第三章金属材料的塑性变形,3.1单晶体和多晶体的塑性变形 3.2金属的形变强化 3.3塑性变形金属在加热时组织和性能的变化 3.4塑性加工性能及影响因素 本章小结,3.1单晶体和多晶体的塑性变形,3.1.1单晶体的塑性变形1.滑移2.孪生 3.1.2多晶体金属塑性变形的特点1.晶粒取向对塑性变形的影响 2.晶界对塑性变形的影响,第三章金属材料的塑性变形,锌单晶体的滑移变形示意图,滑移特点：滑移是在切 应力作用下完成的；滑 移时移动的距离是原子间 距的整数倍；滑移的同 时由于正应力组成的力偶 作用，推动晶体转动，力 图使滑移面转向与外力一 致的方向。滑移的实质 是位错运动的结果。因此 滑移的实际临界切应力远 远大于理论临界切应力。,第三章金属材料的塑性变形,1.单晶体的滑移,单晶体滑移变形示意图,第三章金属材料的塑性变形,位错运动引起的滑移变形示意图,未变形 弹性变形 弹塑性变形 塑性变形,第三章金属材料的塑性变形,滑移面的确定,第三章金属材料的塑性变形,常见金属晶格中的主要滑移系,体心立方晶格 面心立方晶格 密排六方晶格 (110)*6 (111)*4 底面*1 111*2 110*3 底面对角线*3 6*2 4*3 1*3,第三章金属材料的塑性变形,2.孪生,孪生变形示意图,第三章金属材料的塑性变形,3.1单晶体和多晶体的塑性变形,3.1.1单晶体的塑性变形1.滑移2.孪生 3.1.2多晶体金属塑性变形的特点1.晶粒取向对塑性变形的影响 2.晶界对塑性变形的影响,第三章金属材料的塑性变形,1.晶粒取向对塑性变形的影响,在多晶体中，各晶粒的位向不同(如图所示)，那些滑移面与 外力方向成45角的晶粒（其取向为“软位向”）首先发生滑 移,但它们的滑移变形会受到其它晶粒（硬位向）的阻碍,进一 步增加外力,才能使处于硬位向的晶粒也满足临界切应力条件, 产生滑移.因此,多晶体的滑移变形是分期分批进行的；又由于 硬位向的阻碍作用,多晶体的变形抗力比单晶体的大,即强度高.,第三章金属材料的塑性变形,图3.5 多晶体塑性变形示意图,第三章金属材料的塑性变形,2.晶界对塑性变形的影响,第三章金属材料的塑性变形,3.2金属的形变强化,3.2.1形变强化现象 3.2.2塑性变形后金属的组织结构的变化(1)晶粒破碎,亚结构增多(2)晶粒拉长,出现纤维组织或织构(产生各向异性) 3.2.3塑性变形产生的残余应力残余应力的危害:(1)降低工件的承载能力(2)使工件的形状和尺寸发生变化(3)降低工件的耐蚀性,第三章金属材料的塑性变形,3.2.1形变强化现象,定义:金属经过冷态下的塑性 变形(冷加工)后,其强度、硬度 提高,而塑性、韧性降低的现象 叫做形变强化,或加工硬化或冷 作硬化. 形变强化还使物理、化学性能 发生变化,如电阻增大,耐蚀性降 低. 在冷加工时,形变强化使金属塑 性降低,进一步加工困难,应安排 中间退火工艺.,第三章金属材料的塑性变形,3.3塑性变形金属在加热时组织和性能变化,3.3.1回复T回=（0.250.3)T熔 T回、 T熔为绝对温度 3.3.2再结晶 定义:经冷变形的金属当加热到T再时,会在变形最激烈的区域自发形成新的细小等轴晶粒,叫做再结晶这一过程实质上也是一个形核和长大的过程,但晶格类型不变,只是改变了晶粒外形.T再=0.4T熔金属再结晶后,消除了残余应力和形变强化现象 3.3.3晶粒长大 3.3.4冷变形和热变形 3.3.5金属纤维组织及其应用,第三章金属材料的塑性变形,形变强化金属的回复和再结晶示意图,第三章金属材料的塑性变形,晶粒长大示意图,临界变形度 织构,第三章金属材料的塑性变形,3.3.4冷加工和热加工,在T再温度以下的塑性变形叫冷加工;T再温度以上的塑性变 形叫热加工.冷加工产生形变强化,进一步变形困难;热加工消除了形变强 化现象,若对铸锭进行热加工,能使铸锭的气孔及缩松焊合、提高 致密度、并能细化晶粒,还能形成纤维组织.,第三章金属材料的塑性变形,形变强化金属的回复和再结晶示意图,第三章金属材料的塑性变形,3.3.5金属纤维组织及其应用,定义: 纤维组织的各向异性 特点:不能用热处理方法消除 应用:麻花钻的轧制、汽车半 轴的局部镦粗等。,第三章金属材料的塑性变形,纤维组织的应用,第三章金属材料的塑性变形,3.4塑性加工性能及影响因素,3.4.1塑性加工性能及其指标塑性、变形抗力 3.4.2塑性加工性能的影响因素1.金属的本质(1)化学成分的影响(2)金属组织的影响2.加工条件(1)变形温度的影响(2)变形速度的影响(3)应力状态的影响,第三章金属材料的塑性变形,变形温度的影响,提高温度有利于金属塑性 变形，但温度过高将产生 过热、过烧脱碳、氧化等 缺陷。 锻造温度即始锻温度与终 锻温度间的温度范围。,第三章金属材料的塑性变形,变形速度的影响,第三章金属材料的塑性变形,应力状态的影响,第三章金属材料的塑性变形,挤压时金属应力状态 拉拔时金属应力状态,本章小结,锻造、轧制、挤压、冲压等都是塑性变形。这些 塑性变形的目的不仅是为了得到零件的外形和尺寸， 更重要的是为了改善金属的组织和性能。塑性变形的主要形式是滑移和孪生，是在切应力 的作用下进行的，塑性变形将产生形变强化，形成纤 维组织，具有各向异性。塑性变形后的 金属加热时会 产生回复或再结晶及晶粒长大，其形变强化现象消除。,第三章金属材料的塑性变形,