【材料课堂】塑性变形对组织性能的影响

点击上方「材料科学与工程」快速关注

材料类综合、全面、专业的微信平台

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。

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。

（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>。

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。

（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。

— 相关书籍推荐—

塑性变形微观组织及控制

作者：周清

当当 广告

购买

大塑性变形及材料微结构表征

作者：史庆南，陈亮维，王效琪

当当 广告

购买

相关阅读：

上海交大：镁合金塑性变形机理获重要进展！

《Nature》北科大研制出2.2GPa超高强钢！塑性良好，大幅削减成本

来源：攀钢集团。来稿邮箱

mse_material@163.com

.......

点击阅读原文，加入讨论交流合作