文档介绍：工程材料第五章金属的塑性变形与再结晶
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第五章 金属的塑性变形与再结晶
两个方面的问题：
塑性变形（Plastic Deformation）
各种压力加工，如轧制、挤压、拉拔、锻压、冲压等，均能使金属发生塑性变形。
一般来说，金属在常温下发生的塑性变形是冷塑性变形。
金属发生冷塑性变形后，其内部组织、结构和性能均将发生变化，宏观性能表现为强度和硬度、电阻率升高，塑性和韧性、耐腐蚀性降低。
回复与再结晶（Recovery and Recrystallization）
经过冷塑性变形的金属被重新加热后，其内部组织、结构和性能又将发生变化，宏观性能表现为强度和硬度降低，塑性和韧性升高。
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第五章 金属的塑性变形与再结晶
轧制（Rolling）
挤压（Extruding）
拉拔（Drawing）
锻压（Forging）
冲压（Pressing）
压力加工方法示意图
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未变形
滑移
孪生
第一节 金属的塑性变形
一、单晶体金属的塑性变形
变形方式：
滑移（Slip） ：
在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向，相对于另一部分发生相对滑动位移的现象。
孪生（Twinning） ：
在切应力作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向，相对于另一部分发生对称切变的现象。
第五章 金属的塑性变形与再结晶－§ 金属的塑性变形
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滑移只能在切应力的作用下发生
产生滑移所需的最小切应力称为临界切应力（Critical Shear Stress）。
重要现象：
当外力与滑移所发生的晶面之间呈45时, 临界切应力最小,即当单晶体在外力作用下,首先开始滑移所在的晶面总是与该外力呈45角的面。
第五章 金属的塑性变形与再结晶－§ 金属的塑性变形
锌单晶体拉伸试验示意图
铝单晶的拉伸变形照片
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滑移面
（Slip Plane）
滑移方向
（Sip Direction）
滑移系
（Sip System）
体心立方晶格(bcc)
面心立方晶格(fcc)
密排六方晶格(hcp)
{110}
<111>
{111}
<110>
第五章 金属的塑性变形与再结晶－§ 金属的塑性变形
滑移沿原子密度最大的晶面和原子密度最大的晶向发生
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重要结论：
滑移系越多，则金属发生滑移的可能性越大，该金属的塑性也越好。
如果滑移系数目相同，则滑移方向越多，塑性越好。
第五章 金属的塑性变形与再结晶－§ 金属的塑性变形
体心立方晶格(bcc)
{110}
<111>
面心立方晶格(fcc)
{111}
<110>
密排六方晶格(hcp)
滑移系：12（6×2）
有6个{110}面，每个{110}面上有2个<111>方向。
-Fe,Cr,W,Mo,V,Nb。
滑移系：12（4×3）
有4个{111}面，每个{111}面上有3个<110>方向。
-Fe,Cu,Al,Ni,Au,Ag。
滑移系：3（3×1）
有1个底面，每个底面上有3个滑移方向。
Mg,Zn,Cd,Be, -Ti。
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滑移的结果会在金属表面造成台阶。
滑移时两部分晶体的相对位移是原子间距的整数倍
第五章 金属的塑性变形与再结晶－§ 金属的塑性变形
滑移带（Slip Band）和滑移线（Slip Line）
滑移带
滑移线
≈2×10-8m
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滑移的同时伴随着晶体的转动
单晶体拉伸变形过程
a)原试样；b)自由滑移变形；c)受夹头限制时的变形
第五章 金属的塑性变形与再结晶－§ 金属的塑性变形
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2、滑移的机理
历史回顾：
1926年，物理学家Frank将滑移设想为晶体中相邻上、下两列原子
的刚性移动，并据此估算出晶体的理论剪切强度。
第五章 金属的塑性变形与再结晶－§ 金属的塑性变形
Frank计算出的晶体的理论剪切强度：
比较：
Cu的理论剪切强度m＝1500MPa
Cu的实际