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1、金属学第七章金属的塑金属学第七章金属的塑性变形与再结晶性变形与再结晶第1页，此课件共58页哦1 金属的塑性变形特性 n n一、什么是塑性变形一、什么是塑性变形 n n二、金属单晶体的塑性变形二、金属单晶体的塑性变形n n三、多晶体金属的塑性变形三、多晶体金属的塑性变形 n n四、合金体的塑性变形四、合金体的塑性变形返回第2页，此课件共58页哦一、塑性变形n n金属或合金在外力作用下，都能或多或少地发生变金属或合金在外力作用下，都能或多或少地发生变金属或合金在外力作用下，都能或多或少地发生变金属或合金在外力作用下，都能或多或少地发生变形，去除外力后，永远残留的那部分变形叫塑性变形，去除外力后，永
2、远残留的那部分变形叫塑性变形，去除外力后，永远残留的那部分变形叫塑性变形，去除外力后，永远残留的那部分变形叫塑性变形。形。形。形。n n生产中常利用塑性变形对金属材料进行压力加工。生产中常利用塑性变形对金属材料进行压力加工。n n金属的塑性变形可分为：金属的塑性变形可分为：冷塑性变形和热塑性变形。冷塑性变形和热塑性变形。冷塑性变形和热塑性变形。冷塑性变形和热塑性变形。返回第3页，此课件共58页哦一、塑性变形n n压力加工方法示意图压力加工方法示意图图图图图7-1 7-1 压力加工方法示意图压力加工方法示意图压力加工方法示意图压力加工方法示意图返回第4页，此课件共58页哦n noe段：弹性变形阶
3、段；段：弹性变形阶段；n nes段段：屈服阶段；：屈服阶段；n nsb段：均匀塑性变形阶段：均匀塑性变形阶段，是强化阶段。段，是强化阶段。n nb点点：形成了：形成了“缩颈缩颈”。n nbk段：非均匀变形阶段，段：非均匀变形阶段，承载下降，到承载下降，到k点断裂。点断裂。l F 图7-2 拉 伸 曲 线 应力-应变曲线一、一、塑性变形塑性变形l bl ul Fbbk Fss o g fe Fep FpF返回第5页，此课件共58页哦一、塑性变形n n应力应力应力应力 ：单位面积上试样承受的载荷。：单位面积上试样承受的载荷。：单位面积上试样承受的载荷。：单位面积上试样承受的载荷。n n应变应变应变
4、应变：单位长度的伸长量。：单位长度的伸长量。：单位长度的伸长量。：单位长度的伸长量。n n屈服点屈服点屈服点屈服点 与屈服强度与屈服强度与屈服强度与屈服强度s:s:产生明显塑性变形的最低应力值产生明显塑性变形的最低应力值产生明显塑性变形的最低应力值产生明显塑性变形的最低应力值.n n抗拉强度抗拉强度抗拉强度抗拉强度bb ：试样在断裂前所能承受的最大应力。：试样在断裂前所能承受的最大应力。：试样在断裂前所能承受的最大应力。：试样在断裂前所能承受的最大应力。返回第6页，此课件共58页哦一、塑性变形一、塑性变形塑性塑性:是指材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。是指材料在载荷作用下产生塑性变
5、形而不被破坏的能力。断面收缩率断面收缩率:是指试样拉断处横截面积的收缩量是指试样拉断处横截面积的收缩量 A与原始横截面积与原始横截面积A0之之比。比。伸长率伸长率:是指试样拉断后的标距伸长量是指试样拉断后的标距伸长量 L 与原始标距与原始标距L 0之比。之比。韧韧性断裂：断口呈性断裂：断口呈纤维纤维状，灰暗无光，断前有明状，灰暗无光，断前有明显显的塑性的塑性变变形。形。脆性断裂：断口有脆性断裂：断口有闪烁闪烁的光的光辉辉，断前无明，断前无明显显的塑性的塑性变变形。形。返回第7页，此课件共58页哦二、单晶体金属的塑性变形 金属单晶体的塑性变形有金属单晶体的塑性变形有金属单晶体的塑性变形有金属单晶
6、体的塑性变形有“滑移滑移滑移滑移”与与与与“孪生（晶）孪生（晶）孪生（晶）孪生（晶）”等不同方式，等不同方式，等不同方式，等不同方式，但一般大多数情况下都是以滑移方式进行的。但一般大多数情况下都是以滑移方式进行的。但一般大多数情况下都是以滑移方式进行的。但一般大多数情况下都是以滑移方式进行的。滑移：是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的滑移：是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的滑移：是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的滑移：是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的过程。过程。过程。过程。n n1.1.1.1.滑移
