5金属的塑性变形
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5金属的塑性与变形抗力-新解析
2 、 变形状态的影响
主变形图中压缩分量越多，对充分发挥金属的塑 性越有利。 两向压缩一向延伸的变形图最素对塑性的影响
1、不连续变形的影响 当热变形时，不连续变形可提高金属的塑性。 2、尺寸（体积）因素的影响
随着物体体积的增大塑性有所降低，但降低一定 程度后，体积再增加其影响减小。
（ 4 ）在双相和多相的钢与合金中，第二相组织成粗 大的夹杂物，常常分布在晶粒边界上。
二、 变形温度、速度对塑性的影响
1、变形温度的影响 一般是随着温度的升高，塑性增加。但并不是直 线上升的。
现以温度对碳钢塑性的影响的一般规律分析说明：
温度对碳素钢塑性的影响
用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示塑性降低区，
1、2、3表示塑性增高区 。
（5）镍
镍在钢中可使变形抗力稍有提高。但对 25NiA 、 30NiA和13Ni2A等钢来讲，其变形抗力与碳钢相差不 大。当含镍量较高时，例如Ni25～Ni28钢，其变形抗 力与碳钢相比有很大的差别。
2、
金属的变形抗力与其显微组织有密切关系
（1）一般情况时，晶粒越细小，变形抗力越大
（2）单相组织比多相组织的变形抗力要低；
5
金属的塑性与变形抗力
5.1 金属塑性的概念及测定方法
一、 金属塑性的基本概念
所谓塑性，是指金属在外力作用下，能稳定地 产生永久变形而不破坏其完整性的能力。 金属塑性的大小，用金属在断裂前产生的最大变 形程度来表示。它表示塑性加工时金属塑性变形的限 度，叫“塑性极限”或“塑性指标”。
注意： 不能把塑性和柔软性混淆起来。
（2）锰
由于钢中含锰量的增多，可使钢成为中锰钢和高 锰钢。其中中锰结构钢（15Mn～50Mn）的变形抗力 稍高于具有相同含碳量的碳钢，而高锰钢（Mnl2） 有更高的变形抗力。
第五章 金属的塑性
§5.3.1 影响塑性的内部因素
（2）合金元素 取决于加入元素的特性， 加入数量、元素之间的相互 作用。 当加入的合金元素与基体 作用使在加工温度范围内形 成单相固溶体时，则有较好 塑性；如形成过剩相(尤其是 脆性相)，或使在加工温度范 围内两相共存，则塑性降低。
2．组织结构
外加应力低于原子间结合力极限
正应力使晶格沿应力方向伸长，切应力使晶格沿某晶面和晶向相对移动， 外力去除后晶格恢复原状
外加应力大于原子间结合力极限
正应力使晶体发生断裂，切应力使晶体的原子沿某晶面和晶向迁移到新 的平衡位置，外力去除原子停留在新的平衡位置
为什么金属晶体能够产生相对移动而不发生破坏呢？
金属原子之间特殊的结合方式 — 金属键
第三篇 塑性变形材料学基础
第5章 金属的塑性
§5.1 金属的塑性 §5.2 金属多晶体塑性变形的主要机制
§5.3 影响金属塑性的因素
§5.4 金属的超塑性
§5.1 金属的塑性
§5.1.1 塑性的基本概念 §5.1.2 塑性指标及其测量方法
§5.1.3 塑性状态图及其应用
§5.1.1 塑性的基本概念
(4)滑移的临界分切应力
F 横截面积 A
某一滑移系上的分切应力
F cos A / cos
滑 移 方 向
M
滑 移 面 法 向
F cos cos A
cos cos
滑移面
取向因子
F 分切应力计算分析图
cos cos
其中任何一个角度为90°时，分切应力为零，晶体不可能 滑移 当两个角度都为45°时，取向因子最大（为0.5），该滑 移系处于最有利取向 只有当分切应力τ≥临界分切应力τk时，滑移才能开始
金属的塑性变形
第三章 金属的塑性变形
Plastic Deformation of the Metals
第一节 单晶体、多晶体金属的塑性变形
