1、項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o任務(wù)描述：o本任務(wù)主要介紹了金屬材料的塑性變形的含義，并從微觀領(lǐng)域深入分析了金屬材料實(shí)現(xiàn)塑性變形的兩種主要形式：滑移和孿生。從而掌握金屬材料冷塑變形對(duì)材料組織和性能的影響。另外，還介紹了回復(fù)與再結(jié)晶的含義，區(qū)分了冷加工和熱加工及其對(duì)材料組織和性能的影響。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o知識(shí)目標(biāo)：o掌握塑性變形的方式和含義，了解塑性變形對(duì)金屬材料組織和性能的影響；掌握回復(fù)和再結(jié)晶的含義，學(xué)會(huì)如何區(qū)分熱加工和冷加工，了解熱加工對(duì)金屬材料組織和性能的影響。o能

2、力目標(biāo)： o通過對(duì)塑性變形、回復(fù)和再結(jié)晶等理論的學(xué)習(xí)，初步學(xué)會(huì)對(duì)金屬材料選擇的一些要求，以及將來(lái)進(jìn)行熱處理的基本條件，為將來(lái)材料選擇和熱處理設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o4.1 4.1 金屬的塑性變形金屬的塑性變形o工業(yè)用的金屬材料通常是多晶體，但多晶體的塑性變形工業(yè)用的金屬材料通常是多晶體，但多晶體的塑性變形較為復(fù)雜，為了更好的了解多晶體的塑性變形，先了解較為復(fù)雜，為了更好的了解多晶體的塑性變形，先了解單晶體塑性變形的特點(diǎn)。單晶體塑性變形的特點(diǎn)。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變

3、形與再結(jié)晶o4.1.14.1.1單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形o單晶體的塑性變形方式主要有滑移和孿生兩種單晶體的塑性變形方式主要有滑移和孿生兩種 a) 未變形 b) 滑移 c) 孿生 圖41 單晶體塑性變形主要形式項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o一、滑移一、滑移 o 在切應(yīng)力的作用下，晶體的一部分沿著一定的晶面和一定的方向相對(duì)于另外一部分產(chǎn)生的相對(duì)滑動(dòng)的現(xiàn)象就稱為滑移。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o滑移的特點(diǎn)：o1、滑移只能在切應(yīng)力的作用下產(chǎn)生，產(chǎn)生滑移的最小切應(yīng)力稱為臨界切應(yīng)力；

4、項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o2、產(chǎn)生滑移的晶面稱為滑移面，產(chǎn)生滑移的晶向稱為滑移方向。滑移通常沿著晶體中原子排列密度最大的晶面（密排面）和其上密度最大的晶向（密排方向）進(jìn)行。o一個(gè)滑移面和其上的一個(gè)滑移方向組成一個(gè)滑移系。o晶體內(nèi)可能滑移的滑移面和滑移方向的乘積叫做滑移系數(shù)。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o表41 三種常見金屬晶格的滑移系 晶格類型體心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格滑移面1106個(gè)1114個(gè)00011個(gè)滑移方向2個(gè)3個(gè)3個(gè)滑移系數(shù)目6x2=12個(gè)4x3=12個(gè)1x

5、3=3個(gè)項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o3. 滑移時(shí)，晶體兩部分的相對(duì)位移量是原子間距的整數(shù)倍。滑移的結(jié)果在晶體表面形成一些臺(tái)階，稱為滑移線，若干條滑移線組成一個(gè)滑移帶。 圖42 滑移線和滑移帶項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o4、滑移的同時(shí)伴隨著晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)有兩種：o一種是滑移面向外力軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)；o另外一種是滑移面上滑移方向向最大切應(yīng)力方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o5. 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)晶體在切應(yīng)力作用下，一部分相對(duì)于另外一