7、的表象（滑移的表象（滑移的表象（滑移的表象（滑移带）滑移带）滑移带）滑移带）n n2.2.2.2.滑移系滑移系滑移系滑移系n n3.3.滑移的位错机理滑移的位错机理滑移的位错机理滑移的位错机理n n4.4.滑移时晶体的转动滑移时晶体的转动滑移时晶体的转动滑移时晶体的转动返回第8页，此课件共58页哦1.1.滑移的表象（滑移的表象（滑移带）滑移带）n n发生了滑移的金属试样表面状态发生了滑移的金属试样表面状态发生了滑移的金属试样表面状态发生了滑移的金属试样表面状态:试样表面上会出现许多相互平行的线试样表面上会出现许多相互平行的线试样表面上会出现许多相互平行的线试样表面上会出现许多相互平行的线条称为
8、滑移带，每条滑移带是由许多密集且相互平行的滑移线构成。条称为滑移带，每条滑移带是由许多密集且相互平行的滑移线构成。条称为滑移带，每条滑移带是由许多密集且相互平行的滑移线构成。条称为滑移带，每条滑移带是由许多密集且相互平行的滑移线构成。图7-3 滑移带和滑移线示意图返回第9页，此课件共58页哦1.1.滑移的表象滑移的表象n n如果将一个单晶体金属试样表面抛光后，经过伸长变形，再在金相显微如果将一个单晶体金属试样表面抛光后，经过伸长变形，再在金相显微如果将一个单晶体金属试样表面抛光后，经过伸长变形，再在金相显微如果将一个单晶体金属试样表面抛光后，经过伸长变形，再在金相显微镜下观察，可以看到试样表面
9、出现许多条纹，这些条纹就是晶体在切镜下观察，可以看到试样表面出现许多条纹，这些条纹就是晶体在切镜下观察，可以看到试样表面出现许多条纹，这些条纹就是晶体在切镜下观察，可以看到试样表面出现许多条纹，这些条纹就是晶体在切应力的作用下，一部分相对于另一部分沿着一定的晶面（滑移面）和应力的作用下，一部分相对于另一部分沿着一定的晶面（滑移面）和应力的作用下，一部分相对于另一部分沿着一定的晶面（滑移面）和应力的作用下，一部分相对于另一部分沿着一定的晶面（滑移面）和一定的晶向（滑移方向）滑移产生的台阶，这些条纹称为一定的晶向（滑移方向）滑移产生的台阶，这些条纹称为一定的晶向（滑移方向）滑移产生的台阶，这些条纹
10、称为一定的晶向（滑移方向）滑移产生的台阶，这些条纹称为“滑移线滑移线滑移线滑移线”。n n在更高倍的电子显微镜下观察，一个滑移台阶实际上是一束滑移在更高倍的电子显微镜下观察，一个滑移台阶实际上是一束滑移在更高倍的电子显微镜下观察，一个滑移台阶实际上是一束滑移在更高倍的电子显微镜下观察，一个滑移台阶实际上是一束滑移线群的集合体，称为线群的集合体，称为线群的集合体，称为线群的集合体，称为“滑移带滑移带滑移带滑移带”。同时还能看到滑移带在晶体上。同时还能看到滑移带在晶体上。同时还能看到滑移带在晶体上。同时还能看到滑移带在晶体上的分布是不均匀的。的分布是不均匀的。的分布是不均匀的。的分布是不均匀的。n
11、 n单晶体变形时，滑移只在晶体内有限的晶面上进行，是不均匀的。因此单晶体变形时，滑移只在晶体内有限的晶面上进行，是不均匀的。因此单晶体变形时，滑移只在晶体内有限的晶面上进行，是不均匀的。因此单晶体变形时，滑移只在晶体内有限的晶面上进行，是不均匀的。因此单晶体金属的塑性变形在表面上看出现了一系列的滑移带，其塑性变单晶体金属的塑性变形在表面上看出现了一系列的滑移带，其塑性变单晶体金属的塑性变形在表面上看出现了一系列的滑移带，其塑性变单晶体金属的塑性变形在表面上看出现了一系列的滑移带，其塑性变形就是众多大小不同的滑移带的综合效果在宏观上的体现。形就是众多大小不同的滑移带的综合效果在宏观上的体现。形就
12、是众多大小不同的滑移带的综合效果在宏观上的体现。形就是众多大小不同的滑移带的综合效果在宏观上的体现。返回第10页，此课件共58页哦锌单晶体拉伸试验锌单晶体拉伸试验图图7-4 锌单晶体拉伸试验示意图锌单晶体拉伸试验示意图（a）变形前试样）变形前试样（b）变形后试样）变形后试样 返回第11页，此课件共58页哦二、单晶体金属的塑性变形图图图图7-5 7-5 7-5 7-5 单晶体试样拉伸变形示意图单晶体试样拉伸变形示意图单晶体试样拉伸变形示意图单晶体试样拉伸变形示意图返回第12页，此课件共58页哦2.滑移系滑移系 晶体上的滑移带分布是不均匀的，即塑性变形时，晶体上的滑移带分布是不均匀的，即塑性变形时
