第五篇(微观变形).ppt

1、 金属的塑性与微观塑性变形规律金属的塑性与微观塑性变形规律塑性加工工艺、组织、性能的关系塑性加工工艺、组织、性能的关系5.1 金属的塑性 5.2 金属多晶体塑性变形的主要机制 5.3 影响金属塑性的因素 5.4 金属的超塑性 5.1.1 塑性的基本概念 5.1.2 塑性指标及其测量方法 5.1.3 塑性状态图及其应用 什么是塑性？塑性是金属在外力作用下产生永久变形而不破坏其完整性的能力。塑性与柔软性的区别是什么？塑性反映材料产生永久变形的能力。柔软性反映材料抵抗变形的能力。铅-塑性好，变形抗力小不锈钢-塑性好，但变形抗力高白口铸铁-塑性差，变形抗力高结论：塑性与柔软性不是同一概念探索塑性变化规

2、律寻求改善塑性途径选择合理加工方法确定最佳工艺制度提高产品质量塑性指标的测量方法塑性指标 概 念：金属在破坏前产生的最大变 形程度，即极限变形量。表示方法：断面收缩率 延伸率 冲击韧性 最大压缩率 扭转角（或扭转数）弯曲次数拉伸试验法压缩试验法扭转试验法轧制模拟试验法00100%hLLL00100%hFFF式中：L0拉伸试样原始标距长度；Lh拉伸试样破断后标距间的长度；F0拉伸试样原始断面积；Fh拉伸试样破断处的断面积 简单加载条件下，压缩试验法测定的塑性指标用下式确定：00100%hHHH式中：压下率；H0试样原始高度；Hh试样压缩后，在侧表面出现第一条 裂纹时的 高度 对于一定试样，所得总

3、转数越高，塑性越好，可将扭转数换作为剪切变形（）。030nRL式中：R试样工作段的半径；L0试样工作段的长度；n试样破坏前的总转数。在平辊间轧制楔形试件，用偏心轧辊轧制矩形试样，找出试样上产生第一条可见裂纹时的临界压下量作为轧制过程的塑性指标。概念：表示金属塑性指标与变形 温度及加载方式的关系曲 线图形，简称塑性图。应用：合理选择加工方法 制定冷热变形工艺 MB5属变形镁合金，主要成分为：Al 5.5 7.0%Mn 0.15 0.5%Zn 0.5 1.5%根据产品确定加工方式（变形力学图）根据相图确定合金的相组成根据塑性图确定热变形温度范围根据变形抗力图计算变形力能，确定设备能力根据第二类再结

4、晶图确定变形组织晶粒大小温度 图5-2 Mg-Al二元系状态图 T530，合金为液相 T270，合金为两相组织270 T530，合金为单一的 相%b，公斤公斤/毫米毫米2HB公斤/毫米2图5-3 镁合金中铝含量对合金机械性能的影响 试验温度，图5-1 MB5合金的塑性图k 冲击韧性；M 慢力作用下的最大压缩率，C 冲击力作用下的最大压缩率；断面收缩率，0 弯曲角度 慢速加工，温度为350350400400时,值和M都有最大值，不论轧制或挤压，都可在此温度范围内以较慢的速度加工。锻锤下加工，在350350左右有突变，变形温度应选择在400450。工件形状比较复杂，变形时易发生应力集中，应根据K曲

5、线来判定。从图中可知，在相变点270270附近突然降低，因此，锻造或冲压时的工作温度应在250250以下进行为佳。5.2.1 多晶体变形的特点 5.2.2 多晶体的塑性变形机构 5.2.3 合金的塑性变形 5.2.4 变形机构图 晶内塑性变形和晶间塑性变形晶内塑性变形和晶间塑性变形晶内塑性变形：滑移与孪生晶内塑性变形：滑移与孪生塑性变形的微观机制：位错运塑性变形的微观机制：位错运动与位错增殖动与位错增殖1 1变形不均匀、不同时性及协调性 图5-4 多晶体塑性变形的竹节现象 （a）变形前 （b）变形后 图5-5 多晶体塑性变形的不均匀性 在2 m m内 的延 伸率，%晶粒5晶粒4晶粒3晶粒2晶粒

