第三章 金属的塑性变形与再结晶1

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第三章

金属的塑性变形与再结晶

第三章 金属的塑性变形与再 结晶

思考题?材料在外力作用下会发生那些种 类的变形 ？ 铁丝在室温下反复弯折，会越变 越硬，直到断裂，为什么？如果是铅 丝呢？

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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5万吨水压机

确定加工工艺.

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本章讨论的重点 金属塑性变形(主要是滑移变 形)的特点 塑性变形对金属组织、性能的 影响(特别是加工硬化现象) 回复与再结晶的有关概念

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§3.1 单晶体和多晶体的塑 性变形一单晶体的塑性变形的基本形式——滑移 和孪生

二 多晶体的塑性变形

一 塑性变形的形式：滑移和孪生。

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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。

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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.

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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

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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。

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原子排列 密度最大的 方向滑移面 + 滑移方向 = 滑移系

原子排列 密度最大的 晶面

滑移面和 该面上的一 个滑移方向

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三种典型金属晶格的滑移系

晶格

体心立方晶格 {111} {110}

面心立方晶格

密排六方晶格

滑移面 {110}

{111} 滑移 方向 滑移系

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6个滑移面 × 2个滑移方向 = 12个滑移系

BCC

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4个滑移面 × 3个滑移方向 = 12个滑移系

FCC

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1个滑移面 × 3个滑移方向 = 3个滑移系

HCP

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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。

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铜拉伸试样表面滑移带

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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。

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切应力作用下的变形和滑移面向外力方向的转动

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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

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韧性断口

2、滑移的机理

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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

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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

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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。