13、，晶体上的滑移带分布是不均匀的，即塑性变形时，晶体上的滑移带分布是不均匀的，即塑性变形时，位错只沿位错只沿位错只沿位错只沿一一一一定的晶面和一定的晶向移动，并不是沿所有的晶面和晶向都能移定的晶面和一定的晶向移动，并不是沿所有的晶面和晶向都能移定的晶面和一定的晶向移动，并不是沿所有的晶面和晶向都能移定的晶面和一定的晶向移动，并不是沿所有的晶面和晶向都能移动的，这些一定的晶面和晶向分别称为滑移面和滑移方向，并且动的，这些一定的晶面和晶向分别称为滑移面和滑移方向，并且动的，这些一定的晶面和晶向分别称为滑移面和滑移方向，并且动的，这些一定的晶面和晶向分别称为滑移面和滑移方向，并且这些晶面和晶面都是晶体
14、中的这些晶面和晶面都是晶体中的这些晶面和晶面都是晶体中的这些晶面和晶面都是晶体中的密排面和密排方向密排面和密排方向密排面和密排方向密排面和密排方向。因为密排面之间和。因为密排面之间和。因为密排面之间和。因为密排面之间和密排方向之间的原子间距最大，其原子之间的结合力最弱，所以在外力作密排方向之间的原子间距最大，其原子之间的结合力最弱，所以在外力作密排方向之间的原子间距最大，其原子之间的结合力最弱，所以在外力作密排方向之间的原子间距最大，其原子之间的结合力最弱，所以在外力作用下最易引起相对的滑动。用下最易引起相对的滑动。用下最易引起相对的滑动。用下最易引起相对的滑动。不同金属的晶体结构不同，其滑移
15、面和滑移方向的数目和位不同金属的晶体结构不同，其滑移面和滑移方向的数目和位不同金属的晶体结构不同，其滑移面和滑移方向的数目和位不同金属的晶体结构不同，其滑移面和滑移方向的数目和位向不同，一个滑移面和在这个滑移面上的一个滑移方向组成一个向不同，一个滑移面和在这个滑移面上的一个滑移方向组成一个向不同，一个滑移面和在这个滑移面上的一个滑移方向组成一个向不同，一个滑移面和在这个滑移面上的一个滑移方向组成一个“滑移系滑移系滑移系滑移系”。所以不同晶体结构的金属，其滑移系的数目不同，如所以不同晶体结构的金属，其滑移系的数目不同，如所以不同晶体结构的金属，其滑移系的数目不同，如所以不同晶体结构的金属，其滑移
16、系的数目不同，如体心立方体心立方体心立方体心立方1212个，面心立方个，面心立方个，面心立方个，面心立方1212个，密排六方个，密排六方个，密排六方个，密排六方3 3个，且滑移系的数目越多则个，且滑移系的数目越多则个，且滑移系的数目越多则个，且滑移系的数目越多则金属的塑性愈好，反之滑移系数愈少，塑性不好，且相同滑移系数金属的塑性愈好，反之滑移系数愈少，塑性不好，且相同滑移系数金属的塑性愈好，反之滑移系数愈少，塑性不好，且相同滑移系数金属的塑性愈好，反之滑移系数愈少，塑性不好，且相同滑移系数目相同时，滑移方向数越多，越易滑移，塑性越好。目相同时，滑移方向数越多，越易滑移，塑性越好。目相同时，滑移
17、方向数越多，越易滑移，塑性越好。目相同时，滑移方向数越多，越易滑移，塑性越好。返回第13页，此课件共58页哦2.滑移系滑移系返回第14页，此课件共58页哦3.晶体在滑移过程中的转动晶体在滑移过程中的转动 单晶体试样在拉伸实验时（如图单晶体试样在拉伸实验时（如图单晶体试样在拉伸实验时（如图单晶体试样在拉伸实验时（如图7-57-5），除了沿滑移面产生滑移），除了沿滑移面产生滑移），除了沿滑移面产生滑移），除了沿滑移面产生滑移外，晶体还会产生转动。因为晶体在拉伸过程，当滑移面上、下两外，晶体还会产生转动。因为晶体在拉伸过程，当滑移面上、下两外，晶体还会产生转动。因为晶体在拉伸过程，当滑移面上、下两外
18、，晶体还会产生转动。因为晶体在拉伸过程，当滑移面上、下两部分发生微小滑移时，试样两端的拉力（部分发生微小滑移时，试样两端的拉力（部分发生微小滑移时，试样两端的拉力（部分发生微小滑移时，试样两端的拉力（正应力正应力正应力正应力）不再处于同一直）不再处于同一直）不再处于同一直）不再处于同一直线上，于是在滑移面上形成一力偶，使滑移面产生以外力方向为线上，于是在滑移面上形成一力偶，使滑移面产生以外力方向为线上，于是在滑移面上形成一力偶，使滑移面产生以外力方向为线上，于是在滑移面上形成一力偶，使滑移面产生以外力方向为转向，趋向于与外力平行的转动。转向，趋向于与外力平行的转动。转向，趋向于与外力平行的转动
