塑性变形时组织性能与变化
金属在塑性变形中的组织结构与性能变化
金属在塑性变形中的组织结构与性能变化引言：金属是一类具有良好导电性和导热性的材料，广泛应用于各个领域。
在金属的加工过程中，常常需要进行塑性变形，以改善金属的性能和形状。
在塑性变形过程中，金属的组织结构和性能会发生一系列的变化。
本文将探讨金属在塑性变形中的组织结构与性能变化的过程和机制。
背景：金属的塑性变形主要指的是金属材料在外力的作用下发生永久性变形。
塑性变形分为单晶塑性变形和多晶塑性变形两种情况。
单晶塑性变形主要依赖于晶体内的滑移和蠕变机制，而多晶塑性变形则与晶界滑移和再结晶有关。
组织结构的变化：在金属的塑性变形过程中，材料的晶粒可能会发生变形和取向的改变。
当外力作用于金属的时候，晶格结构会发生滑移和滚动，使得晶粒边界发生位错的移动，从而导致晶粒的形状发生改变。
此外，金属的晶界也会发生滑移和滚动，使得晶粒之间的取向关系发生变化。
在单晶塑性变形中，晶体内的滑移和蠕变机制是主要的变形机制。
当外力作用于单晶时，晶体内的原子发生位移，晶面滑移，从而产生位错。
位错的运动和交互作用导致晶体内部形成一个滑移面网，进而引发位错的堆积和形成蠕变，使得晶体发生塑性变形。
在多晶塑性变形中，晶粒之间的滑移和晶界的滑移是主要的变形机制。
当外力作用于多晶材料时，晶界上的原子会发生位移，晶界就发生滑移。
通过晶界的滑移，晶粒会沿着滑移方向发生形状变化，进而导致整个材料的塑性变形。
性能变化的机制：金属的塑性变形会改变材料的力学性能和物理性能。
1.机械性能：塑性变形能够提高金属的强度和韧性。
在塑性变形过程中，位错的形成和滑移会增加内部结构的复杂性，从而提高金属的强度。
而由于晶界的滑移和晶粒的取向变化，金属的韧性也得到了改善。
2.热处理性：塑性变形在一定程度上会改善金属的热处理性。
由于塑性变形使晶粒形状发生改变，晶粒的大小和取向变化能够影响到金属的回火硬化行为和晶界再结晶的发生。
3.耐蚀性：塑性变形会改变金属的表面结构，从而影响其耐蚀性能。
金属在塑性变形中的组织结构与性能变化
第七章金属在塑性变形中的组织结构与性能变化练习与思考题1 冷变形使金属的组织结构和性能发生什么变化？有何意义？（1）冷变形使金属的组织结构发生如下变化：1）单晶体塑性变形:时，随着变形量增加，位错密度增加，从而引起加工硬化；2）多晶体塑性变形时，，随着变形量增加，与单晶体变形一样，位错密度增加。
但多晶体各晶粒即相互阻碍又相互促进，变形量到一定程度出现位错胞状结构；3）冷塑性变形后自由能高；4）晶粒外形、夹杂物和第二相的分布发生变化；5）性能上具有方向性：带状组织和纤维组织；6）形成形变织构；7）晶体可能被破坏，可能产生微裂纹，甚至宏观裂纹等；变形是不均匀的；存在残余内应力。
（2）冷变形对金属性能的变化体现在：1）强度指标增加；塑性指标降低，韧性也降低了；产生力学性能的方向性。
2）物理性能变化：由于在晶间和晶内产生微观裂纹和空隙以及点阵缺陷，因而密度降低，导热、导电、导磁性能降低。
3）化学性能变化：化学稳定性降低，耐腐蚀性能降低，溶解性增加。
（3）生产上经常利用冷加工提高材料的强度，通过加工硬化（或称形变强化）来强化金属。
冷加工是通过塑性变形改变金属材料性能的重要手段之一。
2 回复退火处理可能使冷变形后的金属组织结构发生什么变化？有何实际意义？回复对组织结构的影响与形变后的组织以及回复的温度和时间有关：（1）回复温度较低时，由于塑性变形所产生的过量空位就会消失；（2）回复温度稍高一些时，同一个滑移面上的异号位错，会在塞积位错群的长程应力场作用下，汇聚而合并消失，降低位错密度；（3）回复温度较高时，不但同一滑移面上的异号位错可以汇聚抵消，而且不同滑移面上的位错也易于攀移和交滑移，从而互相抵消或重新排列成一种能量较低的结构。
回复退火在生产中主要作用：（1）去内应力退火，使冷加工的金属件，在基本上保持加工硬化的条件下降低其内应力，以避免变形和开裂，改善工件的耐蚀性。
（2）预先形变热处理工艺中，低温冷变形后进行的中间回火，也是一种回复性质的处理。
塑性变形对组织和性能的影响
④ 引起磁性变化
⑤ 化学活性↑ 溶解性↑ 耐蚀性 ↓
The End
思考： 塑性变形会对组织 和性能产生什么影响
I live in a small world.
