中南大学：《金属塑性加工原理》课程教学资源（PPT课件）第三篇 塑性变形材料学基础 第6章 塑性加工过程的组织性能变化和温度——速度条件

第6章塑性加工过程的组织性能变化 和温度一一—速度条件 86.1 塑性加工中金属的组织与性能 86.2 金属塑性变形的温度—速度效应 §6.3形变热处理

第6章 塑性加工过程的组织性能变化 和温度-速度条件 §6.1 塑性加工中金属的组织与性能 §6.2 金属塑性变形的温度——速度效应 §6.3 形变热处理

§6.1塑性加工中金属的组织与性能 6.1.1冷变形 6.1.2热变形 6.1.3塑性变形对固态相变的影响

§6. 1 塑性加工中金属的组织与性能 6. 1. 1 冷变形 6. 1. 2 热变形 6. 1. 3 塑性变形对固态相变的影响

6.1.1冷变形 1.冷变形的概念 2.冷变形时金属显微组织的变化 3.冷变形时金属性能的变化

6. 1. 1 冷变形 1．冷变形的概念 2．冷变形时金属显微组织的变化 3．冷变形时金属性能的变化

1.冷变形的概念 变形温度低于回复温度，在变形中只有加工硬化作用 而无回复与再结晶现象，通常把这种变形称为冷变形或冷 加工。冷变形时金属的变形抗力较高，且随着所承受的变 形程度的增加而持续上升，金属的塑性则随着变形程度的 增加而逐渐下降，表现出明显的硬化现象。 抗力 塑性 一◆冷加工率

1. 冷变形的概念 变形温度低于回复温度，在变形中只有加工硬化作用 而无回复与再结晶现象，通常把这种变形称为冷变形或冷 加工。冷变形时金属的变形抗力较高，且随着所承受的变 形程度的增加而持续上升，金属的塑性则随着变形程度的 增加而逐渐下降，表现出明显的硬化现象。 抗力 抗力 塑性 塑性 冷加工率 退火温度 变形抗力与塑性

2.冷变形时金属显微组织的变化 (1)纤维组织 多晶体金属经冷变形后，原来等轴的晶粒沿着主变 形的方向被拉长。变形量越大，拉长的越显著。当变形 量很大时，各个晶粒已不能很清楚地辨别开来，呈现纤 维状，故称纤维组织。被拉长的程度取决于主变形图和 变形程度。 (a) (b》

2.冷变形时金属显微组织的变化 （1）纤维组织 多晶体金属经冷变形后，原来等轴的晶粒沿着主变 形的方向被拉长。变形量越大，拉长的越显著。当变形 量很大时，各个晶粒已不能很清楚地辨别开来，呈现纤 维状，故称纤维组织。被拉长的程度取决于主变形图和 变形程度

(2) 亚结构 随着冷变形的进行，位错密度迅速提高。经强烈冷变形后， 可由原来退火状态的106107/cm2增至10111012/cm2。经透射 电子显微镜观察，这些位错在变形晶粒中的分布是很不均匀的。 只有在变形量比较小或者在层错能低的金属中，由于位错难以 产生交滑移和攀移，在位错可动性差的情况下，位错的分布才 是比较分散和比较均匀的。在变形量大而且层错能较高的金属 中，位错的分布是很不均匀的。纷乱的位错纠结起来，形成位 错缠结的高位错密度区（约比平均位错密度高五倍），将位错 密度低的部分分隔开来，好像在一个晶粒的内部又出现许多 “小晶粒”似的，只是它们的取向差不大(U几度到几分)，这 种结构称为亚结构