19、。转向，趋向于与外力平行的转动。可见在滑移过程中，由于晶体的转动，晶体的位向会发生变可见在滑移过程中，由于晶体的转动，晶体的位向会发生变可见在滑移过程中，由于晶体的转动，晶体的位向会发生变可见在滑移过程中，由于晶体的转动，晶体的位向会发生变化，原来处于软取向滑移系，逐渐转向硬取向，使滑移困难，这化，原来处于软取向滑移系，逐渐转向硬取向，使滑移困难，这化，原来处于软取向滑移系，逐渐转向硬取向，使滑移困难，这化，原来处于软取向滑移系，逐渐转向硬取向，使滑移困难，这种现象种现象种现象种现象“取向硬化取向硬化取向硬化取向硬化”；相反，原来硬取向的滑移系，将逐步趋于；相反，原来硬取向的滑移系，将逐步趋于
20、；相反，原来硬取向的滑移系，将逐步趋于；相反，原来硬取向的滑移系，将逐步趋于软位向，易于滑移，称为软位向，易于滑移，称为软位向，易于滑移，称为软位向，易于滑移，称为“取向软化取向软化取向软化取向软化”。结果是滑移产生转移。结果是滑移产生转移。结果是滑移产生转移。结果是滑移产生转移。可见在滑移过程中可见在滑移过程中可见在滑移过程中可见在滑移过程中“取向软化取向软化取向软化取向软化”和和和和“取向硬化取向硬化取向硬化取向硬化”是同时进行的。是同时进行的。是同时进行的。是同时进行的。返回第15页，此课件共58页哦4.4.滑移的位错机理滑移的位错机理n n晶体的塑性变形是晶体内相邻部分滑移的综合表现。
21、但晶体内相邻两部晶体的塑性变形是晶体内相邻部分滑移的综合表现。但晶体内相邻两部晶体的塑性变形是晶体内相邻部分滑移的综合表现。但晶体内相邻两部晶体的塑性变形是晶体内相邻部分滑移的综合表现。但晶体内相邻两部分之间的相对滑移，不是滑移面两侧晶体之间的整体刚性滑动，而是由分之间的相对滑移，不是滑移面两侧晶体之间的整体刚性滑动，而是由分之间的相对滑移，不是滑移面两侧晶体之间的整体刚性滑动，而是由分之间的相对滑移，不是滑移面两侧晶体之间的整体刚性滑动，而是由于晶体内存在位错，因位错线两侧的原子偏离了平衡位置，这些原子有于晶体内存在位错，因位错线两侧的原子偏离了平衡位置，这些原子有于晶体内存在位错，因位错线
22、两侧的原子偏离了平衡位置，这些原子有于晶体内存在位错，因位错线两侧的原子偏离了平衡位置，这些原子有力求达到平衡的趋势。力求达到平衡的趋势。力求达到平衡的趋势。力求达到平衡的趋势。n n当晶体受外力作用时，位错（刃型位错）将沿着一定的晶面和一当晶体受外力作用时，位错（刃型位错）将沿着一定的晶面和一当晶体受外力作用时，位错（刃型位错）将沿着一定的晶面和一当晶体受外力作用时，位错（刃型位错）将沿着一定的晶面和一定的晶向一格一格地逐步移动到晶体的表面，形成一个原子间距定的晶向一格一格地逐步移动到晶体的表面，形成一个原子间距定的晶向一格一格地逐步移动到晶体的表面，形成一个原子间距定的晶向一格一格地逐步移
23、动到晶体的表面，形成一个原子间距的滑移量。一个滑移带就是上百个或更多位错移动到晶体表面所的滑移量。一个滑移带就是上百个或更多位错移动到晶体表面所的滑移量。一个滑移带就是上百个或更多位错移动到晶体表面所的滑移量。一个滑移带就是上百个或更多位错移动到晶体表面所形成的台阶。形成的台阶。形成的台阶。形成的台阶。返回第16页，此课件共58页哦4.4.滑移的位错机理滑移的位错机理返回滑移是通过滑移是通过位错在滑移面上的运动位错在滑移面上的运动来实现的。来实现的。n n图中显示了一刃型位错在切应力图中显示了一刃型位错在切应力图中显示了一刃型位错在切应力图中显示了一刃型位错在切应力 的作用下在滑移面上的运的作
24、用下在滑移面上的运的作用下在滑移面上的运的作用下在滑移面上的运动过程，即通过一根位错线从滑移面的一侧到另一侧的运动动过程，即通过一根位错线从滑移面的一侧到另一侧的运动动过程，即通过一根位错线从滑移面的一侧到另一侧的运动动过程，即通过一根位错线从滑移面的一侧到另一侧的运动造成一个原子间距滑移的过程。造成一个原子间距滑移的过程。造成一个原子间距滑移的过程。造成一个原子间距滑移的过程。第17页，此课件共58页哦4.4.滑移的位错机理滑移的位错机理图7-6 7-6 弗兰克-瑞德瑞德位错增殖机制位错增殖机制返回第18页，此课件共58页哦n n位错的交割与塞积（加工硬化）位错的交割与塞积（加工硬化）割阶割
25、阶：不同滑移面不同滑移面上运动着的上运动着的位错位错相遇时，发生相遇时，发生互互 相互交割相互交割两个相互垂直的刃型位错的交割 割阶形成，一方面割阶形成，一方面增加位错线的长度增加位错线的长度，另一方面，另一方面形成形成 固定割阶，阻碍后续位错的运动固定割阶，阻碍后续位错的运动。第19页，此课件共58页哦位错的平面塞积 a)示意图 b)GH70高温合金中的位错塞积 位错塞积位错塞积：在：在切应力作用切应力作用下，大量位错遇到下，大量位错遇到障碍物障碍物（固定位错、杂质粒子、晶界固定位错、杂质粒子、晶界等），领先位错在障等），领先位错在障 碍前被阻止，后续位错被堵塞起来而形成。碍前被阻止，后续位
