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塑性变形对金属性能的影响

作者:发布时间 : 2025-11-04 类型:权威检测标签: 认证证书

  金属在室温下的塑性变形,对金属的组织和性能影响很大,常会出现加工硬化、内应力和各向异性等现象。

  加工硬化

  塑性变形引起位错增殖,位错密度增加,不同方向的位错发生交割,位错的运动受到阻碍,使金属产生加工硬化。加工硬化能提高金属的硬度、强度和变形抗力,同时降低塑性,使以后的冷态变形困难。

  内应力

  塑性变形在金属体内的分布是不均匀的,所以外力去除后,各部分的弹性恢复也不会完全一样,这就使金属体内各部分之间产生相互平衡的内应力,即残余应力。残余应力降低零件的尺寸稳定性,增大应力腐蚀的倾向。

  各向异性

  金属经冷态塑性变形后,晶粒内部出现滑移带或孪晶带。各晶粒还沿变形方向伸长和扭曲。当变形量很大(如70%或更大)而且是沿着一个方向时,晶粒内原子排列的位向趋向一致,同时金属内部存在的夹杂物也被沿变形方向拉长形成纤维组织,使金属产生各向异性。沿变形方向的强度、塑性和韧性都比横向的高。当金属在热态下变形,由于发生了再结晶,晶粒的取向会不同程度地偏离变形方向,但夹杂物拉长形成的纤维方向不变,金属仍有各向异性。

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  再结晶和回复

  经过冷变形的金属,如加热到一定温度并保持一定的时间,原子的激活能增加到足够的活动力时,便会出现新的晶核,并成长为新的晶粒,这种现象称为再结晶。经过再结晶处理后,冷变形引起的晶粒畸变以及由此引起的加工硬化、残余应力等都会完全消除。

  ·再结晶温度

  通常以经一小时保温完成再结晶的温度为金属的再结晶温度。各种金属的再结晶温度,按绝对温度(K)计大约相当于该金属熔点的40~50%。低碳钢的再结晶温度约460℃。当变形程度较小时,在再结晶过程中,尤其是当温度偏高时,再结晶的晶粒特别粗大。因此如要晶粒细小,金属材料在再结晶处理前会有较大的变形量。

  再结晶温度对金属材料的塑性加工非常重要。在再结晶温度以上进行的塑性加工和变形称为热加工和热变形;在再结晶温度以下进行的塑性加工和变形称为冷加工和冷变形。热变形时,金属材料在变形过程中不断地发生再结晶,不引起加工硬化,假如缓慢地冷却,也不出现内应力。

  ·回复

  冷变形后的金属,当加热到稍低于再结晶温度时,通过原子的扩散会减少晶体的缺陷,降低晶体的畸变能,从而减小内应力;但是不出现新的晶粒,金属仍保留加工硬化和各向异性,这就是金属的回复。这样的热处理称为去应力退火。

  塑性变形变形量的大小,常依变形方式的不同用不同的指标来表示。有的用坯料变形前后截面积的变化表示,有的用某一方向长度的变化表示,扭转时用转角的大小表示。镦粗和压缩的变形量在工程上常用压缩率表示。