一、塑性变形的基本形式：滑移变形、 孪晶变形 二、单晶体的滑移变形 （1）以锌单晶体（c.p.h）单向拉伸为例 （2）晶体的滑移一般发生在特定的晶面和晶向上 （3）晶体滑移的机理
晶粒变形的过程中，晶粒要 发生转动，原来位向不利的 晶粒，转动至有利位向后， 也发生塑性变形。
Poly-crystal
第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响
The effect of plastic deformation on the structures and properties of the metal
能提高
（金属中的气孔、微裂纹等缺陷被焊合）；
形成纤维组织—使金属的性能呈各向异 性，纵向性能大于横向性能；
热加工工艺的制定规则：应使零件受的 拉应力与流线方向平行，使零件所受的 切应力与流线方向垂直。
冷加工和热加工的组织对比
冷变形后的组织：
晶粒沿轧制方向被拉 长，杂质定向分布。
热变形后的组织：
一、回复 Restoration 二、再结晶 Recrystallization 变形金属的再结晶 再结晶温度 影响再结晶晶粒度的因素—加热温度，变形度 三、晶粒长大 Growing of Crystal Grain
纯铁的再结晶全图
第四节 金属的热塑性变形
Thermoplastic Deformation of the Metal
轧制时发生动态再 结晶，轧制后为等 轴晶，但杂质定向 分布。
1、形成纤维组织 Forming Fibre Structure
2、产生加工硬化 Producing Work Hardening 晶粒被拉长（或压扁），晶粒破碎成亚晶粒，内 部位错密度增加，晶格严重畸变，金属变形阻力
Plastic Deformation of the Metals
第一节 单晶体、多晶体金属的塑性变形
一、塑性变形的基本形式：滑移变形、 孪晶变形 二、单晶体的滑移变形 （1）以锌单晶体（c.p.h）单向拉伸为例 （2）晶体的滑移一般发生在特定的晶面和晶向上 （3）晶体滑移的机理
晶粒变形的过程中，晶粒要 发生转动，原来位向不利的 晶粒，转动至有利位向后， 也发生塑性变形。
Poly-crystal
第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响
The effect of plastic deformation on the structures and properties of the metal
能提高
（金属中的气孔、微裂纹等缺陷被焊合）；
形成纤维组织—使金属的性能呈各向异 性，纵向性能大于横向性能；
热加工工艺的制定规则：应使零件受的 拉应力与流线方向平行，使零件所受的 切应力与流线方向垂直。
冷加工和热加工的组织对比
冷变形后的组织：
晶粒沿轧制方向被拉 长，杂质定向分布。
热变形后的组织：
一、回复 Restoration 二、再结晶 Recrystallization 变形金属的再结晶 再结晶温度 影响再结晶晶粒度的因素—加热温度，变形度 三、晶粒长大 Growing of Crystal Grain
纯铁的再结晶全图
第四节 金属的热塑性变形
Thermoplastic Deformation of the Metal
轧制时发生动态再 结晶，轧制后为等 轴晶，但杂质定向 分布。
1、形成纤维组织 Forming Fibre Structure
2、产生加工硬化 Producing Work Hardening 晶粒被拉长（或压扁），晶粒破碎成亚晶粒，内 部位错密度增加，晶格严重畸变，金属变形阻力
第五章 金属的塑性变形及再结晶
四、金属的热加工
1．热变形加工与冷变形加工的区别