6、1位置，mm 图5-6 多晶铝的几个晶粒各处的应变量。垂直虚线是晶界，线上的数字为总变形量 1 1晶粒的转动与移动 图5-7 晶粒的转动2 2溶解沉积机构 该机构的实质是一相晶体的原子迅速而飞跃式的转移到另一相的晶体中去。保证两相有较大的相互溶解度外，还必须具备下列条件:（1）随着温度的变化或原有相晶体表面大小及曲率的变化，伴随有最大的溶解度改变。(2）变形时，应具备足够高的温度条件。3 3非晶机构 非晶机构是指在一定的变形温度和速度条件下，多晶体中的原子非同步的连续的在应力场和热激活的作用下，发生定向迁移的过程。1单相固溶体合金的变形 2多相合金的变形 1单相固溶体合金的变形单相固溶体合金的

7、变形单相固溶体的显微组织与纯金属相似，因而其变形情况也与之单相固溶体的显微组织与纯金属相似，因而其变形情况也与之类同，但是在固溶体中由于溶质原子的存在，使其对塑性变形类同，但是在固溶体中由于溶质原子的存在，使其对塑性变形的抗力增加。固溶体的强度、硬度一般都比其溶剂金属高，而的抗力增加。固溶体的强度、硬度一般都比其溶剂金属高，而塑性、韧性则有所降低，并具有较大的加工硬化率。塑性、韧性则有所降低，并具有较大的加工硬化率。在单相固溶体中，溶质原子与基体金属组织中的位错产生交互在单相固溶体中，溶质原子与基体金属组织中的位错产生交互作用，造成晶格畸变而增加滑移阻力。另外异类原子大都趋向作用，造成晶格畸变

8、而增加滑移阻力。另外异类原子大都趋向于分布在位错附近，又可减少位错附近晶格的畸变程度，使位于分布在位错附近，又可减少位错附近晶格的畸变程度，使位错易动性降低，因而使滑移阻力增大。错易动性降低，因而使滑移阻力增大。2多相合金的变形多相合金的变形多相合金中的第二相可以是纯金属、固溶体或化合多相合金中的第二相可以是纯金属、固溶体或化合物，其塑性变形不仅和基体相的性质，而且和第二物，其塑性变形不仅和基体相的性质，而且和第二相（或更多相）的性质及存在状态有关。如第二相相（或更多相）的性质及存在状态有关。如第二相本身的强度、塑性、应变硬化性质、尺寸大小、形本身的强度、塑性、应变硬化性质、尺寸大小、形状、数

9、量、分布状态、两相间的晶体学匹配、界面状、数量、分布状态、两相间的晶体学匹配、界面能、界面结合情况等等。能、界面结合情况等等。（1）聚合型两相合金的塑性变形）聚合型两相合金的塑性变形合金中第二相粒子的尺寸与基体晶粒的尺寸如属同一数量级合金中第二相粒子的尺寸与基体晶粒的尺寸如属同一数量级，称为聚合型两相合金。在聚合型两相合金中，如果两个相，称为聚合型两相合金。在聚合型两相合金中，如果两个相都具有塑性，则合金的变形情况决定于两相的体积分数。都具有塑性，则合金的变形情况决定于两相的体积分数。（2）弥散分布型两相合金的塑性变形）弥散分布型两相合金的塑性变形两相合金中，如果第二相粒子十分细小，并且弥散地

10、分布两相合金中，如果第二相粒子十分细小，并且弥散地分布在基体晶粒内，则称为弥散分布型两相合金，其塑性变形在基体晶粒内，则称为弥散分布型两相合金，其塑性变形取决于第二相质点对位错运动的阻碍作用。取决于第二相质点对位错运动的阻碍作用。第二相质点与位错运动的作用形式第二相质点与位错运动的作用形式切割：切割：当质点小而软，或为软相时，位错能割开它并使当质点小而软，或为软相时，位错能割开它并使其变形，加工硬化小，但随质点尺寸的增大而增加。其变形，加工硬化小，但随质点尺寸的增大而增加。绕过：绕过：当质点坚硬而难于被位错切开时，位错不能直接当质点坚硬而难于被位错切开时，位错不能直接越过这种第二相质点，但在外