３．变形织构 原来紊乱的位向出现了有序化，具有严格的 位向性。这个过程叫做“择优取向”。 具有择优取向的晶体组织称为 “变形织构”。
思考： 塑性变形会对组织 和性能产生什么影响
I live in a small world.
思考： 塑性变形会对组织 和性能产生什么影响
I live in a small world.
２．亚结构 随ε↑，ρ↑，位错缠结→形成胞状组织 →亚结构，使一个晶粒分割成许多位向差 很小的亚晶粒。 1
亚晶界 = 位错墙
ε↑，胞的数量↑，晶块的尺寸↓， 位向差 ↑
2
思考： 塑性变形会对组织 和性能产生什么影响
思考： 塑性变形会对组织 和性能产生什么影响
I live in a small world.
பைடு நூலகம்
亚结构细化，位错密度增加，产生加工硬化
Q：什么是加工硬化
A：随着塑性变形程度的增加，金属的强度硬度增加，而塑性、韧性 下降，产生所谓“加工硬化”现象
Q：加工硬化产生的原因
A：随着塑性变形的进行，位错运动和互相交割，产生塞积群、割阶、 固定位错、缠结网等，阻碍了位错进一步运动，即提高了进一步变 形的抵抗力
金属或合金经塑性变形过程中， 为什么要进行中间退火处理？？
思考： 塑性变形会对组织 和性能产生什么影响
I live in a small world.
2、亚结构细化，位错密度增加，产生加工硬化
Q：加工硬化现象的优点？
A：它是工业上用于提高金属强度、硬度和耐磨性的重要 手段之一，特别是对那些不能以特处理方法强化的纯金 属和某些合金尤为重要！
2金属在塑性加工变形中组织性能的变化
2 金属在塑性加工变形中组织性能的变化2.1 在冷加工变形中组织性能的变化一、金属组织的变化1、晶粒被拉长在冷变形中，随着金属外形的改变，其内部晶粒的形状也大体上发生相应的变化，即均沿最大主变形方向被拉长、拉细或压扁，如图2-1在晶粒被拉长的同时，晶间夹杂物和第二相也跟着被拉长或拉碎呈点链状排列，这种组织称为纤维组织。
变形程度越大，纤维组织越明显。
由于纤维组织的存在，使变形金属的横向（垂直于延伸方向）机械性能降低，而呈现各向异性。
2、亚结构亚结构是指金属经过冷变形后，其各个晶粒被分割成许多单个的小区域，如图3-2图2-1 冷轧前后晶粒形状变化（a ）变形前的退火状态组织；（b ）变形后的冷轧变形组织图2-2 塑性变形时的亚结构3、变形织构（1）定义：由原来位向紊乱的晶粒到出现有序化，并有严格位向关系的组织结构，称为变形织构。
（2）种类：按照坯料或产品的外形可分为丝织构和板织构。
1）丝织构在拉拔和挤压条件下形成的织构称为丝织构。
特点：各晶粒有一共同晶向相互平行，并与拉伸轴线一致，以此晶向来表示丝织构。
如图2-3所示。
2）板织构在轧制过程中形成的织构称为板织构。
特点：晶面与轧制面平行，晶向又与轧制方向一致（见图3-3）。
二、金属性能的变化1.机械性能的改变金属的变形抗力指标随变形程度的增加而升高，金属的塑性指标随变形程度的增加而降低。
2、物理及物理-化学性质的变化（1）金属的密度降低（2）金属的导电性降低（或电阻增大）（3）导热性降低（4）化学稳定性降低（5）金属与合金经冷变形后所出现的纤维组织及结构，皆会使变形后的金属与合金产生各向异性，即材料的不同方向上具有不同的性能。