6、部分產(chǎn)生剛性整體移動(dòng)需要的最小切應(yīng)力與實(shí)際測(cè)量需要的切應(yīng)力相差較大。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，由于晶體中存在位錯(cuò)，滑移實(shí)際上是在切應(yīng)力的作用下通過位錯(cuò)線沿滑移面的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 圖43 晶體中通過位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)而造成滑移示意圖 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o二、孿生二、孿生 o o孿生是金屬進(jìn)行塑性變形的另一種基本方式。所謂孿生是指晶體的一部分沿一定晶面和晶向，相對(duì)于另一部分所發(fā)生的切變。發(fā)生孿生的部分稱為孿生帶或?qū)\晶，沿其發(fā)生孿生的晶面稱為孿生面。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶圖44 孿生變形項(xiàng)目三

7、 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o孿生與滑移的主要區(qū)別：o1. 孿生通過晶格切變使晶格位向改變，使變形部分與未變形部分呈鏡面對(duì)稱；而滑移不引起晶格位向的變化。o2. 孿生時(shí)，相鄰原子面的相對(duì)位移量小于一個(gè)原子間距，而滑移時(shí)滑移面兩側(cè)晶體的相對(duì)位移量是原子間距的整數(shù)倍。o3. 孿生所需要的切應(yīng)力比滑移大得多，如鎂的孿生臨界切應(yīng)力為535MPa，而滑移時(shí)臨界切應(yīng)力僅0.5MPa。因此，只有在滑移難以進(jìn)行時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生孿生變形。o4. 孿生產(chǎn)生的塑性變形量較小，比滑移產(chǎn)生的變形量小得多。o5. 孿生變形完成得速度極快，接近于聲速。項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)

8、任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o4.1.2 4.1.2 多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形 o多晶體得塑性變形與單晶體變形方式基本相同，每個(gè)晶粒得塑性變形仍然以滑移或?qū)\生方式進(jìn)行。但由于晶粒之間存在晶界，以及具有不同的晶粒位向，因此多晶體塑性變形就要復(fù)雜得多 。項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o1晶界的影響o將兩個(gè)晶粒組成的試樣，如圖45所示，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，可以看到兩個(gè)晶粒在其間結(jié)合的晶界處的變形是最小的，因此形成如圖的“竹節(jié)”現(xiàn)象。這是由于在晶界處晶格畸變較大，原子排列很紊亂，同時(shí)也是雜質(zhì)原子和其它缺陷集中的地方，

9、這些都會(huì)對(duì)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙作用，從而提高了抵抗變形的能力。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶圖45 兩個(gè)晶粒組成試樣 圖46 鋅的拉伸曲線拉伸試驗(yàn)示意圖 1-多晶體試樣 2單晶體試樣項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o2. 晶粒位向的影響o 多晶體中具有很多不同晶粒位向的晶粒，在外力作用下，一些晶粒發(fā)生滑移時(shí)會(huì)受到其它具有不同晶粒位向的晶粒的制約。這樣就會(huì)增加晶粒發(fā)生滑移的阻力，如圖46所示，使塑性變形的抵抗力提高 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形

10、與再結(jié)晶o3. 多晶體的塑性變形過程o在多晶體金屬中，出于晶粒間的位向不同。會(huì)使塑性變形產(chǎn)生不均勻性。由材料力學(xué)可知，拉伸時(shí)，在與外力成45方向上的切應(yīng)力最大。偏移該方向越遠(yuǎn)，則切應(yīng)力越小(與外力平行或垂直方向的切應(yīng)力等于零)。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o細(xì)晶強(qiáng)化o晶粒越細(xì)，在同等體積內(nèi)的晶粒數(shù)量就越多，晶界面積和不同位向的晶粒也就越多，在進(jìn)行塑性變形是遇到的抵抗力就越大，因此可以有較高的強(qiáng)度和硬度；同時(shí)，變形時(shí)可能發(fā)生滑移的晶粒也會(huì)越多，總的變形量就分布到更多的晶粒中，這樣使變形更加的均勻，不容易出現(xiàn)應(yīng)力集中，故而可以承受較大的塑性