11、力作用下，位错线可以环越过这种第二相质点，但在外力作用下，位错线可以环绕第二相质点发生弯曲，最后在质点周围留下一个位错绕第二相质点发生弯曲，最后在质点周围留下一个位错环而让位错通过。环而让位错通过。钉扎：钉扎：当质点小而硬时，位错钉扎而不可运动。当质点小而硬时，位错钉扎而不可运动。理论剪切应力-位错蠕变扩散蠕变Nabarro蠕变理论剪切应力位错蠕变扩散流变温度，温度，-位错滑移蠕变位错滑移（Nabarro蠕变）弹性区图5-9 变形机制图（a）纯银和（b）锗给出不同变形机制起控制作用的应力-温度区间，两种材料的晶粒尺寸都是32m 以10-8/s的应变速率来确定弹性边界 5.3.1 影响塑性的内部

12、因素 5.3.2 影响金属塑性的外部因素 5.3.3 提高金属塑性的主要途径 1化学成分（1）杂质（2）合金元素对塑性的影响 2组织结构 Zn,%图5-12 铜锌合金的力学性能与含锌量的关系5040302010024681012020406080100,%,b,10 MPaH B,公斤/毫米2,%,b,10 MPaH B,1 0MPa2520151050246810020406080100Al,%Zn,%（a）（b）1 变形温度塑性指标温度，K 图5-14 温度对塑性影响的典型曲线温度，图5-15 碳钢的塑性随温度变化图塑塑性性纯铝无氧铜图5-16 几种铝合金及铜合金的塑性图 2变形速度塑性变

13、形速度，1/秒图5-18 变形速度对塑性的影响表5-1 铝合金冷挤压时因热效应所增加的温度合 金 号挤压系数挤压速度（毫米/秒）金属温度 L411150158195LD21116150294315LY111116150340350LY1131653083变形程度1-2大气压1-2大气压 图5-20 脆性材料的各向压缩曲线 （a）大理石；（b）红砂石；轴向压力；侧向压力 4应力状态静水压力对提高金属塑性的良好影响 1-2大气压1-2大气压 图5-20 脆性材料的各向压缩曲线 （a）大理石；（b）红砂石；轴向压力；侧向压力 125变形状态 图5-24 主变形图对金属中缺陷形状的影响 （a）未变形的

14、情况；（b）经两向压缩向延伸变形后的情况；（c）经向压缩两向延伸后的情况 6尺寸因素 力 学性能12体积图5-25 变形物体体积对力学性能的影响 1塑性；2变形抗力；3临界体积点提高塑性的主要途径有以下几个方面：(1)控制化学成分、改善组织结构，提高材料的成分和组织的均匀性；(2)采用合适的变形温度速度制度；(3)选用三向压应力较强的变形过程，减小变形的不均匀性，尽量造成均匀的变形状态；(4)避免加热和加工时周围介质的不良影响。5.4 5.4 金属的超塑性金属的超塑性 金属超塑性的特点及分类金属超塑性的特点及分类细晶超塑性细晶超塑性 金属材料在受到拉伸应力时，显示出很大的延伸率而不产生金属材料

15、在受到拉伸应力时，显示出很大的延伸率而不产生缩颈与断裂现象，把延伸率能超过缩颈与断裂现象，把延伸率能超过100%的材料统称为的材料统称为“超超塑性材料塑性材料”，相应地把延伸率超过，相应地把延伸率超过100%的现象叫做的现象叫做“超塑超塑性性”。根据超塑性的宏观变形特性，可将金属超塑性归纳为。根据超塑性的宏观变形特性，可将金属超塑性归纳为以下几方面的特点：即大延伸、无缩颈、小应力、易成形。以下几方面的特点：即大延伸、无缩颈、小应力、易成形。金属超塑性的特点及分类金属超塑性的特点及分类细晶超塑性细晶超塑性 一般所指超塑性多属这类，其特点是材料具有稳定的超细等轴晶粒一般所指超塑性多属这类，其特点是