（a ） （b ）图2-3 多晶体晶粒的排列情况（a ）晶粒的紊乱排列；（b ）晶粒的整齐排列2.2 在热加工变形中对组织与性能的影响一、热加工的变形特点在一定的条件下，热加工变形较其冷加工方法，具有一系列的优点：（1）变形抗力低（2）塑性升高，产生断裂的倾向性减少（3）不易产生织构（4）生产周期短（5）组织与性能基本满足要求不足之处：（1）生产细或薄的产品时较困难（2）产品表面质量差（3）组织与性能的不均匀（4）产品的强度不高（5）金属的消耗较大（6）对含有低熔点的合金不宜加工二、金属组织性能的变化（1）使铸态组织得到压密和焊合。
塑性变形对金属组织和性能的影响
塑性变形对金属组织和性能的影响1. 塑性变形对金属组织结构的影响（1）晶粒发生变形金属发生塑性变形后,晶粒沿形变方向被拉长或压扁。
当变形量很大时, 晶粒变成细条状(拉伸时), 金属中的夹杂物也被拉长, 形成纤维组织。
变形前后晶粒形状变化示意图（2）亚结构形成金属经大的塑性变形时, 由于位错的密度增大和发生交互作用, 大量位错堆积在局部地区, 并相互缠结, 形成不均匀的分布, 使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块, 而在晶粒内产生亚晶粒。
金属经变形后的亚结构（3）形变织构产生金属塑性变形到很大程度(70%以上)时, 由于晶粒发生转动, 使各晶粒的位向趋近于一致, 形成特殊的择优取向, 这种有序化的结构叫做形变织构。
形变织构一般分两种：一种是各晶粒的一定晶向平行于拉拔方向, 称为丝织构, 例如低碳钢经高度冷拔后, 其<100>平行于拔丝方向; 另一种是各晶粒的一定晶面和晶向平行于轧制方向, 称为板织构, 低碳钢的板织构为{001}<110>。
形变织构示意图2. 塑性变形对金属性能的影响（1）形变强化金属发生塑性变形, 随变形度的增大, 金属的强度和硬度显著提高, 塑性和韧性明显下降。
这种现象称为加工硬化, 也叫形变强化。
产生加工硬化的原因是：金属发生塑性变形时, 位错密度增加, 位错间的交互作用增强, 相互缠结, 造成位错运动阻力的增大, 引起塑性变形抗力提高。
另一方面由于晶粒破碎细化, 使强度得以提高。
在生产中可通过冷轧、冷拔提高钢板或钢丝的强度。
（2）产生各向异性由于纤维组织和形变织构的形成, 使金属的性能产生各向异性。
如沿纤维方向的强度和塑性明显高于垂直方向的。
用有织构的板材冲制筒形零件时, 即由于在不同方向上塑性差别很大, 零件的边缘出现“制耳”。
在某些情况下, 织构的各向异性也有好处。
制造变压器铁芯的硅钢片, 因沿[100]方向最易磁化, 采用这种织构可使铁损大大减小, 因而变压器的效率大大提高。
《金属材料与热处理》第三章金属的塑性变形对组织性能
重冷塑性变形的金属,经1小时加热后能完全再结晶的 最低温度来表示。
最低再结晶温度：
T再=0.4T熔点 式中温度单位为绝对温度(K)。
8
学习情境三：金属的塑性变形对组织性能的影响 3.2
(3)再结晶温度影响因素：
1）变形程度 ➢2）金金属属再纯结度晶前：塑纯性度变越形高的, 最相低对再变结形晶量温称度为也预就先越变低形 度➢。3）预；加先热变速形度越大, 金属的晶体缺陷就越多, 组织越不 稳➢➢杂再定质结, 最和晶低合是再金一结元扩晶素散温（过度高程也熔, 需就点一越元定低素时；）间阻才碍能原完子成扩；散和晶 ➢界➢当提迁预高移先加, 可变热显形速著度度提达会高一使最定再低大结再小晶结后在晶,较最温高低度温再；度结下晶发温生度；趋于某 一➢高原稳纯始定度晶值铝粒。(越99粗.9大9,9再%结)最晶低温再度结越晶高温。度为80 ℃； ➢工业纯铝(99.0%)最低再结晶温度提高到290 ℃。