11、變形，因此其塑性和韌性越大。可以看出通過細(xì)化晶粒可以提高金屬材料的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性，是一種十分有效的強(qiáng)化金屬材料的方法。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o4.2 4.2 冷塑變形對(duì)金屬組織和性能的影響冷塑變形對(duì)金屬組織和性能的影響o4.2.1 4.2.1 冷塑變形對(duì)金屬組織的影響冷塑變形對(duì)金屬組織的影響o冷塑變形就是指金屬在室溫下進(jìn)行的塑性變形。在冷塑變形后不冷塑變形就是指金屬在室溫下進(jìn)行的塑性變形。在冷塑變形后不但改變了材料的外形，也會(huì)改變其內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)。但改變了材料的外形，也會(huì)改變其內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任

12、務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o1晶粒的變形 o金屬在外力作用下產(chǎn)生塑性變形時(shí)，隨著變形量的增加，晶粒形狀也發(fā)生變化。通常晶粒沿變形方向被拉長(zhǎng)、變細(xì)或壓扁，如圖48所示。 a) 變形前 b) 變形后 圖48變形前后晶粒形狀變化示意圖項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o2. 亞結(jié)構(gòu)細(xì)化o金屬的塑性變形，除了產(chǎn)生滑移帶、孿晶帶之外，還會(huì)使晶粒逐漸碎化成許多位向略有不同（位向差不大于1）的小晶塊，就象是在原晶粒內(nèi)又出現(xiàn)許多小晶粒似的，這種組織稱為亞結(jié)構(gòu)。每個(gè)小晶塊稱為亞晶粒，亞晶粒邊界排列著許多位錯(cuò)。經(jīng)塑性變形后，亞晶粒將進(jìn)

13、一步細(xì)化，位錯(cuò)的密度進(jìn)一步增高。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o3. 形變織構(gòu)產(chǎn)生o金屬在接受拔絲、軋制等單向塑性變形時(shí)，各個(gè)晶粒在發(fā)生滑移變形的同時(shí)，還會(huì)發(fā)生晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)。在變形量較大的情況下，拔絲使各個(gè)晶粒的某一晶向轉(zhuǎn)向與拉拔方向平行，軋制時(shí)則會(huì)使晶粒的某一晶向轉(zhuǎn)向與軋制方向平行。變形越大，這種現(xiàn)象越明顯。這一現(xiàn)象稱為“擇優(yōu)取向”。擇優(yōu)取向的結(jié)果形成具有明顯方向性的組織，稱為“織構(gòu)”。由于是變形過程中產(chǎn)生的，故稱為“形變織構(gòu)”，拔絲產(chǎn)生的織構(gòu)又稱為絲織構(gòu)，軋制產(chǎn)生的織構(gòu)又稱為板織構(gòu)。項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形

14、與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶圖49 形變織構(gòu)示意圖項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o4.2.2 4.2.2 冷塑變形對(duì)金屬性能的影響冷塑變形對(duì)金屬性能的影響o一、加工硬化o塑性變形過程中，隨著變形程度的增加，金屬的強(qiáng)度和硬度增加，而塑性和韌性降低，這一現(xiàn)象稱為加工硬化或形變強(qiáng)化。o產(chǎn)生加工硬化的主要原因：一是隨著塑性變形量的不斷增大，位錯(cuò)密度不斷增加，使位錯(cuò)間的交互作用不斷增強(qiáng)，使變形抗力增加；二是隨著塑性變形量的增大，晶粒變形、破碎形成亞晶粒，亞晶界阻止位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，使強(qiáng)度和硬度提高。項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再