16、材料具有稳定的超细等轴晶粒组织，在一定的温度区间（组织，在一定的温度区间（T0.4TM）和一定的变形速度（）和一定的变形速度（10-410-1分分-1）条件下出现超塑性。晶粒直径多在）条件下出现超塑性。晶粒直径多在5m以下，且晶粒越以下，且晶粒越细越有利于塑性的发展，但对有些材料来说，例如钛合金，其晶粒细越有利于塑性的发展，但对有些材料来说，例如钛合金，其晶粒尺寸达几十微米时仍有良好的超塑性能。应当指出，由于超塑性是尺寸达几十微米时仍有良好的超塑性能。应当指出，由于超塑性是在一定的温度区间出现，因此，即使初始组织具有微细晶粒的尺寸在一定的温度区间出现，因此，即使初始组织具有微细晶粒的尺寸，如果

17、热稳定性差，在变形过程中晶粒迅速长大，仍不能获得良好，如果热稳定性差，在变形过程中晶粒迅速长大，仍不能获得良好的超塑性。的超塑性。显微组织要求有极细的晶粒度、等轴、双相及稳定的组织。显微组织要求有极细的晶粒度、等轴、双相及稳定的组织。在一定的温度和应力条件下，经过多次循环相变或在一定的温度和应力条件下，经过多次循环相变或同素异构转变而获得大延伸率。产生相变超塑性的同素异构转变而获得大延伸率。产生相变超塑性的必要条件，是材料应具有固态相变的特性，并在外必要条件，是材料应具有固态相变的特性，并在外加载荷作用下，在相变温度上下循环加热与冷却，加载荷作用下，在相变温度上下循环加热与冷却，诱发产生反复的

18、组织结构变化，使金属原子发生剧诱发产生反复的组织结构变化，使金属原子发生剧烈运动而呈现出超塑性。烈运动而呈现出超塑性。相变超塑性相变超塑性 5.4.3 5.4.3 细晶超塑性细晶超塑性 1变形力学特征变形力学特征 mKm m应变速率敏感性系数应变速率敏感性系数 lndlndmm是表达超塑性特征的一个极其重要的指标，对于普通金属，是表达超塑性特征的一个极其重要的指标，对于普通金属，m=0.02-0.2m=0.02-0.2；而对于超塑性材料，；而对于超塑性材料，1 m 0.3 m值的物理意义：值的物理意义：材料抵抗局部缩颈的能力材料抵抗局部缩颈的能力。m值大，值大，出现大延伸的可能性大。出现大延伸

19、的可能性大。2金属组织特征金属组织特征 晶粒根本没有被拉长，仍然保持着等轴状态；晶粒根本没有被拉长，仍然保持着等轴状态；发生显著的晶界滑移、移动及晶粒回转，几乎看不到位错发生显著的晶界滑移、移动及晶粒回转，几乎看不到位错组织；组织；超塑性变形后无织构产生，若原始组织具有变形织构，经超塑性变形后无织构产生，若原始组织具有变形织构，经过超塑性变形后，将使织构受到破坏；过超塑性变形后，将使织构受到破坏；有空洞有空洞 产生。产生。5.4.4 5.4.4 细晶超塑性变形的机理细晶超塑性变形的机理 1扩散蠕变理论扩散蠕变理论 假定两晶粒群的晶界滑移在遇到了障碍晶粒时，被迫停止假定两晶粒群的晶界滑移在遇到了