从金属学的观点来看，热加工和冷加工的区别是以再结晶温 度为界限。在再结晶温度之下进行的变形加工，在变形的同时没 有发生再结晶，这种变形加工称之为冷变形加工。而金属在再结 晶温度以上进行塑性变形就称为热加工。
2．热变形加工对金属组织与性能的影响
（1）改善铸态组织 热变形加工可以使金属铸锭中的组织缺陷显 著减少，如气孔、显微裂纹等，从而提高材料的致密度，使金属 的力学性能得到提高。
在工业上常利用回复现象将冷变形金属低温加热既消除应为去应力退火力稳定组织同时又保留了加工硬化性能这种热处理方法称1再结晶过程变形后的金属在较高温度加热时原子活动能力较强时会在变形随着原子的扩散移动新晶核的边界面不断向变形的原晶粒中推进使新晶核不断消耗原晶粒而长大
金属材料及热处理
第五章 金属的塑性变形及再结晶
二、冷塑性变形对金属组织和性能的影响
2．冷塑性变形对组织结构的影响 1）产生“纤维组织”
塑性变形使金属的晶粒形状发生了变化，即随着金属外形的 压扁或拉长。当变形量较大时，各晶粒将被拉长成细条状或纤维 状，晶界变得模糊不清，形成所谓的“纤维组织”。
2）产生变形织构
由于在滑移过程中晶体的转动和旋转，当塑性变形量很大时， 各晶粒某一位向，大体上趋于一致了，这种现象称择优取向。 这种由于塑性变形引起的各个晶粒的晶格位向趋于一致的晶粒 结构称为变形织构。
二、冷塑性变形对金属组织和性能的影响
3．产生残余内应力
经过塑性变形，外力对金属所做的功，约90%以上在使金属变 形的过程中变成了热，使金属的温度升高，随后散掉；部分功转 化为内应力残留于金属中，使金属的内能增加。残余的内应力就 是指平衡于金属内部的应力，它主要是金属在外力的作用下所产 生的内部变形不均匀而引起的。 第一类内应力，又称宏观内应力。它是由于金属材料各部分变形 不均匀而造成的宏观范围内的残余应力。 第二类内应力，又称微观残余应力。它是平衡于晶粒之间的内应 力或亚晶粒之间的内应力。 第三类内应力，又称晶格畸变内应力。其作用范围很小，只是在 晶界、滑移面等附近不多的原子群范围内维持平衡。
机械工程材料第二章金属塑性变形与再结晶
4. 再结晶与重结晶
相同点：晶粒形核、长大的过程。
不同点： （1）再结晶转变前后的晶格类型没有发生变化， 重结晶时晶格类型发生改变。 （2）再结晶是对冷塑性变形的金属而言的，没有 发生冷塑性变形的金属不存在再结晶问题。
三、晶粒长大 再结晶刚刚完成后的晶粒是无畸变的等轴晶粒， 如果继续升高温度或延长保温时间，晶粒之间就 会通过晶界的迁移相互吞并而长大。
➢ 产生残余应力。
（二）其他性能
塑性变形影响金属的物理、化学性能， 如电阻增大，导磁率下降，耐腐蚀性能 降低。 密度、导热系数下降。
三、残余应力（约占变形功的10％）
（一）宏观内应力（第一类内应力） 原因：由工件不同部位的宏观变形不均匀而引起的。 作用范围：作用于整个工件。
金属棒弯曲变形后 的残余应力
正火组织
带状组织
金属冷拉拔后 的残余应力
（二）微观内应力（第二类内应力） 原因：晶粒或亚晶粒之间的变形不均匀引起的。 作用范围：与晶粒尺寸相当。
（三）点阵畸变（第三类内应力）80-90%
原因：晶体缺陷而引起的畸变应力。 作用范围：约几百到几千个原子范围内。
金属强化 主要原因
➢第一类、第二类残余应力： 弊：对金属材料的性二、塑性变形对金属性能的影响
（一）力学性能 加工硬化（形变强化）:随着冷塑性变形量 的增加，金属的强度、硬度升高，塑性、韧 性下降的现象。
工业纯铜
45钢
➢加工硬化是强化金属的重要手段之一。
对于不能热处理强化的金属和合金尤为重要。
链条板的轧制
材料为Q345（16Mn) 钢 的自行车链条经过五 次轧制，厚度由3.5mm压缩到1.2mm，总变形 量为65%。
原始横截面积的百分比。
Ψ=
§5塑性变形
第二类内应力是由于相邻晶粒之间或晶粒内部变形不均匀造成的。
