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简介
这是金属的塑性变形ppt，包括了单晶体的塑性变形，多晶体的塑性变形，变形后金属的回复与再结晶，金属的热塑性变形等内容，欢迎点击下载。
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第四章 金属的塑性变形 塑性变形及随后的加热，对金属材料组织和性能有显著的影响。了解塑性变形的本质、塑性变形及加热时组织的变化，有助于发挥金属的性能潜力，正确确定加工工艺 第一节 单晶体的塑性变形 滑移是指当应力超过材料的弹性极限后，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。在应力去除后，位移不能恢复，在金属表面留下变形的痕迹 ⑴ 滑移只能在切应力的作用下发生。 ⑵ 滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。因原子密度最大的晶面和晶向之间原子间距最大，结合力最弱，产生滑移所需切应力最小。 ⑶ 滑移时，晶体两部分的相对位移量是原子间距的整数倍。 滑移的结果在晶体表面形成台阶，称滑移线，若干条滑移线组成一个滑移带。 韧性断口 把滑移设想为刚性整体滑动——滑移面上每一个原子都同时移到另一个平衡位置，外加的切应力必须同时克服滑移面上所有原子间的结合力。所需理论临界切应力值比实际测量值大3-4个数量级。 滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的。 刃位错的运动 孪生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，发生在滑移系较少或滑移受限制情况下。 孪生的结果使孪生面两侧的晶体呈镜面对称。 孪生使晶格位向发生改变； 所需切应力比滑移大得多，变形速度极快，接近声速; 孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距（滑移是原子间距的整数倍）。 多晶体是由众多取向不一的单晶体组成。在某一单向外力作用下各晶体的滑移面上的分切应力不同，只有一些达到临界切应力的滑移系才发生滑移。由于晶体之间的相互制约，首先滑移的晶体会引起自身或相邻晶体的转动，从而使原来启动的滑移系偏离最大切应力方向，而停止滑移。另一些原来不能启动的滑移系开动，进而使整个晶体的塑性变形协调发展。 由于各相邻晶粒位向不同，当一个晶粒发生塑性变形时，为了保持金属的连续性，周围的晶粒若不发生塑性变形，则必以弹性变形来与之协调。 晶界对塑性变形的影响 三、塑性变形对组织、性能的影响 由于晶粒的转动，当塑性变形达到一定程度时，会使绝大部分晶粒的某一位向与变形方向趋于一致，这种现象称织构或择优取向。 1）加工硬化 随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称加工硬化。 1、随变形量增加， 位错密度增加. 2. 随变形量增加，亚结构细化； 3. 随变形量增加，空位密度增加； 4. 几何硬化：由晶粒转动引起。 3、残余内应力 内应力是指平衡于金属内部的应力。是由于金属受力时， 内部变形不均匀而引起的。 第三类内应力是形变金属中的主要内应力，也是金属强化的主要原因。而第一、二类内应力都使金属强度降低。 四、变形后金属的加热变化 (回复与再结晶 ) 1、回复 当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开始发生变化，在亚晶界或晶界处形成了新的结晶核心，并不断以等轴晶形式生长，取代被拉长及破碎的旧晶粒，这一过程称为再结晶。 这种冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程称再结晶。 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。核心出现在位错聚集的地方，原子能量最高，最不稳定。它只是一个形态上的变化。新晶粒中缺陷减少，内应力消失了 。 由于再结晶后组织的复原，因而金属的强度、硬度下降，塑性、韧性提高，加工硬化消失。 再结晶温度 再结晶不是一个恒温过程，它是自某一温度开始，在一个温度范围内连续进行的过程，发生再结晶的最低温度称再结晶温度。 金属预先变形程度越大， 再结晶温度越低。当变形度达到一定值后，再结晶温度趋于某一最低值，称最低再结晶温度。 金属中的微量杂质或合金元素，尤其高熔点元素，起阻碍扩散和晶界迁移作用，使再结晶温度显著提高。 3）、再结晶加热速度和加热时间 再结晶完成后，若继续升高温度或延长保温时间，将发生晶粒长大，这是一个自发的过程。 加热温度越高，保温时间越长，金属的晶粒越粗大，加热温度的影响尤为显著。 2、预先变形量 当超过临界变形量后，随变形程度增加，变形越来越均匀，再结晶时形核量大而均匀，使再结晶后晶粒细而均匀，达到一定变形量之后，晶粒度基本不变。 五、 金属的热加工 1、冷加工与热加工的区别 热加工时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效果。 2.热加工对金属组织和性能的影响 1） 热加工可使铸态金属与合金中的气孔焊合，使粗大的树枝晶或拄状晶破碎，从而使组织致密、成分均匀、晶粒细化，力学性能提高。 它使钢产生各向异性，在制定加工工艺时，应使流线分布合理，尽量与拉应力方向一致。 热加工能量消耗小，但钢材表面易氧化。一般用于截面尺寸大、变形量大、在室温下加工困难的工件。 冷加工一般用于截面尺寸小、塑性好、尺寸精度及表面光洁度要求高的工件。 3、金属的强化 当第二相在晶界呈网状分布时，对合金的强度和塑性不利； 当在晶内呈颗粒状弥散分布时，第二相颗粒越细，分布越均匀，合金的强度、硬度越高，塑性、韧性略有下降，这种强化方法称弥散强化或沉淀强化。 弥散强化的原因是由于硬的颗粒不易被切割，因而阻碍了位错的运动，提高了变形抗力。
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