26、错被堵塞起来而形成。第20页，此课件共58页哦三、孪生三、孪生n n孪生是冷塑性变形的另一种重要形式，常易发生在孪生是冷塑性变形的另一种重要形式，常易发生在孪生是冷塑性变形的另一种重要形式，常易发生在孪生是冷塑性变形的另一种重要形式，常易发生在滑滑滑滑移难以进行移难以进行移难以进行移难以进行时的情况。时的情况。时的情况。时的情况。n孪生：晶体一部分相对于另一部分在孪生：晶体一部分相对于另一部分在切应力切应力作用下沿作用下沿 n特定晶面与晶向产生一定角度的特定晶面与晶向产生一定角度的均匀切变均匀切变。Cd，Zn，Mg等部分密排六方金属等部分密排六方金属常易发生孪生变形常易发生孪生变形第21页，此
27、课件共58页哦n n孪生变形特点孪生变形特点孪生变形特点孪生变形特点：（：（：（：（1 1）发生在晶体内部的均匀切变；（）发生在晶体内部的均匀切变；（）发生在晶体内部的均匀切变；（）发生在晶体内部的均匀切变；（2 2）沿晶体）沿晶体）沿晶体）沿晶体的一定晶面的一定晶面的一定晶面的一定晶面(孪晶面孪晶面孪晶面孪晶面)，沿一定方向，沿一定方向，沿一定方向，沿一定方向(孪生方向孪生方向孪生方向孪生方向)发生；（发生；（发生；（发生；（3 3）变形后晶）变形后晶）变形后晶）变形后晶体的变形部分与未变形部分以孪晶面为分界面构成了镜面对称的位向体的变形部分与未变形部分以孪晶面为分界面构成了镜面对称的位向体
28、的变形部分与未变形部分以孪晶面为分界面构成了镜面对称的位向体的变形部分与未变形部分以孪晶面为分界面构成了镜面对称的位向关系。关系。关系。关系。第22页，此课件共58页哦孪生与滑移的差别：孪生与滑移的差别：n n(2)(2)孪生后晶体的变形部分的位向发生了改变，滑移孪生后晶体的变形部分的位向发生了改变，滑移后晶体各部分位向均未改变。后晶体各部分位向均未改变。n n(1)(1)孪生使一部分晶体发生了均匀切变，而滑移只集中在孪生使一部分晶体发生了均匀切变，而滑移只集中在孪生使一部分晶体发生了均匀切变，而滑移只集中在孪生使一部分晶体发生了均匀切变，而滑移只集中在一些滑移面上进行。一些滑移面上进行。一些
29、滑移面上进行。一些滑移面上进行。n n(3)孪生变形时，孪晶带中每层原子沿孪生方向的位移孪生变形时，孪晶带中每层原子沿孪生方向的位移孪生变形时，孪晶带中每层原子沿孪生方向的位移孪生变形时，孪晶带中每层原子沿孪生方向的位移量都是原子间距的分数值，而滑移为原子间距的整数量都是原子间距的分数值，而滑移为原子间距的整数量都是原子间距的分数值，而滑移为原子间距的整数量都是原子间距的分数值，而滑移为原子间距的整数倍。倍。倍。倍。n n(4)(4)孪生变形所需的切应力比滑移变形大得多孪生变形所需的切应力比滑移变形大得多。第23页，此课件共58页哦三、多晶体金属的塑性变形 工程上使用的金属材料大多为位向、形状
30、、大小不同的晶粒工程上使用的金属材料大多为位向、形状、大小不同的晶粒工程上使用的金属材料大多为位向、形状、大小不同的晶粒工程上使用的金属材料大多为位向、形状、大小不同的晶粒组成的多晶体，因此多晶体的变形是许多单晶体变形的综合作用组成的多晶体，因此多晶体的变形是许多单晶体变形的综合作用组成的多晶体，因此多晶体的变形是许多单晶体变形的综合作用组成的多晶体，因此多晶体的变形是许多单晶体变形的综合作用的结果。多晶体内单晶体的变形仍是以滑移和孪生两种方式进行的结果。多晶体内单晶体的变形仍是以滑移和孪生两种方式进行的结果。多晶体内单晶体的变形仍是以滑移和孪生两种方式进行的结果。多晶体内单晶体的变形仍是以滑
31、移和孪生两种方式进行的，但由于位向不同的晶粒是通过晶界结合在一起的，晶粒的位的，但由于位向不同的晶粒是通过晶界结合在一起的，晶粒的位的，但由于位向不同的晶粒是通过晶界结合在一起的，晶粒的位的，但由于位向不同的晶粒是通过晶界结合在一起的，晶粒的位向和晶界对变形有很大的影响，所以多晶体的塑性变形较单晶体向和晶界对变形有很大的影响，所以多晶体的塑性变形较单晶体向和晶界对变形有很大的影响，所以多晶体的塑性变形较单晶体向和晶界对变形有很大的影响，所以多晶体的塑性变形较单晶体复杂。复杂。复杂。复杂。n n1.1.晶界和晶粒位向的影响晶界和晶粒位向的影响晶界和晶粒位向的影响晶界和晶粒位向的影响n n2.2.