§5.3 塑性变形后金属在加热时组织和性能的变化
金属经冷塑性变形后，组织处于稳定状态，有自发恢复到变形 前组织状态的倾向。但在常温下，原子的扩散能力小，这种不稳定 状态可维持相当长的时间。而加热则使原子扩散能力增加，金属将 依发生回复、再结晶和晶粒长大，如图。
塑性变形使晶粒碎化内部形成位向 略有差异的亚晶粒（亚结构），在其 边界上聚集着大量位错。
三）产生变织构
由于塑性变形过程中晶粒 的转动，当变形量达到一定程 度（70％～90％）以上时，会 使绝大部分晶粒的某一位向与 外力方向趋于一致，形成织构。
§5. 2.2 塑性变形对性能的影响
一）出现加工硬化现象 金属的塑性变形，使位错密度增加，亚结构细化等引起金属的 强度、硬度增加，塑性、韧性下降，即引起加工硬化。图5-7 二） 金属内部形成残余内应力
§5.1.1 单晶体的ห้องสมุดไป่ตู้性变形
单晶体的塑性变形的主要方式是滑移和孪生。其中滑移是最基本、 最普遍的塑性变形方式，孪生只是在滑移难以进行的情况下出现。 一.滑移变形的概念 1.滑移 是晶体在切应力作用下，一部分晶体相对于另一部分沿一定晶 面和晶向产生的相对移动。 滑移只能在切应力的作用下发生，产生滑移的最小切应力称为 临界切应力。 观察产生滑移后的金属表面痕迹，滑移带和滑移线。
§5.3.1 回复
回复是指在加热温度较低时，由于金 属中的点缺陷及位错的近距离迁移而引起 晶内产生某些变化。随着温度的升高，已 产生加工硬化的金属其晶格的扭曲程度减 小，但金属组织还没有显著变化的现象。 T回=（0.25～0.3）T熔 （ K ）
回复使金属的内能降低。金属在回复阶段强度、硬度略有下降、 塑性略有上升，内应力和电阻显著降低，但组织变化不明显。
第5章 金属的塑性变形
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
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
1
第一节 单晶体的塑性变形 一、单晶体纯金属的塑性变形
T再与ε的关系
如Fe：T再=(1538+273)×0.4–273=451℃
39
2）、金属的纯度 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。
40
3）、再结晶加热速度和加热时间 提高加热速度会使再结晶推迟到较高温度发生；
延长加热时间，使原子扩散充分，再结晶温度降低。
3、产生织构：金属中的晶粒的取向一般是无规则的随机排列，尽管每个 晶粒是各向异性的，宏观性能表现出各向同性。当金属经受大量(70% 以上)的一定方向的变形之后,由于晶粒的转动造成晶粒取向趋于一致， 形成了“择优取向”，即某一晶面 （晶向）在某个方向出现的几率明 显高于其他方向。金属大变形后形成的这种有序化结构叫做变形织构， 它使金属材料表现出明显的各向异性。 24
在应力低于弹性极限σ e时， 材料发生的变形为弹性变形； 应力在σ e到σ b之间将发生的变 形为均匀塑性变形；在σ b之后 将发生颈缩；在K点发生断裂。
s e
弹性变形的实质是：在应力的作用下，材料内部的原子偏离了平衡位 置，但未超过其原子间的结合力。晶格发生了伸长(缩短)或歪扭。 原子的相邻关系未发生改变，故外力去除后，原子间结合力便可 2 以使变形的塑性：fcc＞bcc＞chp
8
哪个滑移系先滑移？
当作用于滑移面上滑移方向的切应力分量c（分切应力）大于等于一定的 临界值（临界切应力，决定于原子间结合力），才可进行。
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
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
1