（2）亚结构 随着冷变形的进行，位错密度迅速提高。经强烈冷变形后， 可由原来退火状态的106~107/cm2增至1011~1012/cm2。经透射 电子显微镜观察，这些位错在变形晶粒中的分布是很不均匀的。 只有在变形量比较小或者在层错能低的金属中，由于位错难以 产生交滑移和攀移，在位错可动性差的情况下，位错的分布才 是比较分散和比较均匀的。在变形量大而且层错能较高的金属 中，位错的分布是很不均匀的。纷乱的位错纠结起来，形成位 错缠结的高位错密度区（约比平均位错密度高五倍），将位错 密度低的部分分隔开来，好像在一个晶粒的内部又出现许多 “小晶粒”似的，只是它们的取向差不大（几度到几分），这 种结构称为亚结构

(3)变形织构 多晶体塑性变形时，各个晶粒滑移的同时，也伴随着晶 体取向相对于外力有规律的转动，使取向大体趋于一致叫做 择优取向”。具有择优取向的物体，其组织称为“变形织 构”。 金属及合金经过挤压、拉拔、锻造和轧制以后，都会 产生变形织构。塑性加工方式不同，可出现不同类型的织构。 通堂恋形织构可分为丝织构和板织构。 ® ⊙ 分 ®

（3）变形织构 多晶体塑性变形时，各个晶粒滑移的同时，也伴随着晶 体取向相对于外力有规律的转动，使取向大体趋于一致叫做 “择优取向”。具有择优取向的物体，其组织称为“变形织 构”。 金属及合金经过挤压、拉拔、锻造和轧制以后，都会 产生变形织构。塑性加工方式不同，可出现不同类型的织构。 通常，变形织构可分为丝织构和板织构

(4)晶内及晶间的破坏 在冷变形过程中不发生软化过程的愈合作用， 因滑移（位错的运动及其受阻、双滑移、交叉滑移等）， 双晶等过程的复杂作用以及各晶粒所产生的相对转动与 移动，造成了在晶粒内部及晶粒间界处出现一些显微裂 纹、空洞等缺陷使金属密度减少，是造成金属显微裂纹 的根源

（4）晶内及晶间的破坏 在冷变形过程中不发生软化过程的愈合作用， 因滑移（位错的运动及其受阻、双滑移、交叉滑移等）， 双晶等过程的复杂作用以及各晶粒所产生的相对转动与 移动，造成了在晶粒内部及晶粒间界处出现一些显微裂 纹、空洞等缺陷使金属密度减少，是造成金属显微裂纹 的根源

3.冷变形时金属性能的变化 (1)物化性能 a.密度 金属经冷变形后，晶内及晶冷变形后密度降至8.886克 /厘米3。相应的铜的密度是由8.905克/厘米3，降至8. 89克/厘米3。 8.9 8.90 8.89 8.88 8.87 20 40 60 80 100

3. 冷变形时金属性能的变化 （1）物化性能 a. 密度 金属经冷变形后，晶内及晶冷变形后密度降至8. 886克 /厘米3。相应的铜的密度是由8. 905克/厘米3，降至8. 89克/厘米3。 8.92 8.91 8.90 8.89 8.88 8.87 20 40 60 80 100 1 2 密度，克/厘米 3

b.电阻 晶间物质的破坏使晶粒直接接触、晶粒位向有序化、间出现 了显微裂纹、裂口、空洞等缺陷致使金属的密度降低，如图 6-6所示。 c.化学稳定性 冷变形后，金属的残余应力和内能增加，从而使化学不稳定 性增加，耐蚀性能降低。 除此之外，冷变形还可能改变磁性。如锌和铜，冷变形后可 减少其抗磁性。高度冷加工后，铜可以变为顺磁性的金属， 对顺磁性金属冷变形会降低磁化敏感性等等

b. 电阻 晶间物质的破坏使晶粒直接接触、晶粒位向有序化、间出现 了显微裂纹、裂口、空洞等缺陷致使金属的密度降低，如图 6-6所示。 c. 化学稳定性 冷变形后，金属的残余应力和内能增加，从而使化学不稳定 性增加，耐蚀性能降低。 除此之外，冷变形还可能改变磁性。如锌和铜，冷变形后可 减少其抗磁性。高度冷加工后，铜可以变为顺磁性的金属， 对顺磁性金属冷变形会降低磁化敏感性等等