32、多晶体金属的变形过程多晶体金属的变形过程多晶体金属的变形过程多晶体金属的变形过程返回第24页，此课件共58页哦1.晶界和晶粒位向的影响晶界和晶粒位向的影响图7-7 拉伸试样变形示意图返回第25页，此课件共58页哦1.晶界和晶粒位向的影响晶界和晶粒位向的影响n n晶界的存在会增大滑移抗力，而且多晶体中各晶粒晶格位向的不同，晶界的存在会增大滑移抗力，而且多晶体中各晶粒晶格位向的不同，晶界的存在会增大滑移抗力，而且多晶体中各晶粒晶格位向的不同，晶界的存在会增大滑移抗力，而且多晶体中各晶粒晶格位向的不同，也会增大其滑移抗力，因此多晶体金属的变形抗力总是高于单晶体也会增大其滑移抗力，因此多晶体金属的变形
33、抗力总是高于单晶体也会增大其滑移抗力，因此多晶体金属的变形抗力总是高于单晶体也会增大其滑移抗力，因此多晶体金属的变形抗力总是高于单晶体 。n n金属的晶粒愈细，金属的强度便愈高金属的晶粒愈细，金属的强度便愈高金属的晶粒愈细，金属的强度便愈高金属的晶粒愈细，金属的强度便愈高 ，而且塑性与韧性也较高（细，而且塑性与韧性也较高（细，而且塑性与韧性也较高（细，而且塑性与韧性也较高（细晶强化）晶强化）晶强化）晶强化）。返回第26页，此课件共58页哦2.多晶体金属的变形过程多晶体金属的变形过程图图7-8 7-8 多晶体的拉伸实验示意图多晶体的拉伸实验示意图返回第27页，此课件共58页哦2.多晶体金属的变形
34、过程多晶体金属的变形过程 多晶体金属在外力的作用下，处于软取向的晶粒优先产生滑移多晶体金属在外力的作用下，处于软取向的晶粒优先产生滑移多晶体金属在外力的作用下，处于软取向的晶粒优先产生滑移多晶体金属在外力的作用下，处于软取向的晶粒优先产生滑移变形，处于硬取向的相邻晶粒尚不能滑移变形，只能以弹性变形相变形，处于硬取向的相邻晶粒尚不能滑移变形，只能以弹性变形相变形，处于硬取向的相邻晶粒尚不能滑移变形，只能以弹性变形相变形，处于硬取向的相邻晶粒尚不能滑移变形，只能以弹性变形相平衡。平衡。平衡。平衡。由于晶界附近点阵畸变和相邻晶粒位向的差异，使变形晶粒中由于晶界附近点阵畸变和相邻晶粒位向的差异，使变形
35、晶粒中由于晶界附近点阵畸变和相邻晶粒位向的差异，使变形晶粒中由于晶界附近点阵畸变和相邻晶粒位向的差异，使变形晶粒中位错移动难以穿过晶界传到相邻晶粒，致使位错在晶界处塞积。位错移动难以穿过晶界传到相邻晶粒，致使位错在晶界处塞积。位错移动难以穿过晶界传到相邻晶粒，致使位错在晶界处塞积。位错移动难以穿过晶界传到相邻晶粒，致使位错在晶界处塞积。只有进一步增大外力变形才能继续进行。随着变形加大，晶界处塞只有进一步增大外力变形才能继续进行。随着变形加大，晶界处塞只有进一步增大外力变形才能继续进行。随着变形加大，晶界处塞只有进一步增大外力变形才能继续进行。随着变形加大，晶界处塞积的位错数目不断增多，应力集中
36、也逐渐提高。积的位错数目不断增多，应力集中也逐渐提高。积的位错数目不断增多，应力集中也逐渐提高。积的位错数目不断增多，应力集中也逐渐提高。返回第28页，此课件共58页哦2.多晶体金属的变形过程多晶体金属的变形过程 当应力集中达到一定程度后，相邻晶粒中的位错源开始滑当应力集中达到一定程度后，相邻晶粒中的位错源开始滑当应力集中达到一定程度后，相邻晶粒中的位错源开始滑当应力集中达到一定程度后，相邻晶粒中的位错源开始滑移，变形就从一批晶粒扩展到另一批晶粒。同时，一批晶粒在移，变形就从一批晶粒扩展到另一批晶粒。同时，一批晶粒在移，变形就从一批晶粒扩展到另一批晶粒。同时，一批晶粒在移，变形就从一批晶粒扩展
37、到另一批晶粒。同时，一批晶粒在变形过程中逐步由软取向转动到硬取向，其变形愈来愈困难，变形过程中逐步由软取向转动到硬取向，其变形愈来愈困难，变形过程中逐步由软取向转动到硬取向，其变形愈来愈困难，变形过程中逐步由软取向转动到硬取向，其变形愈来愈困难，另一批晶粒又从硬取向转动到软取向，参加滑移变形。另一批晶粒又从硬取向转动到软取向，参加滑移变形。另一批晶粒又从硬取向转动到软取向，参加滑移变形。另一批晶粒又从硬取向转动到软取向，参加滑移变形。多晶体的塑性变形，是在各晶粒互相影响，互相制约的多晶体的塑性变形，是在各晶粒互相影响，互相制约的多晶体的塑性变形，是在各晶粒互相影响，互相制约的多晶体的塑性变形，
