量和分布有关。和分布有关。第二相可以是纯金属，也可以是固溶体或化合物第二相可以是纯金属，也可以是固溶体或化合物，工
4、业合金中的第二相多数是化合物；工业合金中的第二相多数是化合物；当第二相在晶界上呈当第二相在晶界上呈网状分布网状分布时，对合金的强度和塑性都时，对合金的强度和塑性都不利；当在晶内呈不利；当在晶内呈片状分布片状分布时，可提高强度、硬度可显著提高，时，可提高强度、硬度可显著提高，而且第二相颗粒越细，分布越均匀合金的强度、硬度越高，这种强而且第二相颗粒越细，分布越均匀合金的强度、硬度越高，这种强化方法称为弥散强化或沉淀强化。化方法称为弥散强化或沉淀强化。第五页，本课件共有15页第三节第三节 塑性变形对金属组织和性能的影响塑性变形对金属组织和性能的影响1.1.塑性变形对金属组织结构的影塑性变形对金属组织
5、结构的影响响金属发生塑金属发生塑性变形性变形外形发生变化外形发生变化内部的晶粒被内部的晶粒被拉长或压扁拉长或压扁晶粒被拉成纤维状晶粒被拉成纤维状晶界变模糊晶界变模糊第六页，本课件共有15页2.2.塑性变形对金属性能的影响塑性变形对金属性能的影响金属发生冷金属发生冷塑性变形塑性变形金属的强度、硬度提高金属的强度、硬度提高金属的塑性、韧性下降金属的塑性、韧性下降加工硬化加工硬化加工硬化的产生原因加工硬化的产生原因变形增加变形增加位错密度增加位错密度增加亚结构细化亚结构细化空位密度增加空位密度增加加工硬化是强化金属的重要手段之一，尤其对于那加工硬化是强化金属的重要手段之一，尤其对于那些不能通过热处理
6、强化的金属和合金更为重要些不能通过热处理强化的金属和合金更为重要亚晶界对位错运动有亚晶界对位错运动有阻碍作用阻碍作用由于加工硬化的存在，使已由于加工硬化的存在，使已变形部分发生硬化而停止变变形部分发生硬化而停止变形，而未变形部分开始变形，形，而未变形部分开始变形，从而使金属发生均匀塑性变从而使金属发生均匀塑性变形形第七页，本课件共有15页3.3.残余内应力残余内应力内应力内应力平衡于金属内部的应力平衡于金属内部的应力金属在外力作金属在外力作用下，内部变用下，内部变形不均匀而引形不均匀而引起的起的内内应应力力宏观内应力宏观内应力平衡于金属表面与心部之间平衡于金属表面与心部之间微观内应力微观内应力
7、平衡于晶粒之间或晶粒内不同区域平衡于晶粒之间或晶粒内不同区域之间之间畸变应力畸变应力由晶格缺陷引起的由晶格缺陷引起的使金属强化使金属强化的主要原因的主要原因内应力的存在内应力的存在降低金属的耐蚀性降低金属的耐蚀性引起零件在加工、淬火过程中的变形和开裂引起零件在加工、淬火过程中的变形和开裂 金属在塑性变形后，通常要进行退火处理，以消金属在塑性变形后，通常要进行退火处理，以消除或降低内应力除或降低内应力第八页，本课件共有15页第四节第四节 回复与再结晶回复与再结晶1.1.冷变形在加热时的组织和性能的变化冷变形在加热时的组织和性能的变化金属冷塑金属冷塑性变形后性变形后组织处于不稳组织处于不稳定状态定
8、状态自发恢复变形前组自发恢复变形前组织状态的倾向织状态的倾向1 1）回）回 复复定定 义义在加热温度较低时，由于金属中点缺陷及位错在加热温度较低时，由于金属中点缺陷及位错的近距离迁移而引起的晶内某些变化的近距离迁移而引起的晶内某些变化特特 点点组织变化不明显，强度、硬度略有下降，塑性略组织变化不明显，强度、硬度略有下降，塑性略有提高；但内应力、电阻率等显著下降有提高；但内应力、电阻率等显著下降工业上利用回复现象将冷变形金属低温加热，既稳定组织工业上利用回复现象将冷变形金属低温加热，既稳定组织有保留了加工硬化，这种热处理方法称为去应力退火有保留了加工硬化，这种热处理方法称为去应力退火第九页，本课
9、件共有15页2 2）再）再 结结 晶晶定定 义义冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程冷塑性变形金属冷塑性变形金属加加 热热原子活动能力增大原子活动能力增大晶粒的形状晶粒的形状发生变化发生变化特特 点点 再结晶也是一个晶核形成和长大的过程再结晶也是一个晶核形成和长大的过程 再结晶前后晶粒的晶格类型和成分完全相同再结晶前后晶粒的晶格类型和成分完全相同 金属的强度、硬度下降，韧性提高，加工硬化消失金属的强度、硬度下降，韧性提高，加工硬化消失第十页，本课件共有15页第十一页，本课件共有15页2.2.再结晶温度再结晶温度定定 义义发生再结晶的最低温度发生再结晶的最低温
10、度再结晶在一再结晶在一个温度范围个温度范围内完成内完成提高加热温度会使再结晶推迟到较高温度发生提高加热温度会使再结晶推迟到较高温度发生延长保温时间，会使原子扩散充分，再结晶温度降低延长保温时间，会使原子扩散充分，再结晶温度降低第十二页，本课件共有15页第五节第五节 金属的热加工金属的热加工1.1.冷热加工的区别冷热加工的区别冷变形：冷变形：金属在再结晶温度以下的变形金属在再结晶温度以下的变形 金属在变形过程中无再结晶现象，变形后的金属具有冷变金属在变形过程中无再结晶现象，变形后的金属具有冷变形强化现象；形强化现象；冷变形的变形程度不宜过大，否则发生破裂；冷变形的变形程度不宜过大，否则发生破裂；
11、冷变形使金属获得较高的强度、硬度和低粗糙度值冷变形使金属获得较高的强度、硬度和低粗糙度值冷变形的特点冷变形的特点第十三页，本课件共有15页 热加工所产生的加工硬化很快被再结晶产生的软化所抵消，热加工所产生的加工硬化很快被再结晶产生的软化所抵消，因而热加工不会带来加工硬化的效果因而热加工不会带来加工硬化的效果热变形的特点热变形的特点:热变形：热变形：金属在再结晶温度以上的变形金属在再结晶温度以上的变形 变形后，金属具有再结晶组织、而无冷变形强化痕迹；变形后，金属具有再结晶组织、而无冷变形强化痕迹；在热变形的情况下，可以以较小的功达到较大的变形；在热变形的情况下，可以以较小的功达到较大的变形；获得具有高性能的细晶粒再结晶组织。获得具有高性能的细晶粒再结晶组织。第十四页，本课件共有15页2.2.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 消除铸态金属中的缺陷消除铸态金属中的缺陷 形成热加工流线形成热加工流线第十五页，本课件共有15页