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塑性变形对金属组织、性能的影响

嘉峪检测网        2016-08-01 12:02

1. 塑性变形对金属组织结构的影响

(1)晶粒发生变形 金属发生塑性变形后,晶粒沿形变方向被拉长或压扁。当变形量很大时, 晶粒变成细条状(拉伸时), 金属中的夹杂物也被拉长, 形成纤维组织。

塑性变形对金属组织、性能的影响

变形前后晶粒形状变化示意图

 

(2)亚结构形成金属经大的塑性变形时, 由于位错的密度增大和发生交互作用, 大量位错堆积在局部地区, 并相互缠结, 形成不均匀的分布, 使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块, 而在晶粒内产生亚晶粒。

塑性变形对金属组织、性能的影响

金属经变形后的亚结构

 

(3)形变织构产生 金属塑性变形到很大程度(70%以上)时, 由于晶粒发生转动, 使各晶粒的位向趋近于一致, 形成特殊的择优取向, 这种有序化的结构叫做形变织构。形变织构一般分两种:一种是各晶粒的一定晶向平行于拉拔方向, 称为丝织构, 例如低碳钢经高度冷拔后, 其<100>平行于拔丝方向; 另一种是各晶粒的一定晶面和晶向平行于轧制方向, 称为板织构, 低碳钢的板织构为{001}<110>。

塑性变形对金属组织、性能的影响  

形变织构示意图

 

2. 塑性变形对金属性能的影响

(1)形变强化 金属发生塑性变形, 随变形度的增大, 金属的强度和硬度显著提高, 塑性和韧性明显下降。这种现象称为加工硬化, 也叫形变强化。

产生加工硬化的原因是:金属发生塑性变形时, 位错密度增加, 位错间的交互作用增强, 相互缠结, 造成位错运动阻力的增大, 引起塑性变形抗力提高。另一方面由于晶粒破碎细化, 使强度得以提高。在生产中可通过冷轧、冷拔提高钢板或钢丝的强度。

(2)产生各向异性 由于纤维组织和形变织构的形成, 使金属的性能产生各向异性。如沿纤维方向的强度和塑性明显高于垂直方向的。用有织构的板材冲制筒形零件时, 即由于在不同方向上塑性差别很大, 零件的边缘出现“制耳”。 在某些情况下, 织构的各向异性也有好处。制造变压器铁芯的硅钢片, 因沿[100]方向最易磁化, 采用这种织构可使铁损大大减小, 因而变压器的效率大大提高。

塑性变形对金属组织、性能的影响

因形变织构造成深冲制品的制耳示意图

 

(3)物理、化学性能变化 塑性变形可影响金属的物理、化学性能。如使电阻增大, 耐腐蚀性降低。

(4)产生残余内应力 由于金属在发生塑性变形时, 金属内部变形不均匀, 位错、空位等晶体缺陷增多, 金属内部会产生残余内应力。即外力去除后,金属内部会残留下来应力。残余内应力会使金属的耐腐蚀性能降低,严重时可导致零件变形或开裂。齿轮等零件,如表面通过喷丸处理,可产生较大的残余压应力,则可提高疲劳强度。

 

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来源:AnyTesting