“金属的塑性变形与再结晶实验”实验报告
一、实验目的
（1） 了解冷塑性变形对金属材料的内部组织与性能的影响。
（2） 了解变形度对金属再结晶退火后晶粒大小的影响。
二、实验原理
金属材料在外力作用下，当应力大于弹性极限时，不但会产生弹性变形，还会产生
塑性变形。塑性变形的结果不仅改变金属的外形和尺寸，也会改变其内部的组织和性能。
在冷塑性形变过程，随着变形程度的增大，金属内部的亚晶增多，加上滑移面转动
趋向硬位向和位错密度增加等原因，金属的强度和硬度升高，塑性和韧性下降，这种现
象称为加工硬化。
加工硬化后的金属内能升高，处在不稳定的状态，并有想稳定状态转变的自发趋势。
若对其进行加热，使其内部原子活动能力增大，随着加热温度逐渐升高，金属内部依次
发生回复、再结晶和晶粒长大3个阶段。
冷塑性变形金属经再结晶退火后的晶粒大小，不仅与再结晶退火时的加热温度有
关，，而且与再结晶退火前预先冷变形程度有关。当变形度很小时，由于金属内部晶粒
的变形也很小，故晶格畸变也小，晶粒的破碎与位错密度增加甚微，不足以引起再结晶
现象发生，故晶粒大小不变。当变形度在2%~10%范围内时，由于多晶体变形的特点，
金属内部各个晶粒的变形极不均匀（即只有少量晶粒进行变形），再结晶是晶核的形成
数量很少，且晶粒极易相互并吞长大，形成较粗大的晶粒，这样的变形度称为临界变形
度。大于临界变形度后，随着变形量的增大，金属的各个晶粒的变形逐步均匀化，晶粒
破碎程度与位错密度也随着增加，再结晶时晶核形成的数量也增多，所以再结晶退火后
晶粒较细小而均匀。
为了观察再结晶退火后铝片的晶粒大小，必须把退火后的铝片放入一定介质中进行
浸蚀，由于各个晶粒内原子排列的位向不同，对浸蚀剂的腐蚀不同，因而亮暗程度不同，
就能观察到铝片内的晶粒。
三、实验装置及试件
工业纯铝片、铝片拉伸机、浸蚀剂（15%HF+45%HCL+15%HN𝑂3+25%𝐻2𝑂组成的混合
酸）、HV-120型维氏硬度计、小型实验用箱式炉、钢皮尺、划针、扳手、放大镜。
金属的塑性变形与再结晶
一、实验目的：
1、 了解显微镜下滑移线、变形孪晶和退火孪晶特征。
2、 了解金属经冷加工变形后显微组织及机械性能的变化。
3、 讨论冷加工变形对再结晶晶粒大小的影响。
二、实验内容：
1、 观察工业纯铁冷变形滑移线，纯锌的变形孪晶，黄铜或纯铜的退火孪晶。
2、 观察工业纯铁经冷变形（0%、20%、40%、60%）后的显微组织。
3、 用变形度不同的工业纯铝片，退火后测定晶粒大小。
三、实验内容讨论：
1、显微镜下的滑移线与变形孪晶：
当金属以滑移和孪晶两种方式塑性变形时，可以在显微镜下看到变形结果。我们之所以能看到滑移线（叫滑移带更符合实际）是因为晶体滑移时，使试样的抛光表面产生高低不一的台阶所致。滑移线的形状取决于晶体结构和位错运动，有直线形的，有波浪形的，有平行的，有互相交叉的，显示了滑移方式的不同。变形量越大，滑移线愈多、愈密。
在密排六方结构中，常可看到变形孪晶，这是因为此类金属结构难以进行滑移变形。孪晶可以看成是滑移的一种特殊对称形式，其结果使晶体的孪生部分相对于晶体的其余部分产生了位向的改变。由于位向不同，孪晶区与腐蚀剂的作用也不同于其他部分，在显微镜下，孪晶区是一条较浅或较深的带。在不同的金属中，变形孪晶的形状也不同，例如在变形锌中可看到孪晶变形区域，其特征为竹叶状，α—Fe则为细针状。除变形孪晶外，有些金属如黄铜在退火时也常常出现以平行直线为边界的孪晶带，这类孪晶称为退火孪晶。
滑移和孪晶的区别：制备滑移线试样时，是试样先经过表面抛光，然后再经过微量塑性变形。如果变形后再把表面抛光，则滑移线就看不出来了。制备孪晶试样时，是先经塑性变形，然后再抛光腐蚀，可见：（1）对于滑移线不管样品是否经过腐蚀均可看到，而孪晶只有在磨光腐蚀后才可看见。（2）滑移线经再次磨光即消失，而孪晶在样品表面磨光腐蚀后仍然保留着。滑移线和磨痕的区别在于前者是不会穿过晶界的。