20、障碍晶粒时，被迫停止，此时引起的应力集中通过障碍晶粒内位错的产生和运动，此时引起的应力集中通过障碍晶粒内位错的产生和运动而缓和。位错通过晶粒而塞积到对面的晶界上，当应力达而缓和。位错通过晶粒而塞积到对面的晶界上，当应力达到一定程度时，使塞积前端的位错沿晶界攀移而消失，则到一定程度时，使塞积前端的位错沿晶界攀移而消失，则内应力得到松驰，于是晶界滑移又再次发生。内应力得到松驰，于是晶界滑移又再次发生。2晶界滑动理论晶界滑动理论 3动态再结晶理论动态再结晶理论 晶界移动（迁移）与再结晶现象密切相关，这种再结晶晶界移动（迁移）与再结晶现象密切相关，这种再结晶可使内部有畸变的晶粒变为无畸变的晶粒，从而消

21、除其可使内部有畸变的晶粒变为无畸变的晶粒，从而消除其预先存在的应变硬化。在高温变形时，这种再结晶过程预先存在的应变硬化。在高温变形时，这种再结晶过程是一个动态的、连续的恢复过程，即一方面产生应变硬是一个动态的、连续的恢复过程，即一方面产生应变硬化，一面产生再结晶恢复（软化）。如果这种过程在变化，一面产生再结晶恢复（软化）。如果这种过程在变形中能继续下去，好象变形的同时又有退火，就会促使形中能继续下去，好象变形的同时又有退火，就会促使物质的超塑性。物质的超塑性。5.4.5 5.4.5 超塑性的制备与应用超塑性的制备与应用（1）真空成形法）真空成形法（2）气压成形）气压成形（3）超塑性模锻和挤压）

22、超塑性模锻和挤压（4 4）无模拉拔）无模拉拔 制备方法：形变热处理为主制备方法：形变热处理为主6.1金属塑性加工中组织与性能的变化6.2 金属塑性变形的温度速度效应 6.3 形变热处理 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 冷变形：在再结晶温度以下变形 Cold Deformation,Cold Working冷变形时金属显微组织的变化（1 1）纤维组织）纤维组织 图图6-2 6-2 冷轧前后晶粒形状变化冷轧前后晶粒形状变化（a a）变形前的退火状态组织）变形前的退火状态组织 （b b）变形后的冷轧变形组织）变形后的冷轧变形组织 冷变形时金属显微组织的变

23、化（2 2）亚结构）亚结构 冷变形时金属显微组织的变化（3 3）变形织构）变形织构 a.丝织构 b.板织构 冷变形时金属显微组织的变化（4 4）晶内和晶间破坏）晶内和晶间破坏 冷变形时金属性能的变化（1 1）物理性能）物理性能 a.a.密度密度 金属经冷变形后，因晶内及晶间出现了显微裂纹、裂金属经冷变形后，因晶内及晶间出现了显微裂纹、裂口、空洞等缺陷使金属的密度降低，且变形程度越高，降低的口、空洞等缺陷使金属的密度降低，且变形程度越高，降低的也越多。也越多。b.b.电阻电阻 晶间物质的破坏使晶粒直接接触、晶粒位向有序化、晶晶间物质的破坏使晶粒直接接触、晶粒位向有序化、晶间及晶内的破裂等，都对电

24、阻的变化有明显影响，前两者使电阻间及晶内的破裂等，都对电阻的变化有明显影响，前两者使电阻随变形程度的增加而减少，后者则相反，其结果使电阻随变形程随变形程度的增加而减少，后者则相反，其结果使电阻随变形程度变化的表现而不同。一般而言，冷变形使金属电阻有所增加（度变化的表现而不同。一般而言，冷变形使金属电阻有所增加（约百分之几），但增加的程度则随金属而异。约百分之几），但增加的程度则随金属而异。冷变形时金属性能的变化（2 2）化学性能）化学性能 冷变形后，金属的残余应力和内能增加，从而使化冷变形后，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。学不稳定性增加，耐蚀性能降低。应力腐蚀

