金屬學(xué)與熱處理課件04金屬的塑性變形和再結(jié)晶

第六章金屬的塑性變形和再結(jié)晶

§6.1金屬的變形特性§6.2單晶體的塑性變形§6.3多晶體的塑性變形§6.4塑性變形對(duì)金屬組織與性能的影響§6.5冷變形金屬的回復(fù)與再結(jié)晶§6.6金屬的熱加工§6.7超塑性第六章金屬的塑性變形和再結(jié)晶

學(xué)習(xí)要求：理解概念：形變強(qiáng)化，細(xì)晶強(qiáng)化，滑移，滑移系，滑移面，滑移方向，臨界分切應(yīng)力，取向因子，軟位向，硬位向，孿生，纖維組織，形變織構(gòu)，臨界變形度，回復(fù)，再結(jié)晶，冷加工，熱加工，超塑性掌握塑性變形的特點(diǎn)及對(duì)組織和性能的影響掌握冷變形金屬在加熱時(shí)組織和性能的變化§6.2單晶體的塑性變形滑移滑移系滑移的位錯(cuò)機(jī)制刃位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)螺位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)混合位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)孿生§6.3多晶體的塑性變形不同時(shí)性不均勻性協(xié)調(diào)性只有處在有利位向（取向因子最大）的晶粒的滑移系才能首先開動(dòng)每個(gè)晶粒的變形量各不相同，而且由于晶界的強(qiáng)度高于晶內(nèi)，使得每一個(gè)晶粒內(nèi)部的變形也是不均勻的。多晶體的塑性變形是通過各晶粒的多系滑移來保證相互協(xié)調(diào)性。根據(jù)理論推算，每個(gè)晶粒至少需要有五個(gè)獨(dú)立滑移系。§6.3多晶體的塑性變形不同時(shí)性不均勻性協(xié)調(diào)性§6.4塑性變形對(duì)金屬組織與性能的影響形成纖維組織§6.4塑性變形對(duì)金屬組織與性能的影響形成形變織構(gòu)§6.4塑性變形對(duì)金屬組織與性能的影響亞結(jié)構(gòu)細(xì)化點(diǎn)陣畸變嚴(yán)重隨著變形量的增加，位錯(cuò)交織纏結(jié)，在晶粒內(nèi)形成胞狀亞結(jié)構(gòu)，叫形變胞金屬在塑性變形中產(chǎn)生大量點(diǎn)陣缺陷（空位、間隙原子、位錯(cuò)等），使點(diǎn)陣中的一部分原子偏離其平衡位置，而造成的晶格畸變?！?.4塑性變形對(duì)金屬組織與性能的影響各向異性形變強(qiáng)化形成了纖維組織和變形織構(gòu)變形過程中，位錯(cuò)密度升高，導(dǎo)致形變胞的形成和不斷細(xì)化，對(duì)位錯(cuò)的滑移產(chǎn)生巨大的阻礙作用塑性變形對(duì)金屬組織結(jié)構(gòu)與機(jī)械性能的影響組織結(jié)構(gòu)：

形成纖維組織和變形織構(gòu)亞結(jié)構(gòu)細(xì)化點(diǎn)陣畸變機(jī)械性能：各向異性形變強(qiáng)化/加工硬化形成殘余內(nèi)應(yīng)力§6.5冷變形金屬的回復(fù)與再結(jié)晶

形變金屬與合金退火過程示意圖§6.5冷變形金屬的回復(fù)與再結(jié)晶形變金屬與合金在退火過程中機(jī)械性能的的變化示意圖回復(fù)后的顯微組織和性能

亞結(jié)構(gòu)變化金屬的強(qiáng)度、硬度和塑性等機(jī)械性能變化不大內(nèi)應(yīng)力及電阻率等理化性能降低金屬的晶粒大小和形狀不發(fā)生明顯的變化§6.5冷變形金屬的回復(fù)與再結(jié)晶再結(jié)晶后的顯微組織和性能

金屬的強(qiáng)度、硬度有所降低，塑性、韌性有所提高內(nèi)應(yīng)力完全消除金屬的晶粒大小和形狀發(fā)生明顯的變化，形成等軸晶?！?.5冷變形金屬的回復(fù)與再結(jié)晶§6.5冷變形金屬的回復(fù)與再結(jié)晶3）雜質(zhì)與合金元素退火溫度越高，再結(jié)晶晶粒越粗4）變形溫度5）退火溫度雜質(zhì)與合金元素，細(xì)化晶粒變形溫度越高，再結(jié)晶晶粒越粗再結(jié)晶晶粒大小的控制1）冷變形程度變形度越大，晶粒越細(xì)小2）原始晶粒尺寸原始晶粒越細(xì)，再結(jié)晶晶粒越細(xì)T再（K）=(0.35~0.4)T熔（K）影響再結(jié)晶溫度的因素3）加熱速度和保溫時(shí)間加熱速度十分緩慢或和加熱時(shí)間長，則再結(jié)晶溫度升高；但過快或時(shí)間短，則來不及形核和長大4）原始晶粒尺寸1）變形度變形度越大，再結(jié)晶溫度越低2）金屬的純度純度越高，再結(jié)晶溫度越低原始晶粒尺寸越細(xì)，再結(jié)晶溫度越低§6.5冷變形金屬的回復(fù)與再結(jié)晶§6.6金屬的熱加工

熱加工對(duì)金屬組織與性能的影響(1)改善鑄態(tài)組織缺陷，1）提高金屬致密度2）細(xì)化晶粒3）打碎粗大組織，并均勻分布4）消除偏析提高材料性能§6.6金屬的熱加工在熱加工過程中鑄態(tài)金屬的偏析、夾雜物、第二相、晶界等逐漸沿變形方向延展，在宏觀工件上勾畫出一個(gè)個(gè)線條，這種組織也稱為纖維組織。---------流線(2)出現(xiàn)纖維組織，順著纖維方向強(qiáng)度高，而在垂直于纖維的方向上強(qiáng)度較低。材料各向異性在制訂熱加工工藝時(shí)，要盡可能使纖維流線方向與零件工作時(shí)所受的最大拉應(yīng)力的方向一致，并在零件內(nèi)部封閉。§6.6金屬的熱加工(3)形成帶狀組織，消除：正火或高溫?cái)U(kuò)散退火橫向的塑性和韌性明顯降低，切削性能惡化性能明顯降低復(fù)相合金中的各個(gè)相，在熱加工時(shí)沿著變形方向交替地呈帶狀分布，這種組織稱為帶狀組織§6.6金屬的熱加工(4)晶粒大小變化，正確制定工藝，細(xì)化晶粒，提高性能變形量越大，晶粒越細(xì)，但避免臨界變形度范圍，且變形均勻變形量：熱加工溫度：變形量較大，變形溫度過高，易引起二次再結(jié)晶終鍛溫度：終鍛溫度過高，晶粒粗大；終鍛溫度過低，造成加工硬化和殘余應(yīng)力§6.6金屬的熱加工(1)合金具有非常細(xì)小的等軸晶粒的兩相組織(晶粒的平均直徑通常小于10μm)。(2)變形溫度通常接近于該合金絕對(duì)熔點(diǎn)溫度的0.5至0.65倍。(3)通常