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实验四 金属的塑性变形与再结晶

一、实验目的
1．了解冷塑性变形对金属组织和性能的影响。
2．了解冷变形度对金属再结晶后晶粒大小的影响。

图 4-1 05 钢冷塑性变形后组织(200×)
a)未变形，940℃正火 b)变形程度 40% c)变形程度 70% d)变形程度 80%

二、实验概述
（一）金属塑性变形后的组织、性能变化
金属的重要特性之一就是具有塑性。当金属受的外力（切应力）超过其屈服点（σ
s）时，除继续发生弹性变形外，同时还发生永久变形，又称塑性变形。它主要通过滑
移和孪生方式进行。塑性变形的结果不仅使金属的外形、尺寸改变，而且使金属内部的
组织和性能也发生变化。现将这些变化分述于下。
1．滑移带 滑移是金属塑性变形的基本方式。晶体滑移时沿滑移面、滑移方向产
生相对滑动，在自由表面处产生台阶，大量滑移台阶的积累就构成了宏观塑性变形。通
过光学显微镜观察已变形的抛光试样，就能见到许多平行线条，即为滑移带。
2．孪晶 孪生通常是晶体难以滑移时而进行的另一种塑性变形方式。孪生变形就
是晶体的一部分沿一定晶面和晶向进行剪切变形，从而使已变形部分与未变形部分的原
子排列构成镜面对称，此称孪晶。由于晶体两部分位向不同，受浸蚀程度有异，对光的
反射能力也明显不同，故在显微镜下能看到形变孪晶。
3．纤维组织 金属在变形前内部组织为等轴晶粒，随着变形量的增加，晶粒逐渐沿
变形方向伸长，并最后被显著地拉成纤维状。这种组织称之冷加工纤维组织。05 钢不同
变形度下的显微组织如图 4-1 所示。
4．加工硬化 由于金属冷塑性变形，亚结构进一步细化，位错密度增大，导致其
强度、硬度提高，而塑性、韧性下降，该现象即称加工硬化。
（二）塑性变形后的回复与再结晶
金属经冷塑性变形后，在热力学上处于不稳定状态，必有力求恢复到稳定状态的
趋势。但在室温下，由于原子的动能不足，恢复过程不易进行，加热会提高原子的活动
能力，也就促进了这一恢复过程的进行。加热温度由低到高，其变化过程大致分为回复、
再结晶和晶粒长大三个阶段，当然这三个阶段并非截然分开。图 4-2a 即为经 70％变形
度的 05 钢，625℃退火后，发生了不完全再结晶，图 4-2b 为 670C 退火后，再结晶已完
成。由图 4-3 可知，在回复阶段，显微组织不变，仅是内应力获得很大松弛，所示其性
能几乎不变。但经再结晶后，显微组织已恢