塑性变形对金属的组织和性能有什么影响

塑性变形对组织和结构的影响：

1，形成纤维组织：晶粒延变形方向被拉长或压扁；杂质呈细带状或链状分布。

2，形成形变织构：

（1）形变织构：  多晶体材料由塑性变形导致的各晶粒呈择优取向的组织。

（2）线(丝)织构： 某一晶向趋于与变形方向平行 (如拉拔时形成)。

（3）面(板)织构： 某晶面趋于平行于轧制面，某晶向趋于平行于主变形方向。

（4）形成位错胞（亚结构）。

扩展资料：

塑性变形物理机制：

1，金属塑性变形：

（1）金属晶体塑性变形时出现两种机制：第一种是个别的原子由本来的位置移到另一个位置；第二种是两层晶体错位。

（2）大部分的金属的塑性变形能力在高温时较高，因此可以借此塑造其外形。铅在室温时已能显示出足够的塑性变形能力，但铸铁的塑性变形能力在很高温度下也很弱。

（3）在纳米尺度中，一些立方晶系的简单金属在特定条件下，其塑性变形是可逆的。此外，晶体的裂缝可能与差排纠缠在一起，令差排不能继续滑动，晶体的塑性变形变得局部性。

2，无定形体塑性变形：

无定形体缺乏规则的结构，差排的概念是不适用的。在无定形体中，原子与原子间存在着很大的空间，拉力会压缩这些空间，但空间被压缩后不会重新扩张。有些物料拉伸的部分会出现像薄雾般的颜色，这是因为拉力形成一些纳米纤维。

3，马氏体塑性变形：

马氏体的塑性变形较复杂，不能以简单的理论解释。如镍钛合金，根㯫以上提到的理论，其塑性变形是不可逆的，但实际上它是可逆的，是为“伪弹性”，或形状记忆。

1、塑性变形程度的大小对金属组织和性能有较大的影响。变形程度过小，不能起到细化晶粒提高金属力学性能的目的；变形程度过大，不仅不会使力学性能再增高，还会出现纤维组织，增加金属的各向异性，当超过金属允许的变形极限时，将会出现开裂等缺陷。

2、冷加工的塑性变形，使金属材料的晶粒内部首先产生滑移带，随着变形量的增大，滑移带逐渐增多。X射线分析表明，此时晶粒逐渐被“碎化”形成许多位向略有不同（位向差不大于1度）的小晶块，好象在原晶粒内又出现许多小晶粒，这种组织称为亚晶粒或亚结构。

扩展资料：

塑性变形是一种不可自行恢复的变形。工程材料及构件受载超过弹性变形范围之后将发生永久的变形，即卸除载荷后将出现不可恢复的变形，或称残余变形，这就是塑性变形。不是任何工程材料都具有塑性变形的能力。金属、塑料等都具有不同程度的塑性变形能力，故可称为塑性材料。

对不同的塑性成形加工工艺，可用不同的参数表示其变形程度。

锻造比Y锻：锻造加工工艺中，用锻造比Y锻来表示变形程度的大小。

拔长：Y锻=S0/S（S0、S分别表示拔长前后金属坯料的横截面积）；

镦粗：Y锻=H0/H（H0、H分别表示镦粗前后金属坯料的高度）。

塑性变形对组织和结构的影响：

一、形成纤维结构：晶粒在变形方向上拉长或扁平；杂质呈薄带状或链状分布。

二、形成变形纹理：

1、变形织构：由塑性变形引起的每一晶粒择优取向的多晶材料的结构。

2、线（丝）织构：晶向倾向于与变形方向平行（如拉丝时形成）。

3、平面（板）织构：晶面倾向于与轧制面平行，晶向倾向于与主变形方向平行。

4、形成位错细胞（亚结构）。

扩展资料：

塑性变形物理机制：

一、金属塑性变形：

1、金属晶体的塑性变形有两种机制：一是单个原子从原来的位置移动到另一个位置；二是两层晶体的位错。

2、大多数金属材料在高温下的塑性变形能力较高，因而能够成形，铅在室温下具有足够的塑性变形能力，但在高温下铸铁的塑性变形能力也很弱。

3、在纳米尺度下，一些简单金属在立方系中的塑性变形在一定条件下是可逆的，此外，晶体的裂纹可能与差排缠绕在一起，使差排不能继续滑动，晶体的塑性变形变得局部。

二、无定形体塑性变形：

不定体缺乏规则的结构，不适用差分排列的概念，在不定体中，原子之间有很大的空间，张力会压缩这些空间，但压缩后空间不会再膨胀，在某些材料中，拉伸部分会出现雾状的颜色，这是由于一些纳米纤维的形成。