38、是在各晶粒互相影响，互相制约的条件下，从少量晶粒开始，分批进行，逐步扩大到其它晶粒，条件下，从少量晶粒开始，分批进行，逐步扩大到其它晶粒，条件下，从少量晶粒开始，分批进行，逐步扩大到其它晶粒，条件下，从少量晶粒开始，分批进行，逐步扩大到其它晶粒，从不均匀的变形逐步发展到均匀的变形。从不均匀的变形逐步发展到均匀的变形。从不均匀的变形逐步发展到均匀的变形。从不均匀的变形逐步发展到均匀的变形。返回第29页，此课件共58页哦四、合金体的塑性变形四、合金体的塑性变形n n1 1）单相固溶体的塑性变形）单相固溶体的塑性变形）单相固溶体的塑性变形）单相固溶体的塑性变形n n和纯金属相比最大的区别在于单相固溶
39、体合金中存在溶质原子。和纯金属相比最大的区别在于单相固溶体合金中存在溶质原子。和纯金属相比最大的区别在于单相固溶体合金中存在溶质原子。和纯金属相比最大的区别在于单相固溶体合金中存在溶质原子。溶质原子对合金塑性变形的影响主要表现在溶质原子对合金塑性变形的影响主要表现在溶质原子对合金塑性变形的影响主要表现在溶质原子对合金塑性变形的影响主要表现在固溶强化固溶强化固溶强化固溶强化作用作用作用作用，提高提高提高提高了塑性变形的阻力了塑性变形的阻力了塑性变形的阻力了塑性变形的阻力。返回溶质原子的存在，固溶度溶质原子的存在，固溶度，基体金属的变形，基体金属的变形 抗力抗力。第30页，此课件共58页哦n n2
40、）多相合金）多相合金n n多相合金中第二相以细小弥散的微粒均匀分布多相合金中第二相以细小弥散的微粒均匀分布于基体相中时，则会产生显著的强化作用（弥于基体相中时，则会产生显著的强化作用（弥散强化）。散强化）。第二相粒子的强化作用是通过其对位错运动的阻碍第二相粒子的强化作用是通过其对位错运动的阻碍 作用而表现出来的。作用而表现出来的。第31页，此课件共58页哦 n n位错受到第二相粒子的阻碍，其运动机制有位错受到第二相粒子的阻碍，其运动机制有位错受到第二相粒子的阻碍，其运动机制有位错受到第二相粒子的阻碍，其运动机制有:n n（1）绕过机制绕过机制绕过机制绕过机制位错绕过第二相粒子位错绕过第二相粒子
41、位错绕过第二相粒子位错绕过第二相粒子 n n（2）切过机制切过机制位错切过第二相粒子位错切过第二相粒子 n n 位错切过、绕过第二相粒子位错切过、绕过第二相粒子 a)切过机制切过机制 b)绕过机制绕过机制 2000X第32页，此课件共58页哦塑性变形对组织和性能的影响 经过塑性变形，可使金属的组织和性能发生一系列重大的变经过塑性变形，可使金属的组织和性能发生一系列重大的变经过塑性变形，可使金属的组织和性能发生一系列重大的变经过塑性变形，可使金属的组织和性能发生一系列重大的变化，这些变化大致可以分为如下四个方面。化，这些变化大致可以分为如下四个方面。化，这些变化大致可以分为如下四个方面。化，这些
42、变化大致可以分为如下四个方面。n n晶粒沿变形方向拉长，进一步将形成晶粒沿变形方向拉长，进一步将形成晶粒沿变形方向拉长，进一步将形成晶粒沿变形方向拉长，进一步将形成纤维组织纤维组织纤维组织纤维组织，性能趋于各向异性，性能趋于各向异性，性能趋于各向异性，性能趋于各向异性n n晶粒破碎，位错密度增加，晶粒破碎，位错密度增加，晶粒破碎，位错密度增加，晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化产生加工硬化产生加工硬化产生加工硬化 n n织构织构织构织构现象的产生现象的产生现象的产生现象的产生 ，性能具有方向性，性能具有方向性，性能具有方向性，性能具有方向性n n残余内应力残余内应力残余内应力残余内应力的产生
43、的产生的产生的产生返回第33页，此课件共58页哦1 1 1 1、晶粒沿变形方向拉长，进一步将形成纤维组织，性能趋于各向异性晶粒沿变形方向拉长，进一步将形成纤维组织，性能趋于各向异性晶粒沿变形方向拉长，进一步将形成纤维组织，性能趋于各向异性晶粒沿变形方向拉长，进一步将形成纤维组织，性能趋于各向异性 图图7-97-9变形前后晶粒形状变化示意图变形前后晶粒形状变化示意图返回第34页，此课件共58页哦2 2 2 2、晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化 图图图图7-10 7-10 7-10 7-
44、10 返回第35页，此课件共58页哦2 2 2 2、晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化 n n加工硬化加工硬化：金属在冷态下进行塑性变形时，随：金属在冷态下进行塑性变形时，随着变形度的增加，其强度、硬度提高，塑性、着变形度的增加，其强度、硬度提高，塑性、韧性下降，这种现象称为加工硬化。韧性下降，这种现象称为加工硬化。n n意义意义 一种强化手段一种强化手段 冷加工成形得以顺利进行冷加工成形得以顺利进行 使材料具有过载能力，使用安全使材料具有过载能力，使用安全 可降低塑性，改善切削性能可