3
学习情境三：金属的塑性变形对组织性能的影响 3.2
3、热加工晶粒大小控制措施
（1）.控制较低的加工终了温度 （2）.控制较大的变形程度 （3）.控制较快的冷却速度
0
学习情境三：金属的塑性变形对组织性能的影响 3.2
3、产生残余内应力 ➢定义：外力去除后，金属内部残留下来的应力。
产生原因：金属发生塑性变形时，内部变形不均匀， 位错、空位等晶体缺陷增多，会产生残余内应力。
➢1）宏观内应力 ➢2）微观残余应力 ➢3）晶格畸变应力
1
学习情境三：金属的塑性变形对组织性能的影响 3.2
3
学习情境三：金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1
第一节 金属的塑性变形
塑性变形对金属组织性能的影响
塑性变形对金属组织性能的影响塑性变形是指金属在外力作用发生不可恢复的变形。
因为金属在变形过程中承受很大的外力，所以金属的组织和性能一定会发生变化。
由于金属发生塑性变形时的温度不同，所以金属塑性变形可以根据变形温度分为冷变形，温变形，热变形。
在不同的温度下，金属发生塑性变形时其组织和性能会发生不同的变化。
1.冷塑性变形对金属组织和性能的影响金属发生塑性变形时其变形机制主要有位错的滑移，孪生，扭折，高温下还有晶界滑动和扩散蠕变等方式。
在这些变形方式下，金属的组织会在晶粒形状尺寸，亚结构等方面产生变化，还会产生变形织构等。
在位错的运动过程中，位错之间，位错与溶质原子，间隙原子，空位之间，位错与第二相质点之间都会发生相互作用，引起位错数量，分布的变化。
从微观角度来看，这就是金属组织结构在塑性变形过程中发生的主要变化。
随着金属变形的进行及程度的增加，金属内部的位错密度开始增加，这是因为位错在运动到各种阻碍处如晶界，第二相质点等会受到阻碍，位错就会不断塞积和增值，直到可以使得相邻晶粒内的位错发动才能继续运动。
同时位错运动时所消耗的能量中会有一小部分没有转换成热能散发出去，反而会以弹性畸变能的形式存储在金属内部，使金属内部的点阵缺陷增加。
金属冷塑性变形后还会造成金属内部的亚结构发生细化，如原来在铸态金属中的亚结构直径约为0.01cm，经冷塑性变形后，亚结构的直径将细化至0.001-0.00001cm。
同样金属晶体在塑性变形过程中，随着变形程度的增大，各个晶粒的滑移面和滑移方向会逐渐向外力方向转动。
当变形量很大时，各晶粒的取向会大致趋向于一致，从而破坏了多晶体中各晶粒取向的无序性，也称为晶粒的择优取向，变形金属中这种组织状态则称为变形织构。
在塑性变形过程中随着金属内部组织的变化，金属的机械性能将产生明显的变化。
随着变形程度的增大，金属的硬度，强度显著升高，而塑性韧性则显著下降，这一变化称为加工硬化。
加工硬化认为是与位错的运动和交互作用有关。
塑性变形对材料组织和性能的影响
0.9 μm
Adapted from Fig. 4.6, Callister 6e. (Fig. 4.6 is courtesy of M.R. Plichta, Michigan Technological University.)
