文档介绍：第三章 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
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第一节 金属而其韧性也比较好。
应变
应力
塑性材料
脆性
材料
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通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性的方法称细晶强化。
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第二节 塑性变形对组织和性能的影响
一、塑性变形对组织结构的影响
金属发生塑性变形时，不仅外形发生变化，而且其内部的晶粒也相应地被拉长或压扁。
当变形量很大时，晶粒将被拉长为纤维状，晶界变
得模糊不清。
塑性变形还使晶粒破碎为亚晶粒。
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工业纯铁在塑性变形前后的组织变化
5%冷变形纯铝中的位错网
(a) 正火态
(c) 变形80%
(b) 变形40%
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由于晶粒的转动，当塑性变形达到一定程度时，会使绝大部分晶粒的某一位向与变形方向趋于一致，这种现象称织构或择优取向。
形变织构使金属呈现各向异性，在深冲零件时，易产生
“制耳”现象，使零件边缘不齐，厚薄不匀。但织构可提高硅钢片的导磁率。
板织构
丝织构
形变织构示意图
各向异性导致的铜板 “制耳”
有
无
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轧制铝板的“制耳”现象
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二、加工硬化
随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称加工硬化。
冷塑性变形量，%
屈服强度，MPa
1040钢(%C)
黄铜
铜
冷塑性变形量，%
伸长率，%
1040钢
(%C)
黄铜
铜
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冷塑性变形与性能关系
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产生加工硬化的原因是:
1、随变形量增加, 位错密度增加，由于位错之间的交互作用(堆积、缠结)，使变形抗力增加.
Si中的位错源
晶体中的位错源
位错密度与强度关系
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2. 随变形量增加，亚结构细化
3. 随变形量增加, 空位密度增加
4. 几何硬化：由晶粒转动引起
由于加工硬化, 使已变形部分发生硬化而停止变形, 而未变形部分开始变形。没有加工硬化, 金属就不会发生均匀塑性变形。
加工硬化是强化金属的重要手段之一，对于不能热处理强化的金属和合金尤为重要。
变形20%纯铁中的位错
未变形纯铁
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三、残余内应力
内应力是指平衡于金属内部的应力。是由于金属受力时, 内部变形不均匀而引起的。金属发生塑性变形时,外力所做的功只有10%转化为内应力残留于金属中.
内应力分为三类：
第一类内应力平衡于表面与心部之间 (宏观内应力)。
第二类内应力平衡于晶粒之间或晶粒内不同区域之间, (微观内应力)。
第三类内应力是由晶格缺陷引起的畸变应力。
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第三类内应力是形变金属中的主要内应力，也是金属强化的主要原因。而第一、二类内应力都使金属强度降低。
内应力的存在，使金属耐蚀性下降，引起零件加工、淬火过程中的变形和开裂。因此，金属在塑性变形后，通常要进行退火
处理，以消除或降低内应力。
晶界位错塞积所引起的应力集中
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第三节 回复与再结晶
一、冷变形金属在加热时的组织和性能变化
金属经冷变形后, 组织处于不稳定状态, 有自发恢复到稳定状态的倾向。但在常温下，原子扩散能力小,不稳定状态可长时间维持。加热可使原子扩散能力增加，金属将依次发生回复、再结晶和晶粒长大。
加热温度 ℃
黄铜
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㈠ 回复
回复是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。如空位与其他缺陷合并、同一滑移面上的异号位错相遇合并而使缺陷数量减少等。
由于位错运动使其由冷塑性变形时的无序状态变为垂直分布，形成亚晶界，这一过程称多边形化。
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在回复阶段，金属组织变化不明显，其强度、硬度略有下降，塑性略有提高，但内应力、电阻率等显著下降。
工业上，常利用回复现象将冷变形金属低温加热，既稳定组织又保留加工硬化，这种热处理方法称去应力退火。
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㈡ 再结晶
当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开始发生变化，由破碎拉长的晶粒变为完整的等轴晶粒。
这种冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程称再结晶。
铁素体变形80%
670℃加热
650℃加热
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再结晶也是一个晶核形成和长大的过程，但不是相变过程，再结晶前后新旧晶粒的晶格类型和成分完全相同。
冷变形奥氏体不锈钢加热时的再结晶形核
SEM-再结晶晶粒在原变形组织晶界上形核
TEM-再结晶晶粒形核于高密度位错基体上
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由于再结晶后组织的复