15、結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o 加工硬化在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要意義：o1. 它是提高金屬?gòu)?qiáng)度、硬度和耐磨性的重要手段之一，特別是對(duì)那些不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化的金屬及合金尤為重要。如冷卷彈簧高錳鋼制造的坦克或拖拉機(jī)的履帶板，破碎機(jī)的顎板等。o2. 加工硬化有利于金屬變形均勻。因?yàn)榻饘僖呀?jīng)變形的部分出現(xiàn)加工硬化，繼續(xù)變形將主要在未變形的部分進(jìn)行，使變形更加均勻。如在加工杯裝零件時(shí)，已變形部分因?yàn)閺?qiáng)化不再繼續(xù)變形，而未變形部分繼續(xù)變形，從而得到壁厚一致的產(chǎn)品。o3. 加工硬化可以使材料具有很好的形變強(qiáng)化能力，在短時(shí)超載時(shí)可避免出現(xiàn)突然斷裂，提高安全性。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形

16、與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o加工硬化的不利影響o1、造成金屬塑性下降，給進(jìn)一步的塑性變形帶來(lái)困難。o2、為了恢復(fù)金屬的塑性不得不進(jìn)行退火，這樣將延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，增加生產(chǎn)成本。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o二、產(chǎn)生各向異性o由于纖維組織和形變織構(gòu)的產(chǎn)生，使金屬的性能產(chǎn)生各向異性，如沿纖維方向的強(qiáng)度和塑性明顯高于垂直方向。織構(gòu)可能對(duì)金屬性能帶來(lái)不利影響，如用有織構(gòu)的板材沖壓筒形零件可能產(chǎn)生上面說過的“制耳”現(xiàn)象， 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶 a) 無(wú)制耳 b) 有制耳 圖411 沖

17、壓件的制耳現(xiàn)象項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o三、物理、化學(xué)性能的變化三、物理、化學(xué)性能的變化 o 塑性變形還會(huì)對(duì)金屬的物理和化學(xué)性能發(fā)生明顯的變化，如導(dǎo)電性下降，化學(xué)活性提高和耐腐蝕性下降等。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o四、產(chǎn)生殘余應(yīng)力 o殘余應(yīng)力是指外力撤除后，殘留在金屬內(nèi)部的應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力主要是由于金屬在外力作用下，內(nèi)部變形不均勻而引起的。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o 內(nèi)應(yīng)力可分為三類：o第一類內(nèi)應(yīng)力即宏觀內(nèi)應(yīng)力，系平

18、衡于金屬各部分之間的應(yīng)力，這是由于金屬各部分變形不均所造成的；o第二類內(nèi)應(yīng)力即微觀內(nèi)應(yīng)力，系平衡于晶粒之間或晶粒內(nèi)不同區(qū)域之間的應(yīng)力，這是由于相鄰晶粒變形不均或晶粒不同部位變形不均造成的；o第三類內(nèi)應(yīng)力即晶格畸變內(nèi)應(yīng)力，是由于位錯(cuò)、空位及間隙原子等晶體缺陷而引起的。項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o第一、二類內(nèi)應(yīng)力約占?xì)堄鄳?yīng)力的10，它們可引起構(gòu)件變形、開裂和耐蝕性降低等，通常采用退火處理進(jìn)行消除或降低。而第三類內(nèi)應(yīng)力占整個(gè)內(nèi)應(yīng)力的90以上，是使金屬?gòu)?qiáng)化的主要原因。o殘余應(yīng)力有時(shí)是有害的，它將導(dǎo)致工件變形、開裂、抗蝕性和抗外負(fù)荷能力降低，為此