25、的主要防止方法就是退火，消除内应力。应力腐蚀的主要防止方法就是退火，消除内应力。冷变形时金属性能的变化（3 3）力学性能）力学性能 强度指标增加，塑性指标降低强度指标增加，塑性指标降低各向异性增强各向异性增强出现制耳出现制耳交叉轧制、退火、添加合金元素、控制变形量等方法交叉轧制、退火、添加合金元素、控制变形量等方法冷变形时金属性能的变化利用冷变形提高材料力学性能；利用冷变形提高材料力学性能；利用冷变形与退火热处理控制成品组织利用冷变形与退火热处理控制成品组织性能。性能。1热变形的概念 2热变形对金属组织性能的影响 3热变形过程中的回复与再结晶 Hot Deformation,Hot Worki

26、ng变形金属在完全再结晶条件下进行的塑性变形。一般在热变形时金属变形金属在完全再结晶条件下进行的塑性变形。一般在热变形时金属所处温度范围是其熔点绝对温度的所处温度范围是其熔点绝对温度的0.750.750.950.95倍，在变形过程中，同倍，在变形过程中，同时产生软化与硬化，且软化进行的很充分，变形后的产品无硬化的痕时产生软化与硬化，且软化进行的很充分，变形后的产品无硬化的痕迹。迹。（1）金属在热加工变形时，变形抗力较低，消耗能量较少。（2）金属在热加工变形时，其塑性升高，产生断裂的倾向性减小。（3）与冷加工相比较，热加工变形一般不易产生织构。（4）在生产过程中，不需要像冷加工那样的中间退火，从

27、而可使生产工序简化，生产 效率提高。（5）热加工变形可引起组织性能的变化，以满足对产品某些组织与性能的要求。特点特点（1）热变形对铸态组织的改造 热变形能最有效地改变金属和合金的铸锭组织：a.一般热变形是通过多道次的反复变形来完成。由于在每一次道次中硬化与软化过程是同时发生的，这样，变形而破碎的粗大柱状晶粒通过反复的改造而使之锻炼成较均匀、细小的等轴晶粒，还能使某些微小裂纹得到愈合。b.由于应力状态中静水压力分量的作用，可使铸锭中存在的气泡焊合，缩孔压实，疏松压密，变为较致密的结构。c.由于高温下原子热运动能力加强，在应力作用下，借助原子的自扩散和互扩散，可使铸锭中化学成分的不均匀性相对减少。

28、上述三方面综合作用的结果，可使铸态组织改造成变形组织（或加工组织），它比铸锭有较高的密度、均匀细小的等轴晶粒及比较均匀的化学成分，因而塑性和抗力的指标都明显提高。在热变形过程中，为了保证产品性能及使用条件对热加工制品晶粒尺寸的要求，控制热变形产品的晶粒度是很重要的。热变形后制品晶粒度的大小，取决于变形程度和变形温度（主要是加工终了温度）。第二类再结晶全图，是描述晶粒大小与变形程度及变形温度之间关系的。（2）热变形制品晶粒度的控制01020908070605040200300350400450500020 309080705040106020025035040045050030030020010

29、03002001000晶粒直径，微米晶粒直径，微米变形程度，%变形程度，%变形温度，变形温度，302500（a）（b）金属内部所含有的杂质、第二相和各种缺陷，在热变形过程中，将沿着最大主变形方向被拉长、拉细而形成纤维组织或带状结构。这些带状结构是一系列平行的条纹，也称为流线。纤维组织一般只能在变形时通过不断地改变变形的方向来避免，很难用退火的方法去消除。当夹杂物（或晶间夹杂层）数量不多时，可用长时高温退火的方法，依靠成分地均匀化，和组织不均匀处的消失以去除。在个别情况下，当这些晶间夹杂物能溶解或凝聚时，纤维组织也可以被消除。（3）热变形时的纤维组织（1）热变形时的动态回复与动态再结晶动态回复动

