4金属的塑性变形与再结晶

第四章 金属的塑性变形与 再结晶

塑性变形及随后的加热对金

属材料组织和性能有显著的影响. 了解塑性变形的本质,

塑性变形及加热时组织的变化，有助于发挥金属的性能

潜力，正确确定加工工艺.

5万吨水压机

第一节 纯金属的塑性变形一、单晶体金属的塑性变形

单晶体受力后，外力在 任何晶面上都可分解为 正应力和切应力。正应 力只能引起弹性变形及

外 力 在 晶 面 上 的 分 解

切 应 力 作 用 下 的 变 形

锌 单 晶 的 拉 伸 照 片

解理断裂。只有在切应力的作用下金属晶体才

能产生塑性变形。

韧性断口

脆性解理断口

塑性变形的形式：滑移和孪生。 金属常以滑移方式发生塑性变形。 ㈠ 滑移 滑移是指晶体的一部分沿一定的晶 面和晶向相对于另一部分发生滑动 位移的现象。

1、滑移变形的特点 ： ⑴ 滑移只能在切应力的作 用下发生。产生滑移的最 小切应力称临界切应力.

⑵ 滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和 晶向发生。因原子密 度最大的晶面和晶向 之间原子间距最大， 结合力最弱，产生滑 移所需切应力最小。 沿其发生滑移的晶面和晶向分别叫做滑移面和滑移 方向。通常是晶体中的密排面和密排方向。

一个滑移面 和其上的一 个滑移方向 构成一个滑 移系。三种典型金属晶格的滑移系

晶格 滑移面 {110}

体心立方晶格 {111} {110}

面心立方晶格

密排六方晶格

{111} 滑移 方向 滑移系

滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性也 越好，其中滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大。 因而金属的塑性，面心立方晶格好于体心立方晶格, 体心立方晶格好于密排六方晶格。

⑶滑移时，晶体两部分的相对 位移量是原子间距的整数倍. 滑移的结果在晶体表面形成台 阶，称滑移线，若干条滑移线 组成一个滑移带。

铜拉伸试样表面滑移带

⑷ 滑移的同时伴随着晶体的转动转动有两种：滑移面向外力轴方向转动和滑移面上 滑移方向向最大切应力方向转动。

切应力作用下的变形和滑移面向外力方向的转动

转动的原因：晶体滑移后使正应 力分量和切应力分量组成了力偶.A0

当滑移面、滑移方向与外力方向都呈45°角时，滑 移 向上切应力 方 最大，因而最A0

F

容易发生滑移.

A1

滑移后, 滑移

面两侧晶体的位向关系未发

生变化。

F

韧性断口

2、滑移的机理 把滑移设想为刚性整体滑动所需的

理论临界切应力值比实际测量临界切应力值大3-4个数量级。滑移是通

过滑移面上位错的运动来实现的。

多 脚 虫 的 爬 行

晶体通过位错

运动产生滑移 时，只在位错中心的少数原 子发生移动，它们移动的距

离远小于一个原子间距，因而所需临界切应力小，这种 现象称作位错的易动性。

刃位错的运动