19、需進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚硪韵龤堄鄳?yīng)力。當(dāng)然有時(shí)殘余應(yīng)力也可以被利用，以提高工件的抗負(fù)荷能力，如對(duì)彈簧、齒輪等零件進(jìn)行噴丸處理將會(huì)提高抗疲勞強(qiáng)度 。項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o4.3 4.3 回復(fù)與再結(jié)晶回復(fù)與再結(jié)晶o加熱則使原子擴(kuò)散能力提高，隨加熱溫度的提高，加工加熱則使原子擴(kuò)散能力提高，隨加熱溫度的提高，加工硬化金屬的組織和性能就會(huì)出現(xiàn)如圖硬化金屬的組織和性能就會(huì)出現(xiàn)如圖412412所示的顯著所示的顯著變化，這些變化過程可劃分為回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大變化，這些變化過程可劃分為回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大三個(gè)階段。三個(gè)階段。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)

20、知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶圖412 冷塑變形金屬加熱時(shí)組織和性能變化圖項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o4.3.1 4.3.1 回復(fù)回復(fù)o加熱溫度較低時(shí)，變形金屬發(fā)生回復(fù)過程。此時(shí)原子的活動(dòng)能力不大，變形金屬的顯微組織不發(fā)生顯著的變化。金屬的變形使空位濃度和位錯(cuò)密度增大。當(dāng)在低溫加熱時(shí)，空位和位錯(cuò)開始移動(dòng)，到達(dá)表面、晶界等處消失，因而減少了晶格畸變。另外，回復(fù)過程中，位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)使其變?yōu)榇怪狈植迹纬蓙喚Ы纾@一過程稱為多邊形化，使位錯(cuò)間的作用力減少，因而使晶體過渡為較穩(wěn)定的狀態(tài)。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)

21、 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o回復(fù)的作用o加工硬化后的強(qiáng)度和硬度略有下降，塑性略有回升，而內(nèi)應(yīng)力和電阻明顯下降。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o4.3.2 4.3.2 再結(jié)晶再結(jié)晶o一、再結(jié)晶的過程o冷變形金屬加熱到一定溫度后，由于原子獲得更大活動(dòng)能力，顯微組織發(fā)生明顯變化，在原來(lái)的變形組織中重新產(chǎn)生了新的等軸晶粒，加工硬化現(xiàn)象消除，力學(xué)性能和物理性能恢復(fù)到變形前的水平，這個(gè)過程稱為再結(jié)晶。 o再結(jié)晶與重結(jié)晶(即同素異晶轉(zhuǎn)變)的共同點(diǎn)是：兩者都是形核與長(zhǎng)大的過程。兩者的區(qū)別是：再結(jié)晶前后各晶粒的晶格類型不變

22、，成分不變；而重結(jié)晶則發(fā)生了晶格類型的變化。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o二、再結(jié)晶溫度o變形后金屬發(fā)生再結(jié)晶的溫度不是一個(gè)恒定的溫度，而是一個(gè)溫度范圍。再結(jié)晶溫度是指開始再結(jié)晶的最低溫度。工程上通常規(guī)定，經(jīng)過大于70的冷塑變形的金屬，在一小時(shí)加熱能完成再結(jié)晶過程的最低溫度，稱為再結(jié)晶溫度。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o最低再結(jié)晶溫度影響因素：o1. 變形度o 金屬再結(jié)晶前塑性變形的相對(duì)變形量，即變形度越大，金屬的晶體缺陷越多，組織就越不穩(wěn)定，開始再結(jié)晶的溫度也就越低。當(dāng)變形度達(dá)

23、到一定值后，再結(jié)晶溫度將趨近某個(gè)最低值，這個(gè)溫度就被稱為最低再結(jié)晶溫度。o 2. 原始晶粒大小 金屬原始晶粒越小，則變形抗力越大，變形后儲(chǔ)存的能量就越高，再結(jié)晶溫度就越低。項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o3. 金屬的熔點(diǎn)o 各種純金屬的最低再結(jié)晶溫度與其自身的熔點(diǎn)有關(guān)，具有如下的關(guān)系： T再（0.350.4）T熔點(diǎn) T再最低再結(jié)晶溫度（K）； T熔點(diǎn)純金屬熔點(diǎn)（K）。o4. 雜質(zhì)和合金元素o由于雜質(zhì)和合金元素特別是一些熔點(diǎn)較高的元素存在于金屬中，將會(huì)阻礙原子擴(kuò)散和晶界遷移，故將提高金屬的最低再結(jié)晶溫度。如純鐵的最低再結(jié)晶溫度在450C左右，