30、态再结晶 100m(a)动态回复静态回复静态再结晶动态回复静态再结晶静态再结晶动态再结晶（a）（b）（c）（d）动态回复静态回复动态回复静态再结晶静态再结晶静态再结晶动态再结晶（2）热变形过程中道次间或变形后停留时 的静态回复与静态再结晶利用热变形过程的回复稳定组织利用热变形过程的回复稳定组织利用再结晶细化晶粒。利用再结晶细化晶粒。1应力与变形的作用 2温度和变形速度的作用（1 1）应变加速二相粒子固溶或析出）应变加速二相粒子固溶或析出 0.1m(c)0.1m(d)（2 2）利用塑性变形的应变提高固溶或时效析出效果）利用塑性变形的应变提高固溶或时效析出效果形变热处理工艺形变热处理工艺（Ther

31、mal Mechanical Processing,TMP）6.2.1 变形温度 6.2.2 变形速度 6.2.3 变形中的热效应及温度效应 6.2.4 热力学条件之间的相互关系 塑性变形时金属所具有的实际温度，称为变形温度，它与加热温度是有区别的。变形温度既取决于金属变形前的加热温度，又与变形中能量转化而使金属温度提高的温度有关，同时又与变形金属同周围介质进行热交换所损失的温度有关。变形速度为单位时间内变形程度的变化或单位时间内的相对位移体积，即：式中 变形速度；变形程度；V 变形物体的体积；dtdVVdtd1（秒-1）所谓“热效应”是指变形过程中金属的发热现象，热效应可用发热率来表示：式中

32、 发热率；AT 转化为热的那部分能量；A 使物体产生塑性变形时的能量。塑性变形过程中因金属发热而促使金属的变形温度升高的效果，称为温度效应，用 表示：式中 T1变形前金属所具有的温度；T2变形后因热效应的作用金属实际具有的温度。(%)AATAA%)100(112TTT 1变形温和变形速度恒定时，变形程度与变形抗力 的 关系:2变形程度和变形速度恒定时，变形抗力与单相状态条件下的变形温度的关系为：3变形程度和变形温度恒定时，变形抗力与变形速度的关系为：综合（6-4）、（6-5）、（6-6）式可写成 式中A、a、b、c、取决于变形条件和变形材料的常数，由实验确定；平均变形程度；平均变形速度；T变形

33、温度，K。asbTsecs（6-4）（6-5）（6-6）bTcaseA)()(（6-7）在热激活控制变形行为的条件下在热激活控制变形行为的条件下提出：提出：确定材料热变形常数；确定材料热变形常数；建立变形组织性能与工艺之间的建立变形组织性能与工艺之间的定量关系。定量关系。6.3 形变热处理形变热处理是对金属材料有效地综合利用形变强化及相变形变热处理是对金属材料有效地综合利用形变强化及相变强化，将压力加工与热处理操作相结合，使成形工艺同获强化，将压力加工与热处理操作相结合，使成形工艺同获得最终性能统一起来的一种工艺方法。得最终性能统一起来的一种工艺方法。塑性变形增加了金属中的缺陷（如位错、空位、

34、堆塑性变形增加了金属中的缺陷（如位错、空位、堆垛层错、小角度和大角度晶界等）密度和改变了各垛层错、小角度和大角度晶界等）密度和改变了各种晶体缺陷的分布。由于晶格缺陷对相转变时组织种晶体缺陷的分布。由于晶格缺陷对相转变时组织的形成有强烈影响，所以相转变前或相转变时的塑的形成有强烈影响，所以相转变前或相转变时的塑性变形能用来使经受热处理的合金形成最佳组织。性变形能用来使经受热处理的合金形成最佳组织。例如，在所有热处理操作之后再塑性变形，则进行的是普通例如，在所有热处理操作之后再塑性变形，则进行的是普通热处理及其后的塑性加工，而不是形变热处理；又如塑性变热处理及其后的塑性加工，而不是形变热处理；又如