三、马氏体塑性变形：

马氏体的塑性变形是复杂的，不能用简单的理论来解释，例如镍钛合金，根据上述理论，其塑性变形是不可逆的，但实际上是可逆的，为“伪弹性”，或形状记忆。

（一）变形程度的影响
塑性变形程度的大小对金属组织和性能有较大的影响。变形程度过小，不能起到细化晶粒提高金属力学性能的目的；变形程度过大，不仅不会使力学性能再增高，还会出现纤维组织，增加金属的各向异性，当超过金属允许的变形极限时，将会出现开裂等缺陷。
对不同的塑性成形加工工艺，可用不同的参数表示其变形程度。
锻造比Y锻：锻造加工工艺中，用锻造比Y锻来表示变形程度的大小。
拔长：Y锻=S0/S（S0、S分别表示拔长前后金属坯料的横截面积）；
镦粗：Y锻=H0/H（H0、H分别表示镦粗前后金属坯料的高度）。
碳素结构钢的锻造比在2~3范围选取，合金结构钢的锻造比在3~4范围选取，高合金工具钢（例如高速钢）组织中有大块碳化物，需要较大锻造比（Y锻=5~12），采用交叉锻，才能使钢中的碳化物分散细化。以钢材为坯料锻造时，因材料轧制时组织和力学性能已经得到改善，锻造比一般取1.1~1.3即可。
表示变形程度的技术参数：相对弯曲半径（r/t）、拉深系数（m）、翻边系数（k）等。挤压成形时则用挤压断面缩减率（εp）等参数表示变形程度。
（二）纤维组织的利用
纤维组织：在金属铸锭组织中的不溶于金属基体的夹杂物（如FeS等），随金属晶粒的变形方向被拉长或压扁呈纤维状。当金属再结晶时，被压碎的晶粒恢复为等轴细晶粒，而夹杂物无再结晶能力，仍然以纤维状保留下来，形成纤维组织。纤维组织形成后，不能用热处理方法消除，只能通过锻造方法使金属在不同方向变形，才能改变纤维的方向和分布。
纤维组织的存在对金属的力学性能，特别是冲击韧度有一定影响，在设计和制造零件时，应注意以下两点：
（1）零件工作时的正应力方向与纤维方向应一致，切应力方向与纤维方向垂直。
（2）纤维的分布与零件的外形轮廓应相符合，而不被切断。
例如，锻造齿轮毛坯，应对棒料镦粗加工，使其纤维呈放射状，有利于齿轮的受力；曲轴毛坯的锻造，应采用拔长后弯曲工序，使纤维组织沿曲轴轮廓分布，这样曲轴工作时不易断裂
(三）冷变形与热变形
通常将塑性变形分为冷变形和热变形。
冷变形：再结晶温度以下的塑性变形。冷变形有加工硬化现象产生，但工件表面质量好。
热变形：再结晶温度以上的塑性变形。热变形时加工硬化与再结晶过程同时存在，而加工硬化又几乎同时被再结晶消除。由于热变形是在高温下进行的，金属在加热过程中表面易产生氧化皮，使精度和表面质量较低。自由锻、热模锻、热轧、热挤压等工艺都属于热变形加工。

金属塑性变形理论应用于两个领域：①解决金属的强度问题，包括基础性的研究和使用设计等；②探讨塑性加工，解决施加的力和变形条件间的关系，以及塑性变形后材料的性质变化等（见形变和断裂）。
塑性变形对组织和结构的影响
1)形成纤维组织 晶粒延变形方向被拉长或压扁; 杂质呈细带状或链状分布。
2） 形成形变织构 (1) 形变织构： 多晶体材料由塑性变形导致的各晶粒呈
择优取向的组织。
(2) 线(丝)织构： 某一晶向趋于与变形方向平行。
(如拉拔时形成)
面(板)织构： 某晶面趋于平行于轧制面，某晶向趋于平
行于主变形方向。(轧制或挤压时形成）
3) 形成位错胞（亚结构）
金属在大量变形之后，由于位错的运动和交互作用，位错不均匀分布，使晶粒碎化成许多位向略有差异的亚晶粒。亚晶粒边界上聚集大量位错，而内部的位错密度相对低得多。随着变形量的增大，产生的亚结构也越细。整个晶粒内部的位错密度的提高将降低材料的耐腐蚀性。
对力学性能影响
材料在变形后，产生加工硬化,强度、硬度显著提高，而塑性、韧性明显下降。加工硬化的工程意义：
1加工硬化是强化材料的重要手段，尤其是对于那些不能用热处理方法强化的金属材料。
2加工硬化有利于金属进行均匀变形。因为金属已变形部分产生硬化，将使继续的变形主要在未变形或变形较少的部分发展。
3加工硬化给金属的继续变形造成了困难，加速了模具的损耗，在对材料要进行较大变形量的加工中将是不希望的，在金属的变形和加工过程中常常要进行“中间退火”以消除这种不利影响，因而增加了能耗和成本。