17
二、冷变形金属的加工硬化
定义： 金属屈服后，欲使之继续变形必须增加应力的 现象。表现为强度显著提高、塑性明显下降。 发生加工硬化时应力-应变经验关系式：
材料的变形与再结晶
2. 多晶体的加工硬化 （1）加工硬化率明显高于单晶体，无第一阶段。 （2）加工硬化率高。 要使处于硬取向的滑移系启动，必须增大外力； 塑性变形过程中各晶粒内部运动位错的强烈交互 作用使位错塞积严重，晶界处应力集中，硬化曲 线很陡，加工硬化率高。
材料的变形与再结晶
三、形变织构 在外加应力的作用下，各晶粒发生转动， 结果使每个晶粒的某个取向都转动到力轴 方向上来，形成择优取向。具有择优取向 的组织称为织构。
材料的变形与再结晶
DIlloy after cold working: • Dislocations entangle with one another during cold work. • Dislocation motion becomes more difficult.
机制： 位错缠结，主次滑移系间交互作用强烈，形成位 错胞。多个滑移系统被激活，位错运动障碍增 大，使位错运动的自由程缩短，变形进行困难。
材料的变形与再结晶
（3）第三阶段
θ 抛物线硬化阶段， 值呈减小趋势。滑移 线变成滑移带，且滑移带发生碎化。螺位错 发生交滑移，使塞积位错得以松弛，加工硬 化程度减弱。
材料的变形与再结晶
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④ 表面有热蚀沟（板材高温长期加热形成）
四．再结晶织构
冷变形后的金属在再结晶过程中所形成
的织构
金属在变形过程中所形成的变形织构，
再结晶后可出现三种情况：
１．保持或加强原有织构 ２．形成新的织构
３．晶粒取向混乱
五．再结晶图
—— 以图解的形式表示再结晶结束后
的平均晶粒尺寸与变形程度、再
结晶温度的关系。
消失途径：与间隙原子复合
跑到晶界或表面 与位错起作用
② 中温回复 一部分异号位错发生复合、对消
③ 高温回复
形成多边化亚晶
多边化实质：冷变形后，由于同号位
错在滑移面塞积所引起点阵弯曲的晶
体，在加热时，通过刃型位错的攀移 和滑移，使同号位错沿滑移面法向排
列成小角度亚晶界的过程。
位错为什么要从横向排 列变成竖直排列？？
第一类再结晶图：冷加工工艺
退火 T℃－ε－d 第二类再结晶图：热加工工艺 静态
热加工 T℃－ε－d 动态
１．温度一定，
ε－d 的关系 ２．变形程度一定， T℃－d的关系
6.3 热加工变形时组织性能的变化 热加工：在再结晶温度以上进行的加工，属 于完全软化过程 一．热加工的特点 1.变形抗力小 2.塑性升高 能耗少 产生断裂的倾向性减小
③ 长大过程中，三个晶粒的交角趋于120°
稳定的二维晶粒呈六边形。
④ 晶粒长大速度比再结晶速度要小得多 ⑤ 晶粒长大均匀 ，平均
尺寸连续增大
２．反常长大（二次再结晶）
二次再结晶产生的条件如下： ① 微粒（杂质或第二相粒子）
阻碍晶界移动
② 再结晶织构 只在一定取向上易长大 晶界迁移率小
③ 晶粒间的位向差小
温长时间退火才能消除。
