最新5塑性变形

§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。
§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。
晶粒越细、塑性越好。
其原因在于：晶粒越细，则晶界越曲折，越不利于裂纹的传播； 晶粒越细，则晶界越曲折，越不利于裂纹的传播；晶粒越细，变形 可以分散在更多的晶粒内进行，且变形均匀，减少应力集中，从而 可以在断裂之前承受更大的塑性变形。
一.多晶体的塑性变形特点： 1.不均匀（均一）的塑性变形
多晶体中各晶粒位向不同，处于软位向的晶粒先 变形，处于硬位向的转动后再变形或不变，且晶粒内 部变形也不一致，所以多晶体的塑性变形不一致、不 等时的。
5塑性变形
§5 金属的塑性变形和再结晶
§5.1 金属塑性变形的实质
材料在外力作用下会产生变形，首先产生弹性变形。当应力超过材料的弹性 极限时，金属将产生塑性变形。
当外载荷在材料内部所产生的内应力超过了材料的屈服强度以后，即使去掉 外载荷，变形也不能完全消失的变形称为塑性变形。它不仅改金属的外形，而且 使内部组织和结构发生变化。经过塑性变形后的金属，在随后的加热过程中，内 部组织也发生一系列变化，这些都对性能有明显的影响。
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。
如 ：经冷拉的钢丝卷成弹簧后的低温回火（加热到250～300℃）, 青铜丝弹簧加工后的回火处理(加热到120～125℃)。
§5. 3.2 再结晶
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。
第三类内应力是由于晶格畸变、位错密度增加引起的，又称晶格 畸变内应力。是变形中的主要内应力（占90%以上），是金属强化 的主要原因。
加工硬化和残余应力的存在，使金属的物理和化学性能发生了显 著变化。如电阻增加、耐蚀性下降。 残余拉应力会降低承载能力， 尤其是降低疲劳强度。
粒将继续长大是通过晶界的迁移进行的，是大晶粒吞食小晶粒的过 程。晶粒粗大会使金属的强度，特别是塑性和冲击韧性降低。
§5.3.4影响再结晶晶粒度大小的因素
一. 预变形度的影响

对一般金属，当变形度为2%～10% 时，由于变形很不均匀，会造成晶粒异常 长大，应予避免。变形度过大（＞90%） ，因织构，晶粒也会粗大。通常变形度为 30%～60%。
2.多晶体比单晶体有较高的塑性变形抗力 1）晶粒间位向差阻碍滑移 2）晶界阻碍位错运动
3.多晶体塑性变形时晶粒间相互协调和配合 4.只有多个滑移系才能保证多晶体变形的连续性
二.合金的塑性变形
合金中由于含有合金元 素，使其晶格结构发生了 变化，有更高的塑性变形 抗力。
①单相固溶体合金由于溶质原子的存在，使其晶格发生畸变， 从而使固溶体的强度、硬度升高，而塑性、韧性下降，即产生了固 溶强化。
塑性变形和再结晶是金属材料 生产和研究中的一个重要问题，下 面依次介绍金属的塑性变形、合金 的塑性变形、塑性变形对组织和性 能的影响、回复与再结晶、金属的 热加工。
§5.1.2 多晶体的塑性变形
对于多晶体的塑性变形，在塑性变形过程中，金属的晶粒内部 也是滑移为主要方式，晶粒间也产生了滑移并转动（多晶体的晶间 变形）。由于晶界和晶粒位向的影响，位错的运动阻力加大，致使 细晶粒的金属的强度增大，即细晶强化。
随着温度的进一步升高，已发生回复的金属开始以某些碎晶或 杂质为核心通过新晶核的形成和长大，形成新的晶粒。从而消除了 加工硬化的现象。由畸变的晶粒变为等轴晶粒的过程称为再结晶。
再结晶温度指冷塑性变形金属发生再结晶的最低温度。影响再 结晶度的因素
①金属的预变形度，预变形度越大，再结晶温度越低。
②金属的熔点，金属的熔点越高，它的再结晶温度越高。纯金属的 再结晶温度T再熔点T再下列近似关系：
②当合金的组织由多相混合物组成时,合金的塑性变形除与基体 性质有关外，还与第二相的性质、形状、大小、数量和分布有关。
当其在晶界上呈网状分布时,对强度和塑性均不利；
在晶内呈片状和层状分布时，可显著提高强度和硬度，但分会 降低塑性和韧性；
在晶内呈弥散分布时，虽塑性、韧性稍会降低，但可显著提高 强度和硬度，而且质点越细、越多，合金的强度、硬度越高，这称 为合金的弥散强会或沉淀强化。
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
由于金属材料塑性变形的不等时性和不均匀性，使外力取消后， 金属内部有残存内应力。可分为三类：
第一类内应力是金属表面与心部变形不均匀造成的宏观应力。
§5. 2 塑性变形对金属组织与性能的影响
塑性变形改变了材料的外形， 对组织和性能也带来了影响。
§5.2.1塑性变形对内部组织结构的影响
一）显微组织呈现纤维状
金属在外力作用下产生塑性变形时，不仅外形发生变化，而且其 内部的晶粒形状也相应地被拉长或压偏。当变形量很大时，晶粒将 被拉长为纤维状，晶界变得模糊不清。
T再=0.4T熔 （K） ③金属的纯度，一般就来，杂质或合金元素均会阻碍原子扩散和 晶界迁移，使再结晶湿度升高。
④加热条件，加热速度越慢，保温时间越长，原子扩散越充分， 再结晶温度越低。
生产中金属的再结晶退火温度比其再结晶温度高100～200℃。
§5.3.3 晶粒长大
再结晶完成后，若继续升高加热温度或延长保温时间，金属晶
二）组织内的亚晶粒增多 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