45、降低塑性，改善切削性能 使进一步塑性变形困难使进一步塑性变形困难退火退火返回第36页，此课件共58页哦3、织构现象织构现象 图图7-11 7-11 形变织构示意图形变织构示意图返回第37页，此课件共58页哦4 4残余内应力残余内应力残余内应力残余内应力n n第一类内应力第一类内应力第一类内应力第一类内应力宏观，表面和心部，塑性变形不均匀宏观，表面和心部，塑性变形不均匀宏观，表面和心部，塑性变形不均匀宏观，表面和心部，塑性变形不均匀n n第二类内应力第二类内应力第二类内应力第二类内应力微观，晶粒间或晶内不同区域变形不均匀微观，晶粒间或晶内不同区域变形不均匀微观，晶粒间或晶内不同区域变形不均匀微观
46、，晶粒间或晶内不同区域变形不均匀n n第三类内应力第三类内应力第三类内应力第三类内应力超微观，晶格畸变（位错等晶格缺陷）超微观，晶格畸变（位错等晶格缺陷）超微观，晶格畸变（位错等晶格缺陷）超微观，晶格畸变（位错等晶格缺陷）这在一般情况下都是不利的，会引起零件尺寸不稳定，如冷轧钢板在轧制中就经这在一般情况下都是不利的，会引起零件尺寸不稳定，如冷轧钢板在轧制中就经这在一般情况下都是不利的，会引起零件尺寸不稳定，如冷轧钢板在轧制中就经这在一般情况下都是不利的，会引起零件尺寸不稳定，如冷轧钢板在轧制中就经常会因变形不均匀所残留的内应力使钢板发生翘曲等等。此外，残余内应力还会使金常会因变形不均匀所残留的
47、内应力使钢板发生翘曲等等。此外，残余内应力还会使金常会因变形不均匀所残留的内应力使钢板发生翘曲等等。此外，残余内应力还会使金常会因变形不均匀所残留的内应力使钢板发生翘曲等等。此外，残余内应力还会使金属的耐腐蚀性能降低，所以金属在塑性变形之后，通常都要进行退火处理，以消除残属的耐腐蚀性能降低，所以金属在塑性变形之后，通常都要进行退火处理，以消除残属的耐腐蚀性能降低，所以金属在塑性变形之后，通常都要进行退火处理，以消除残属的耐腐蚀性能降低，所以金属在塑性变形之后，通常都要进行退火处理，以消除残余内应力。但有利影响是晶格畸内应力使材料产生强化，表面残留压应力可提高接触余内应力。但有利影响是晶格畸内应
48、力使材料产生强化，表面残留压应力可提高接触余内应力。但有利影响是晶格畸内应力使材料产生强化，表面残留压应力可提高接触余内应力。但有利影响是晶格畸内应力使材料产生强化，表面残留压应力可提高接触疲劳寿命。疲劳寿命。疲劳寿命。疲劳寿命。返回第38页，此课件共58页哦3 回复与再结晶 一、回复二、再结晶三、晶粒长大四、影响再结晶粒大小的因素 返回第39页，此课件共58页哦3 回复与再结晶图7-12 变形金属加热时组织和性能变化示意图返回第40页，此课件共58页哦n n1.显微组织的演化（三阶段）显微组织的演化（三阶段）n n 第一阶段第一阶段回复阶段回复阶段：基本无变化（纤维组织）：基本无变化（纤维组
49、织）n n一、变形金属在加热过程中组织和性能的变一、变形金属在加热过程中组织和性能的变化化 第二阶段第二阶段再结晶阶段再结晶阶段：细小等轴晶取代纤维组织：细小等轴晶取代纤维组织第三阶段第三阶段晶粒长大阶段晶粒长大阶段：晶粒吞并：晶粒吞并第41页，此课件共58页哦n n2.机械性能的变化机械性能的变化n n回复阶段硬度变化很小，约占总变化的回复阶段硬度变化很小，约占总变化的1/51/5，再，再，再，再结晶阶段下降较多，强度与硬度有相似的变化规结晶阶段下降较多，强度与硬度有相似的变化规结晶阶段下降较多，强度与硬度有相似的变化规结晶阶段下降较多，强度与硬度有相似的变化规律。在再结晶阶段，硬度与强度显
50、著下降，塑性律。在再结晶阶段，硬度与强度显著下降，塑性律。在再结晶阶段，硬度与强度显著下降，塑性律。在再结晶阶段，硬度与强度显著下降，塑性大大提高。大大提高。大大提高。大大提高。n n n n n n3.其它性能的变化其它性能的变化n n(1)(1)(1)(1)电阻的回复阶段已表现出明显的下降趋势。电阻的回复阶段已表现出明显的下降趋势。n n(2)(2)(2)(2)再结晶阶段密度急剧增高。再结晶阶段密度急剧增高。再结晶阶段密度急剧增高。再结晶阶段密度急剧增高。第42页，此课件共58页哦1.回复阶段回复阶段 n n加热温度较低时，原子的活动能力不大，这时金属的晶粒大小和形状加热温度较低时，原子的