第一节 单晶体的塑性变形 一、单晶体纯金属的塑性变形
T再与ε的关系
如Fe：T再=(1538+273)×0.4–273=451℃
39
2）、金属的纯度 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。
40
3）、再结晶加热速度和加热时间 提高加热速度会使再结晶推迟到较高温度发生；
延长加热时间，使原子扩散充分，再结晶温度降低。
3、产生织构：金属中的晶粒的取向一般是无规则的随机排列，尽管每个 晶粒是各向异性的，宏观性能表现出各向同性。当金属经受大量(70% 以上)的一定方向的变形之后,由于晶粒的转动造成晶粒取向趋于一致， 形成了“择优取向”，即某一晶面 （晶向）在某个方向出现的几率明 显高于其他方向。金属大变形后形成的这种有序化结构叫做变形织构， 它使金属材料表现出明显的各向异性。 24
在应力低于弹性极限σ e时， 材料发生的变形为弹性变形； 应力在σ e到σ b之间将发生的变 形为均匀塑性变形；在σ b之后 将发生颈缩；在K点发生断裂。
s e
弹性变形的实质是：在应力的作用下，材料内部的原子偏离了平衡位 置，但未超过其原子间的结合力。晶格发生了伸长(缩短)或歪扭。 原子的相邻关系未发生改变，故外力去除后，原子间结合力便可 2 以使变形的塑性：fcc＞bcc＞chp
8
哪个滑移系先滑移？
当作用于滑移面上滑移方向的切应力分量c（分切应力）大于等于一定的 临界值（临界切应力，决定于原子间结合力），才可进行。
金属的塑性变形
晶体受力时处于最软取向的一组滑移系首先启动并转动晶体取向变化可使另一组原处于硬取向的滑移系转动到软取向后启动导致滑移可在两组或多组滑移系中同时或交替进行
第七章
金属的塑性变形
主要参考书： 李超，《金属学原理》第十章 赵刚，《材料成型的物理冶金学基础》 第1～5章
2015-11-7
引言 金属受力 → 变形 = 弹性形变 ＋ 塑性形变 外力撤除 → 弹性形变自动消除＋塑性形变永久残留
G
E 2(1
)
2．微观规律 双原子模型： A, B位置两原子处于平衡状态，原子之间合力f＝0。 有限外力去除后，B可自动回到原平衡位置。故受力与应变之间近似为线性关系。 外力较大使原子位移较大时，无法自动回位，应力应变偏离线性关系，发生塑性变形。 弹性变形行为可反映内部原子结合力: ● 原子结合力越强，E或G越大。 ● 凡是能够提高原子结合力的过程，均可以提高材料的弹性模量。
形态特征： 发生多滑移的晶体表面会出现交叉状滑移线。
6．交滑移 交滑移： 两个或多个滑移面同时或交替启动，沿同一滑移方向进行的滑移。 形态特征： 发生交滑移的晶体表面会出现曲
折或波纹状滑移线。
与多滑移的区别： ♣ 滑移沿同一滑移方向； ♣ 晶体表面滑移线为曲折状； ♣ 只能由螺型位错产生。
四、滑移的位错机制
设m＝cossincos＝coscos，称m为取向因子（Schmid因子）
则：
＝ m
当晶体开始塑性变形时，即应力应达到屈服极限，有 ＝ s 则滑移方向上的分切应力即为滑移启动的临界分切应力k： k＝ sm 即滑移面启动滑移的临界条件必定是： ≥k
2
2015-11-7
1．滑移的理论切应力
设滑移面上层原子位移需要克服下层原子的作用力变化为：
第七章
金属的塑性变形
主要参考书： 李超，《金属学原理》第十章 赵刚，《材料成型的物理冶金学基础》 第1～5章
2015-11-7
引言 金属受力 → 变形 = 弹性形变 ＋ 塑性形变 外力撤除 → 弹性形变自动消除＋塑性形变永久残留
G
E 2(1
)
2．微观规律 双原子模型： A, B位置两原子处于平衡状态，原子之间合力f＝0。 有限外力去除后，B可自动回到原平衡位置。故受力与应变之间近似为线性关系。 外力较大使原子位移较大时，无法自动回位，应力应变偏离线性关系，发生塑性变形。 弹性变形行为可反映内部原子结合力: ● 原子结合力越强，E或G越大。 ● 凡是能够提高原子结合力的过程，均可以提高材料的弹性模量。