2、冷变形后金属的显微组织和机械性能
实验方案 金属的塑性变形与再结晶
一，实验目的
1、观察显微镜下滑移线、变形孪晶的特征；
2、了解金属经冷加工变形后显微组织及性能的变化；
二、概 述
1 显微镜下的滑移线与变形挛晶
金属受力超过弹性极限后，在金属中特产生塑性变形。金属单晶体变形机理指出，塑性变形的基本方式为滑移和孪晶两种。
所谓滑移时晶体在切应力作用下借助于金属薄层沿滑移面相对移动实质为位错沿滑移面运动的结果。滑移后在滑移面两侧的晶体位相保持不变。把抛光的纯铝试样拉伸，试样表面会有变形台阶出现，一组细小的台阶在显微镜下只能观察到一条黑线，即称为滑移带。变形后的显微姐织是由许多滑移带所组成。
另一种变形的方式为孪晶。不易产生滑移的金属，如六方晶系镉、镁、铍、锌等，或某些金属当其滑移发生困难的时候，在切应力的作用下将发生的另一形式的变形，即晶体的—部分以一定的晶面为对称面；与晶体的另一部分发生对称移动，这种变形方式称为孪晶或双晶。孪晶的结果是孪晶面两侧晶体的位向发生变化，呈镜面对称。所以孪晶变形后，由于对光的反射能力不同，在显微镜下能看到较宽的变形痕迹——孪晶带或双晶带。
2、变形程度对金属组织和性能的影响
变形前金属为等轴晶粒，轻微量变形后晶粒内即有滑移带出现，经过较大的变形后即发现晶粒被拉长，变形程度愈大，晶粒被拉得愈长，当变形程度很大时，则加剧剧了晶粒沿一定方向伸长，晶粒内部被许多的滑移带分割成细小的小块，晶界与滑移带分辨不清，呈纤维状组织。
由于变形的结果，滑移带附近晶粒破碎，产生较严重的晶格歪扭，造成临界切应力提高，使继续变形发生困难，即产生了所谓加工硬化现象。随变形程度的增加，金属的硬度、强度、矫顽力、电阻增加，而塑性和韧性下降。
3、形变金属在加热后组织和性能的影响
变形后的金属在较低温度加热时，金属内部的应力部分消除，歪曲的晶格恢复正常，但显微组织没有变化，原来拉长的晶粒仍然是伸长的。这个过程是靠原子在一个晶粒范围内的移动来实现的，称为回复。
怀 化 万 昌 中 专 学 校 备 课
年 月 日（星期 ）班级： 第 周 总第（ ）课时
课 题 4-3冷变形金属的回复与再结晶 4-4金属的热塑性变形
教学目标 知识目标 1、了解金属塑性变形的实质
2、了解塑性变形对金属组织和性能的影响
3、冷塑性变形后的回复与再结晶
4、冷、热加工的概念
能力目标 1、金属材料的回复温度、再结晶温度的确定
2、材料冷、热加工状态的判定
情感目标 培养学生思考问题、解决问题的能力
教学重点 1、冷变形金属的回复与再结晶
2、热变形对金属组织与性能的影响
教学难点 冷变形金属的回复与再结晶
教学用具 教 学 方 法 阅读法、归纳法、举例分析法
教学手段 课堂授课 课 型 理论课
板书内容 1、回复
2、再结晶
3、结晶后的晶粒长大
4、热变形和冷变形
5、热变形对金属组织与性能的影响
教 学 过 程 设 计
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
一、组织教学
二、课前提问
三、导入新课
四、预习课文并思考
五、新课教学
（补充讲授）
第一课时
点名考勤，稳定学生情绪，准备上课
1、为什么细晶粒金属强度、硬度高，塑性、韧性也好？
2、产生加工硬化的原因是什么？在金属加工中有什么利弊？
金属经冷塑性变形后，组织处于不稳定状态，有自发恢复到变形前组织状态的倾向。在常温下，原子扩散能力小，不稳定状态可以维持相当长时间，而加热则使原子扩散能力增强，会产生一系列组织与性能的变化。
1、什么是回复？什么是再结晶？
2、金属经冷变形后组织和性能会发生什么变化？
3、什么是热变形？什么是冷变形？
4、热加工对金属的组织和性能有何影响？
一、冷变形的过程
回复阶段→再结晶阶段→晶粒长大阶段
1、回复（去应力退火）：将冷变形后的金属在较低温度
准备上课
学生回答问题。
学生预习课文、思考并标记重点