24、當(dāng)在其中加入碳元素后，其最低再結(jié)晶溫度提高到540C左右。各種工業(yè)用合金的最低再結(jié)晶溫度大約為： T再（0.50.7）T熔點(diǎn)項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o5. 加熱速度和保溫時(shí)間o因?yàn)樵俳Y(jié)晶是原子的擴(kuò)散過程，故需要一定的時(shí)間完成。提高加熱的速度可使再結(jié)晶溫度提高；保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，可使原子擴(kuò)散更加充分，故再結(jié)晶溫度降低。在生產(chǎn)中把為消除加工硬化而進(jìn)行的熱處理稱為再結(jié)晶退火，其溫度應(yīng)比再結(jié)晶溫度高100200C。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o4.3.3 4.3.3 晶粒長(zhǎng)大晶粒長(zhǎng)大o再

25、結(jié)晶完成后，得到的是等軸的再結(jié)晶初始晶粒。隨著加熱溫度的升高或保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，晶粒之間就會(huì)互相吞并而長(zhǎng)大，這一現(xiàn)象稱為晶粒長(zhǎng)大。 o再結(jié)晶后的晶粒長(zhǎng)大，對(duì)金屬的力學(xué)性能是不利的，它會(huì)使金屬的塑性和韌性明顯下降，所以應(yīng)正確控制再結(jié)晶退火的加熱溫度和保溫時(shí)間，以避免晶粒粗化。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o 影響晶粒長(zhǎng)大的主要因素o1. 加熱溫度o再結(jié)晶時(shí)加熱溫度越高，則原子的活性越強(qiáng)，晶界移動(dòng)就越容易，晶粒長(zhǎng)大就越快；o2變形度o變形度的影響實(shí)際上是一個(gè)變形均勻的問題。變形度愈大，變形便愈均勻再結(jié)晶后的晶粒度便愈細(xì)。當(dāng)變形度很小時(shí)，由于晶格

26、畸變小，不足以引起再結(jié)晶，故晶粒度保持原祥。當(dāng)變形度在210時(shí)再結(jié)晶后的晶粒十分粗大因此時(shí)晶體中僅有部分晶粒發(fā)生變形，變形很不均勻。再結(jié)晶時(shí)的形核數(shù)目少。再結(jié)晶后的晶體顆粒度不均勻，故晶粒極易吞并長(zhǎng)大。這個(gè)變形度稱為“臨界變形度”生產(chǎn)中應(yīng)設(shè)法避免。項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o4.4 4.4 金屬的熱加工金屬的熱加工 o4.4.1 4.4.1 熱加工與冷加工的區(qū)別熱加工與冷加工的區(qū)別o金屬的冷加工和熱加工是以再結(jié)晶溫度劃分的。凡在金屬的再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的加工變形稱為冷加工，而在再結(jié)晶溫度以上的加工變形稱為熱加工。例如，鎢的最低再結(jié)晶溫度為1200C，錫的最低再結(jié)晶溫度為7C。那么錫在室溫下進(jìn)行加工，已屬熱加工了。而鎢在低于1200以下的加工變形還是屬于冷加工。 項(xiàng)目三 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 任務(wù)四任務(wù)四 金屬的塑性變形與再結(jié)晶金屬的塑性變形與再結(jié)晶o4.4.2 4.4.2 熱加工對(duì)金屬組織和性能的影響熱加工對(duì)金屬組織和性能的影響o一、改善鑄態(tài)金屬的組織和性能o通過熱加工可使鋼錠中的氣孔、縮孔大部分焊合