纤维组织的存在，使金属产生各向异性。 顺纤维方向较垂直于纤维方向具有较高的
机械性能，尤其是塑性和韧性。见表3-2
用热加工方法制造零件时：
尽量使流线与零件工作时所受到的最
大拉应力方向相一致，与外加的剪切
应力或冲击力的方向相垂直。 减弱纤维组织的方法：
提高材料的洁净度
减少第二相的体积百分数
２．过程
① 形核
三种形核方式
(a)亚晶粒合并形核 (b)亚晶粒长大形核 (c)凸出形核
② 晶核长大 当各个再结晶核心长大到互相接触时，就 形成了完全由大角度晶界所分界的无应变
的新晶粒组织。
３．再结晶温度和再结晶时间
① 再结晶温度：开始再结晶的最低温度TZ
测量TZ的方法常用的有：
金相法：显微镜中观察到第一个新晶粒 或晶界因凸出形核而出现锯齿
5. 形成带状组织
—— 不同结构的晶粒呈层状排列
低碳钢经热轧后，珠光体和铁素
体有时沿轧向呈带状分布，构成带状 组织。这种组织是由于枝晶偏析或夹
杂物在压力加工过程中被拉长所造成。
带状组织
பைடு நூலகம்
带状组织也会产生各向异性，但若不存在
较多的拉长非金属夹杂物时，对钢的横向
机械性能影响并不显著，反之，则会使钢
横向的塑性和冲击韧性明显下降。 消除带状组织的方法： 正火处理 高温扩散退火（磷偏析引起）
6.4 温加工变形时组织性能的变化
冷加工：强度↑、塑性↓、表面质量↑、
尺寸精度↑
热加工：强度↓、塑性↑、表面质量↓、
尺寸精度↓
温加工：介于二者之间 T回 ＜T ＜T再 属于不完全硬化变形
一．温加工的目的
１．改善材料的加工性能
高速钢：
冷加工—— 产生严重断裂 150℃加工 —— 只有不严重的裂边 300 ℃加工 —— 无裂纹，可进行拉拔
3.不易形成变形织构
4.性能均匀性较差
5.表面质量、尺寸精度较差
二．金属组织性能的变化 1. 使组织致密
2. 使晶粒细化
3. 使夹杂物、第二相破碎 4. 形成纤维组织
金属中未溶夹杂在热加工后沿流向分布，
形成金属流线。
金属流线
这种纤维组织不能因再结晶而改变，仍处
于拉长状态。须经反向压缩变形或采用高
状边缘的退火温度。
硬度法：硬度－退火温度曲线上硬度开始
显著降低的温度。
工业生产中通常以经过大变形量（～70%
以上）的冷变形金属，经一小时退火能完 全再结晶的最低退火温度定为TZ 。
② 再结晶时间：一定温度下，完成一定量 （95%）再结晶所需要的时间。
４．影响再结晶的主要因素
① 金属本性
杂质↑， TZ↑ ，d↓ 如纯Al ，TZ =90℃
99%Al，TZ =290 ℃
合金元素↑， TZ↑ ，d↓ 低碳钢， TZ ≈ 670 ℃ 18-8不锈钢， TZ ＞800 ℃
② 变形程度
ε↑ ，TZ ↓
ε－d 关系，如图示
③ 保温时间
ε 一定，保温时间越长， TZ ↓
④ 原始晶粒度
在其他条件相同的情况下，原始晶粒
越细小，则变形抗力越大，贮存能越高，
３．回复特点
① 消除大部分内应力，弹性应变基本消除
② 恢复部分物理－化学性能 电阻率↓，耐蚀性↑
③ 机械性能变化不大
④ 晶粒外形、位向不变 ⑤ 晶间、晶内微裂纹未得以修复 去应力退火 1
1
二．再结晶
重结晶?
