3.1單晶體和多晶體的塑性變形3.2金屬的形變強化3.3塑性變形金屬在加熱時組織和性能的變化3.4塑性加工性能及影響因素本章小結3.1單晶體和多晶體的塑性變形3.1.1單晶體的塑性變形1.滑移2.孿生3.1.2多晶體金屬塑性變形的特點1.晶粒取向對塑性變形的影響2.晶界對塑性變形的影響作用于金屬的外力可分為正應力和切應力，正應力使金屬產生彈性變形或破斷晶體只有在切應力的作用下才會發生塑性變形。室溫下，單晶體的塑性變形主要是通過滑移和孿生進行的。滑移是指在切應力作用下，晶體的一部分相對于另一部分沿滑移面作整體滑動1.單晶體的滑移鋅單晶體的滑移變形示意圖滑移特點：①滑移是在切應力作用下完成的；②滑移時移動的距離是原子間距的整數倍；③滑移的同時由于正應力組成的力偶作用，推動晶體轉動，力圖使滑移面轉向與外力一致的方向。④滑移的實質是位錯運動的結果。因此滑移的實際臨界切應力遠遠大于理論臨界切應力。位錯運動引起的滑移變形示意圖未變形彈性變形彈塑性變形塑性變形滑移面的確定常見金屬晶格中的主要滑移系體心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格(110)*6(111)*4底面*1[111]*2[110]*3底面對角線*36*24*31*32.孿生*試比較滑移和孿生的異同點1.晶粒取向對塑性變形的影響在多晶體中，各晶粒的位向不同(如圖所示)，那些滑移面與外力方向成45°角的晶粒（其取向為“軟位向”）首先發生滑移,但它們的滑移變形會受到其它晶粒（硬位向）的阻礙,進一步增加外力,才能使處于硬位向的晶粒也滿足臨界切應力條件,產生滑移.因此,多晶體的滑移變形是分期分批進行的；又由于硬位向的阻礙作用,多晶體的變形抗力比單晶體的大,即強度高.多晶體塑性變形示意圖2.晶界對塑性變形的影響3.2金屬的形變強化3.2.1形變強化現象3.2.2塑性變形后金屬的組織結構的變化(1)晶粒破碎,亞結構增多(2)晶粒拉長,出現纖維組織或織構(產生各向異性)3.2.3塑性變形產生的殘余應力殘余應力的危害:(1)降低工件的承載能力(2)使工件的形狀和尺寸發生變化(3)降低工件的耐蝕性3.2.1形變強化現象定義:金屬經過冷態下的塑性變形(冷加工)后,其強度、硬度提高,而塑性、韌性降低的現象叫做形變強化,或加工硬化或冷作硬化.形變強化還使物理、化學性能發生變化,如電阻增大,耐蝕性降低.在冷加工時,形變強化使金屬塑性降低,進一步加工困難,應安排中間退火工藝.3.3塑性變形金屬在加熱時組織和性能變化3.3.1回復T回=（0.25~0.3)T熔T回、T熔為絕對溫度3.3.2再結晶定義:經冷變形的金屬當加熱到T再時,會在變形最激烈的區域自發形成新的細小等軸晶粒,叫做再結晶這一過程實質上也是一個形核和長大的過程,但晶格類型不變,只是改變了晶粒外形.T再=0.4T熔※金屬再結晶后,消除了殘余應力和形變強化現象3.3.3晶粒長大3.3.4冷變形和熱變形3.3.5金屬纖維組織及其應用形變強化金屬的回復和再結晶示意圖晶粒長大示意圖臨界變形度織構3.3.4冷加工和熱加工在T再溫度以下的塑性變形叫冷加工;T再溫度以上的塑性變形叫熱加工.冷加工產生形變強化,進一步變形困難;熱加工消除了形變強化現象,若對鑄錠進行熱加工,能使鑄錠的氣孔及縮松焊合、提高致密度、并能細化晶粒,還能形成纖維組織.3.3.5金屬纖維組織及其應用定義:纖維組織的各向異性特點:不能用熱處理方法消除應用:麻花鉆的軋制、汽車半軸的局部鐓粗等。纖維組織的應用3.4塑性加工性能及影響因素3.4.1塑性加工性能及其指標塑性、變形抗力3.4.2塑性加工性能的影響因素1.金屬的本質(1)化學成分的影響(2)金屬組織的影響2.加工條件(1)變形溫度的影響(2)變形速度的影響(3)應力狀態的影響變形溫度的影響提高溫度有利于金屬塑性變形，但溫度過高將產生過熱、過燒脫碳、氧化等缺陷。鍛造溫度即始鍛溫度與終鍛溫度間的溫度范圍。金

屬

種

類

始

鍛

溫

度（℃）終

鍛

溫

度（℃）wC

:0.3%以下wC:0.3%~0.5%wC

:0.5%~0.9%wC

:0.9%~1.4%1200~1250800~850

碳1150~1200800~850

鋼1100~1150800~8501050~1100800~850合金鋼合金結構鋼合金工具鋼耐熱鋼1150~1200800~8501050~1150800~8501100~1150850~900銅合金

700~800650~750鋁合金450~490350~400鎂合金370~430300~350鈦合金1050~1150750~90018表1

常用金屬材料的鍛造溫度范圍

變形速度的影響塑性、變形抗力應力狀態的影響擠壓時金屬應力狀態拉拔時金屬應力狀態本章小結鍛造、軋制、擠壓、沖壓等都是塑性變形。這些塑性變形的目的不僅是為了得到零件的外形和尺寸，更重要的是為了改善金屬的組織和性能。塑性變形的主要形式是滑移和孿生，是在切應力的作用下進行的，塑性變形將產生形變強化，形成纖維組織，具有各向異性。塑性變形后的金屬加熱時會產生回復或再結晶及晶粒長大，其形變強化現象消除。思考題塑性變形的機理是什么？碳鋼在鍛造溫度范圍內變形時，是否會有形變強化現