35、塑性变形已在热处理前完成，并对合金在相转变时所形成的最后组形已在热处理前完成，并对合金在相转变时所形成的最后组织没有决定性的影响，这种操作则是塑性变形和热处理的简织没有决定性的影响，这种操作则是塑性变形和热处理的简单组合，因此也不是形变热处理工艺。单组合，因此也不是形变热处理工艺。形变热处理强化不能简单视为形变强化及相变强化形变热处理强化不能简单视为形变强化及相变强化的叠加，也不是任何变形与热处理的组合，而是变的叠加，也不是任何变形与热处理的组合，而是变形与相变能互相影响、互相促进的一种工艺。形与相变能互相影响、互相促进的一种工艺。形变热处理按材料分为两类：形变热处理按材料分为两类：（1）时效

36、合金的形变热处理，包括铝铜合金、铝镁合）时效合金的形变热处理，包括铝铜合金、铝镁合金、镍基合金等，多用于有色金属，其工艺分为三金、镍基合金等，多用于有色金属，其工艺分为三种：种：低温形变热处理低温形变热处理，高温形变热处理高温形变热处理，以及，以及预形预形变热处理变热处理。（2）马氏体转变型的形变热处理。适用于各种存在马）马氏体转变型的形变热处理。适用于各种存在马氏体转变的合金，其中最主要的是钢。氏体转变的合金，其中最主要的是钢。分类分类温度时间图6-23 时效型合金形变热处理工艺图（a）低温形变热处理；（b）高温形变热处理 （c）综合形变热处理；（d）预形变热处理t6767132413254

37、676713245424 图6-25 高温形变热处理工艺1淬火加热与保温；2压力加工；3冷至变形温度；4快冷；5重新淬火加热短时保温；6淬火加热温度范围；7塑性区 总复习内容总复习内容1、应力、应变的表达方式，主应力、主应变的求解，主变形力学、应力、应变的表达方式，主应力、主应变的求解，主变形力学图及其应用。图及其应用。2、两屈服准则比较，增量理论，变形抗力的影响因素及其应用。、两屈服准则比较，增量理论，变形抗力的影响因素及其应用。3、工程法、滑移线法、上限法的基本求解思路。、工程法、滑移线法、上限法的基本求解思路。4、最小流动定律及应用，不均匀变形及其影响因素，不均匀变形、最小流动定律及应用

38、，不均匀变形及其影响因素，不均匀变形产生的后果及减少不均匀变形的措施，重点要能分析挤压、轧制产生的后果及减少不均匀变形的措施，重点要能分析挤压、轧制、锻造、拉拔过程中裂纹的产生原因及减少裂纹的产生的措施。、锻造、拉拔过程中裂纹的产生原因及减少裂纹的产生的措施。残余应力的产生及后果，减小残余应力的措施。残余应力的产生及后果，减小残余应力的措施。5、塑性加工过程摩擦的特点、作用及其影响因素，工艺润、塑性加工过程摩擦的特点、作用及其影响因素，工艺润滑的作用及其影响因素。滑的作用及其影响因素。6、二相粒子对塑性变形的作用，影响塑性的因素及提高金、二相粒子对塑性变形的作用，影响塑性的因素及提高金属塑性的

39、方法。如何利用塑性状态图及其它特性图制定加工属塑性的方法。如何利用塑性状态图及其它特性图制定加工工艺。超塑变形特点及其力学与组织特征，工艺。超塑变形特点及其力学与组织特征，m的物理意义。的物理意义。7、冷变形、热变形组织与性能的变化规律。变形热效应的、冷变形、热变形组织与性能的变化规律。变形热效应的作用，形变热处理工艺及应用。作用，形变热处理工艺及应用。金属塑性加工新技术、新工艺及其应用金属塑性加工新技术、新工艺及其应用1、薄板连铸连轧技术、薄板连铸连轧技术2、控制冷却与控制轧制技术、控制冷却与控制轧制技术3、等温挤压技术、等温挤压技术4、有色金属连续挤压技术、有色金属连续挤压技术5、铜管行星轧制技术、铜管行星轧制技术6、等温模锻技术、等温模锻技术7、低温大变形工艺、低温大变形工艺8、其它复合变形工艺、其它复合变形工艺谢谢大家！谢谢大家！