１．定义
随加热温度升高，在形变金属的基体上出现 无应变的新晶粒，直至全部基体都被这些新 晶粒所取代的过程。
② 电阻↑ 导电性↓
③ 导热性↓
④ 引起磁性变化
⑤ 化学活性↑ 溶解性↑ 耐蚀性 ↓
6.2 回复与再结晶
变形以后的金属在加热过程中可分为
回复、再结晶、晶粒长大三阶段。
回复：新晶粒产生以前 再结晶：产生新晶粒的过程
晶粒长大：新晶粒的长大过程
一．回复
１．定义 原子回到稳定的平衡位置的过程
２．机理 ① 低温回复 晶内变化主要是空位消失
又如六方晶体 —— Zn板
使 (0001)晶面平行轧面，此方向不易变形
—— 织构强化 多做压力容器
二．金属性能的变化
１．机械性能的变化
① 强度↑ （亚晶界↑，晶格畸变）
② 塑性↓
（晶内和晶间受到破坏，附加应力） ③ 各向异性 顺纤维方向的机械性能优于 垂直于纤维方向
２．物理－化学性质的变化
① 密度↓
２．改善产品的使用性能
① 提高力学性能
在塑性降低不多的情况下提高强度。
见表3-3
② 减小松驰现象
③ 提高疲劳强度 亚晶界↑↑，不利于疲劳裂纹的传播
思考题
1.冷加工变形后,金属的组织和性能有何变化? 2.什么叫变形织构?它分几种?织构对材料性能有何影响 3.什么叫回复(再结晶)? 回复(再结晶)的特点? 4.什么叫二次再结晶?它发生的原因有哪些? 5.什么叫再结晶图?它有何作用?学会看懂再结晶图. 6.热加工有哪些特点?它与冷加工相比有什么区别?
② 板织构
各晶粒的某一晶面平行于板面，某一晶向平行于
轧制方向 。 板织构用晶面和晶向共同表示
如 (100)[011]板织构 表示： (100)平行轧面 [011]平行轧向
材料产生织构时，出现各向 异性。 不利方面： 冲压时易出现“制耳效应”
有利方面：
对于变压器用的硅钢片，为了提高磁
性，特地在最易磁化方向 <100>形成织构。
6．塑性变形时组织性能的变化
6.1 冷加工变形时组织性能的变化 冷加工：T＜ T回 一．金属组织的变化 属于完全硬化的变形过程
１．晶粒被拉长
随ε↑，各晶粒沿最大主变形方向被拉长
（或压扁），形成纤维状。
晶粒拉长的程度取决于： ① 变形程度 ε↑，纤维组织越明显，拉长↑
② 主变形图示 两向压缩一向拉伸最有利于晶粒 的拉长
7.温加工的目的 ?
TZ ↓，d↓
５．再结晶特点
① 内应力全部消除
② 恢复了机械性能
③ 修复了显微裂纹 ④ 使化学成分均匀
强度↓、塑性↑
⑤ 消除了各向异性
1
1
三．晶粒长大
１．正常长大（均匀长大）
晶界能是晶粒长大的推动力。
它有如下特点：
① 晶粒长大是依靠晶界的移动，使大晶粒
吞并小晶粒，并不是晶粒的合并。
② 晶粒界面的曲率是晶界移动的驱动力。
2
1
小角度晶界模型
1
３．变形织构 原来紊乱的位向出现了有序化，具有严格的 位向性。这个过程叫做“择优取向”。 具有择优取向的晶体组织称为 “变形织构”。
变形织构分为二类：
① 丝织构
各晶粒的某一晶向都平行
于拉伸轴方向。 以此晶向表示丝织构 面心立方：<111>丝织构 体心立方：<110>丝织构
冷变形金属的组织与所观察的试样截面
有关：
冷轧钢板：
纵向截面 晶粒变形伸长最显著
横向截面
板面
晶粒变形伸长不及前者
晶粒伸长变形不明显，不能 反映板材的实际变形程度
２．亚结构
随ε↑，ρ↑，位错缠结→形成胞状组织
→亚结构，使一个晶粒分割成许多位向差
很小的亚晶粒。 1
亚晶界 = 位错墙
ε↑，胞的数量↑，晶块的尺寸↓， 位向差 ↑