第三章 塑性变形与再结晶.pdf

3 金属的塑性变形与再结晶
„ 许多零件(结构)在制造、装配或使用
过程当中都要受力,将发生变形。
„ 铸态组织中存在晶粒粗大、气孔、疏松
及枝晶偏析等缺陷,浇注后往往要经过
压力加工。
„ 通过压力加工,金属的内部组织、性能
将明显改变,如强化
„ 回复与再结晶恢复塑性变形以前的性能
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金属的塑性变形
„ 在外力作用下,材料将发生弹性变形、塑性变
形直至断裂。
„ 一、弹性变形与塑性变形
„ 弹性变形的实质是在应力的作用下,金属内部
的晶格发生了弹性的伸长或歪扭,原子离开其
平衡位置但是位移远小于该方向上原子的间距,
所以在外力去除后,其变形便可完全恢复。
„ 塑性变形时,原子从一个平衡位置移动到相邻
的另一个平衡位置,因此在外力去除后,其变
形不能得到完全的恢复,形成永久变形。
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塑性变形是切应力作用的结果
„ 在一定的晶面上外力
可以分解为平行于该
晶面的切应力和垂直
于该晶面的正应力
„ 正应力:晶格的弹性
变形和断裂
„ 切应力:弹性畸变,
塑性变形和断裂。
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二、单晶体的塑性变形
„ 塑性变形的实验现象
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„ 单晶体的变形有两种方
式:滑移和孪生
滑移变形容易,孪生阻力
较大
(1) 滑移变形概念
在切应力的作用下,晶
体的一部分相对于另一
部分沿一定的晶面(滑
移面)上的一定方向
(滑移方向)发生相对
滑动。
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(2) 滑移的特点
„ 在切应力的作用下发生
„ 晶体常有固定的滑移系
„ 滑移面-原子的最密排晶面
„ 滑移方向-原子的最密排方向
„ FCC 的滑移面和滑移方向为:{111} <110>
„ BCC的滑移面和滑移方向为: {110} <111>
„ 晶体沿滑移方向滑移,原子移动的距离是原子
间距的整数倍
„ 滑移的同时伴有晶体的转动
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表3-1 纯金属常见三种晶格的滑移系
滑移系较多的材料塑性变形能力强
(3) 晶体滑移是位错运动的结果
(4) 孪生变形
孪生变形阻力较大,
只有滑移系少的六方
结构金属或低温快速
变形时才能以孪生方
式变形。
图3-4 孪生变形示意图
三、多晶体的塑性变形
一般金属材料是由许多位向不同的小单
晶体组成的多晶体。
(1) 多晶体变形的特点
相邻晶粒的阻碍晶界两侧晶粒的位向不
同,晶体的滑移即位错的滑移不能越
过晶界。晶界处不易变形,晶粒间不
均匀
相邻晶粒的协调为了保持材料的连续性,
一个晶粒变形时,相邻晶粒必须同时
进行相应的协调变形。
由于以上原因,多晶体材料的强度一般
高于单晶体材料
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锌单晶体与多晶体应力-应变曲线