形态特征： 发生多滑移的晶体表面会出现交叉状滑移线。
6．交滑移 交滑移： 两个或多个滑移面同时或交替启动，沿同一滑移方向进行的滑移。 形态特征： 发生交滑移的晶体表面会出现曲
折或波纹状滑移线。
与多滑移的区别： ♣ 滑移沿同一滑移方向； ♣ 晶体表面滑移线为曲折状； ♣ 只能由螺型位错产生。
四、滑移的位错机制
设m＝cossincos＝coscos，称m为取向因子（Schmid因子）
则：
＝ m
当晶体开始塑性变形时，即应力应达到屈服极限，有 ＝ s 则滑移方向上的分切应力即为滑移启动的临界分切应力k： k＝ sm 即滑移面启动滑移的临界条件必定是： ≥k
2
2015-11-7
1．滑移的理论切应力
设滑移面上层原子位移需要克服下层原子的作用力变化为：
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第一章 金属的塑性变形
第一节 金属塑性变形的实质
金属塑性变形的实质，是应 力超过屈服极限，使晶粒 本身及晶粒之间发生滑移 和转动的结果。
孪生是晶体在外力作用 下，晶格的一部分相对 另一部分沿孪晶面发生 相对转动的结果，转动 后以孪生晶面a—a为界 面，形成镜像对称。孪 生一般发生在晶格中滑 移面少的某些金属中， 或突然加载的情况下。 孪生的变形量很小。
一、金属的本质
1、化学成分的影响 纯金属的可锻性比合金为好。 钢中含有形成碳化物的元素则会降低可锻 性。
2、金属组织的影响
A：160-200HB、δ=40-60%，可锻性好 F： 80HB、δ=50%，可锻性好 Fe3C： 800HB、 δ=0%，可锻性差 粗晶粒和铸态柱状组织，可锻性差 细小而均匀的晶粒组织，可锻性好
二、加工条件
1、变形温度的影响 温度越高，可锻性越好。例如： 45钢 室温时 δ=20% σｂ=600MPa 800℃时 δ=60% σｂ=50MPa 1200℃时δ=80% σｂ=20MPa 温度过高，会产生过热、过烧、脱碳和氧 化的缺陷。
所以，锻造温度的确定是 以合金状态图为依据。
2、回复
消除晶格歪扭，消除部分加工硬化的现象 称为回复。使金属得到回复的温度： T回＝（0.25～0.3)T熔
3、再为再结晶。 使 金属得到再结晶的温度为 T再＝0.4T熔
结论
加工硬化可提高金属的强度。加工硬化会 使金属继续变形带来困难。加工硬化可用 再结晶退火予以消除。 金属的塑性变形分为冷变形和热变形。
始锻温度：低于AE线 200℃ 亚共析钢1200～1250℃ 共析钢1150～1200℃ 过共析钢1050～1150℃ 终锻温度：约为800℃
2、变形速度的影响（1/秒）
一般情况时，变形程度增加，可锻性降低； 高速锤上锻造时，变形程度增加，可锻性增加。
3、应力状态的影响
三个方向压应力数目越 多，可锻性好； 三个方向拉应力数目越 多，可锻性差；
晶粒之间的滑移和转动称为晶间变形 低温时晶间变形是不能过大的 塑性变形过程中一定有弹性变形存在， 外力 去除后，弹性变形将恢复，称“弹复”现象
第二节塑性变形后金属的组织性能
1、加工硬化 金属变形后强度、 硬度增加，塑性、 韧性下降的现象 称为加工硬化。
1）晶粒沿变形方向被拉长 2）晶粒破碎 3）晶粒择优取向，形成变形织构 4）残余内应力
冷变形：在再结晶温度以下的变形
冷变形的特点是： 1、变形越大，塑性越 差，故冷变形不宜过 大； 2、冷变形能使金属的 精度和表面质量提高。
热变形：在再结晶温度以上的变形
热变形的特点是： 1、塑性好，变形抗力低， 变形程度可增大； 2、可提高材料的强度、 塑性和韧性；
