3.1材料的力学行为,塑性变形与再结晶

特点：
①各晶粒变形具有不同时性； ②各晶粒变形具有相互协调性。
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4.3 合金的塑性变形
合金是在纯金属的基础上又加入其它元素， 使相结构发生了变化，也改变了基体金属的变形 抗力，使强度、硬度提高，塑性、韧性降低。
1. 单相固溶体合金的塑性变形
溶质原子对合金塑性变形的影响主要表现在固 溶强化作用上。
微量溶质原子可显著提高可显著提高tt再再原因是溶质原子与位错和晶界间存在着原因是溶质原子与位错和晶界间存在着交互作用交互作用使溶质原子在位错及晶界处使溶质原子在位错及晶界处偏聚偏聚对位错的滑移对位错的滑移与攀移和晶界的迁移起阻碍阻碍作用不利于再结晶作用不利于再结晶的形核和长大的形核和长大阻碍阻碍再结晶过程因而使再结晶过程因而使tt再再提高提高
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晶粒长大：指再结晶结束 之后晶粒的继续长大。在 此阶段，在晶界表面能的 驱动下，新晶粒相互吞食 而长大，最后得到较稳定 尺寸的晶粒。 回复、再结晶过程的组织 变化见图4-17。P69
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4.5.2 再结晶温度及其影响因素
再结晶温度: 冷变形金属开始进行再结晶的 最低温度称为再结晶温度。
由于晶体的转动，使原来有利于滑移的晶面滑移到一定 程度后，变成不利于滑移的晶面；而原来不利于滑移的晶面， 则可能转到有利于滑移的方向上，参与滑移。所以，滑移可 在不同的滑移系上交替进行，其结果造成晶体的均匀变形。
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（5）滑移是通过位错运动实现的
晶体滑移并不是晶体的一部分相对于另一 部分沿着滑移面作刚性整体位移，而是借助位 错在滑移面上的运动来逐步进行的。当移动到 晶体外表面时，晶体沿其滑移面产生了位移量 为一个b的滑移。

实验名称：金属的塑性变形与再结晶实验类型：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、实验步骤与实验结果（必填）五、讨论、心得（必填）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、实验原理金属塑性变形的基本方式有滑移和孪生两种。

在切应力作用下，晶体的一部分沿某一晶面相对于另一部分滑动，这种变形方式称为滑移；在切应力作用下，晶体的一部分沿某一晶面相对另一部分产生剪切变形，且变形部分与未变形部分的位向形成了镜面对称关系，这种变形方式称为孪生。

(一) 冷塑性变形对金属组织与性能的影响若金属在再结晶温度以下进行塑性变形，称为冷塑性变形。

冷塑性变形不仅改变了金属材料的形状与尺寸，而且还将引起金属组织与性能的变化。

金属在发生塑性变形时，随着外形的变化，其内部晶粒形状由原来的等轴晶粒逐渐变为沿变形方向伸长的晶粒，在晶粒内部也出现了滑移带或孪晶带。

当变形程度很大时，晶粒被显著地拉成纤维状，这种组织称为冷加工纤维组织。

同时，随着变形程度的加剧，原来位向不同的各个晶粒会逐渐取得近于一致的位向，而形成了形变织构，使金属材料的性能呈现出明显的各向异性。

金属经冷塑性变形后，会使其强度、硬度提高，而塑性、韧性下降，这种现象称为加工硬化。

(二) 冷塑性变形后金属在加热时组织与性能的变化金属经冷塑性变形后，由于其内部亚结构细化、晶格畸变等原因，处于不稳定状态，具有自发地恢复到稳定状态的趋势。

但在室温下，由于原子活动能力不足，恢复过程不易进行。

若对其加热，因原子活动能力增强，就会使组织与性能发生一系列的变化。

1．回复当加热温度较低时，原子活动能力尚低，故冷变形金属的显微组织无明显变化，仍保持着纤组织的特征。

此时，因晶格畸变已减轻，使残余应力显著下降。

但造成加工硬化的主要原因未消除，故其机械性能变化不大。

2．再结晶当加热温度较高时，将首先在变形晶粒的晶界或滑移带、孪晶带等晶格畸变严重的地带，通过晶核与长大方式进行再结晶。

2.3 塑性变形的力学性能指标
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• 复习 ： • 一 、塑变对金属组织的影响
塑变后组织变化： 纤维组织、位错胞、织构。
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2.2.1 塑性变形对材料性能的影响
☺（一）加工硬化 ☺（二）残余内应力 ☺（三）储存能
（四） 对物理、化学性能的影响 导电率、导磁率下降，比重、热导率下降； 结构缺陷增多，扩散加快； 化学活性提高，腐蚀加快。
三、多晶陶瓷的塑性变形特点
四、非晶体陶瓷的塑性变形
2.1.3 高分子材料的塑性变形机理
一、线性非晶态高分子材料的塑性变形
Plastic deformation of Linear amorphous polymers 二、结晶态高聚物的塑性变形
Plastic deformation of Crystalline polymers
1）第二类内应力：
✓晶粒变形不均匀，
晶粒内或晶粒之间， （软取向和硬取向）。
✓ 引起
应力腐蚀开裂：
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2.2.1塑性变形对材料性能的影响
2）第三类内应力：
✓ 晶格畸变应力
(位错、空位等引起)， 占残余内应力的80%-90%。
✓ ??三类内应力---
对加工硬化的作用大小？
✓ 第三类内应力是产生
(1)形变量越大； (2)变形温度越低，形变速度越大； (3)应力状态越复杂，
→储存能越大。
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2.2.1塑性变形对材料性能的影响
问题：如何----？ ➢降低残余拉应力? ➢消除加工硬化？ ➢降低储存能?
→减少点阵缺陷？
激活高能量的金属
☺提供能量： ☺加热，热能！

第三章 金属的塑性变形与再结晶来自第一节 金属的塑性变形
一、塑性变形的基本形式 1、单晶体的变形 a. 滑移
2、多晶体的变形 a. 晶界和晶粒位向的影响
b. 多晶体的塑性变形过程
第二节 塑性变形对金属组织 和性能的影响
纤维组织
加工硬化
第三节 变形金属在加热时的组织 和性能的变化
一、回复 二、再结晶
一、热加工概念 金属的热加工和冷加工的界限是以再结晶
温度来区分。 T再温度以上为热加工
T再温度以下为冷加工
二、热加工对金属组织和性能的影响 组织致密形成纤维组织，机械性能提高。
第五节 超 塑 性 为10% 0－100% 0，称为超塑性。
T再＝0.4T熔
几种纯金属的再结晶温度与退火温度
金属
Fe Cu Al
熔点（0C）
1535 1083 660
最低再结晶 温度（0C）
450
269
100
再结晶退火 温度（0C） 600－700
400－450
250－300
三、影响再结晶晶粒度的因素 1、加热温度的影响 2、变形度的影响
第四节 金属的热加工