3、会形成使金属性能具有方向性的纤维组织 如何使用纤维组织？ （1）最大正应力方向应和纤维 组 织方向重合； （2）最大切应力方向应和纤维 组 织方向垂直； （3）尽量不要把纤维切断。
用锻造比（Y锻）表示变形程度 拔长时 Y锻=F。/F 镦粗时 Y锻=H。/H 式中H。、F。分别为坯料变形前的 高度和 横截面积。 式中H、F分别为坯料变形后的 高度和横截面积。
第三节
金属的可锻性
金属的可锻性是衡量材料在经受压力加工 时获得优质制品难易程度的工艺性能。 金属的塑性越好，变形抗力越小， 则可锻 性越好。 可锻性取决于金属的本质和加工条件。
第一节 金属塑性变形的实质
金属塑性变形的实质，是应 力超过屈服极限，使晶粒 本身及晶粒之间发生滑移 和转动的结果。
孪生是晶体在外力作用 下，晶格的一部分相对 另一部分沿孪晶面发生 相对转动的结果，转动 后以孪生晶面a—a为界 面，形成镜像对称。孪 生一般发生在晶格中滑 移面少的某些金属中， 或突然加载的情况下。 孪生的变形量很小。
一、金属的本质
1、化学成分的影响 纯金属的可锻性比合金为好。 钢中含有形成碳化物的元素则会降低可锻 性。
2、金属组织的影响
A：160-200HB、δ=40-60%，可锻性好 F： 80HB、δ=50%，可锻性好 Fe3C： 800HB、 δ=0%，可锻性差 粗晶粒和铸态柱状组织，可锻性差 细小而均匀的晶粒组织，可锻性好
二、加工条件
1、变形温度的影响 温度越高，可锻性越好。例如： 45钢 室温时 δ=20% σｂ=600MPa 800℃时 δ=60% σｂ=50MPa 1200℃时δ=80% σｂ=20MPa 温度过高，会产生过热、过烧、脱碳和氧 化的缺陷。
所以，锻造温度的确定是 以合金状态图为依据。
2、回复
消除晶格歪扭，消除部分加工硬化的现象 称为回复。使金属得到回复的温度： T回＝（0.25～0.3)T熔
3、再为再结晶。 使 金属得到再结晶的温度为 T再＝0.4T熔
结论
加工硬化可提高金属的强度。加工硬化会 使金属继续变形带来困难。加工硬化可用 再结晶退火予以消除。 金属的塑性变形分为冷变形和热变形。
始锻温度：低于AE线 200℃ 亚共析钢1200～1250℃ 共析钢1150～1200℃ 过共析钢1050～1150℃ 终锻温度：约为800℃
2、变形速度的影响（1/秒）
一般情况时，变形程度增加，可锻性降低； 高速锤上锻造时，变形程度增加，可锻性增加。
3、应力状态的影响
三个方向压应力数目越 多，可锻性好； 三个方向拉应力数目越 多，可锻性差；
晶粒之间的滑移和转动称为晶间变形 低温时晶间变形是不能过大的 塑性变形过程中一定有弹性变形存在， 外力 去除后，弹性变形将恢复，称“弹复”现象
第二节塑性变形后金属的组织性能
1、加工硬化 金属变形后强度、 硬度增加，塑性、 韧性下降的现象 称为加工硬化。
1）晶粒沿变形方向被拉长 2）晶粒破碎 3）晶粒择优取向，形成变形织构 4）残余内应力
冷变形：在再结晶温度以下的变形
冷变形的特点是： 1、变形越大，塑性越 差，故冷变形不宜过 大； 2、冷变形能使金属的 精度和表面质量提高。
热变形：在再结晶温度以上的变形
热变形的特点是： 1、塑性好，变形抗力低， 变形程度可增大； 2、可提高材料的强度、 塑性和韧性；
3、会形成使金属性能具有方向性的纤维组织 如何使用纤维组织？ （1）最大正应力方向应和纤维 组 织方向重合； （2）最大切应力方向应和纤维 组 织方向垂直； （3）尽量不要把纤维切断。
用锻造比（Y锻）表示变形程度 拔长时 Y锻=F。/F 镦粗时 Y锻=H。/H 式中H。、F。分别为坯料变形前的 高度和 横截面积。 式中H、F分别为坯料变形后的 高度和横截面积。
第三节
金属的可锻性
金属的可锻性是衡量材料在经受压力加工 时获得优质制品难易程度的工艺性能。 金属的塑性越好，变形抗力越小， 则可锻 性越好。 可锻性取决于金属的本质和加工条件。