塑性變形對組織性能的影響
1. 塑性變形對金屬組織結構的影響
(1)晶粒發生變形 金屬發生塑性變形后,晶粒沿形變方向被拉長或壓扁。當變形量很大時, 晶粒變成細條狀(拉伸時), 金屬中的夾雜物也被拉長, 形成纖維組織。
2)亞結構形成金屬經大的塑性變形時, 由于位錯的密度增大和發生交互作用, 大量位錯堆積在局部地區, 并相互纏結, 形成不均勻的分布, 使晶粒分化成許多位向略有不同的小晶塊, 而在晶粒內產生亞晶粒。
(3)形變織構產生 金屬塑性變形到很大程度(70%以上)時, 由于晶粒發生轉動, 使各晶粒的位向趨近于一致, 形成特殊的擇優取向, 這種有序化的結構叫做形變織構。形變織構一般分兩種:一種是各晶粒的一定晶向平行于拉拔方向, 稱為絲織構, 例如低碳鋼經高度冷拔后, 其<100>平行于拔絲方向; 另一種是各晶粒的一定晶面和晶向平行于軋制方向, 稱為板織構, 低碳鋼的板織構為{001}<110>。
2. 塑性變形對金屬性能的影響
(1)形變強化 金屬發生塑性變形, 隨變形度的增大, 金屬的強度和硬度顯著提高, 塑性和韌性明顯下降。這種現象稱為加工硬化, 也叫形變強化。產生加工硬化的原因是:金屬發生塑性變形時, 位錯密度增加, 位錯間的交互作用增強, 相互纏結, 造成位錯運動阻力的增大, 引起塑性變形抗力提高。另一方面由于晶粒破碎細化, 使強度得以提高。在生產中可通過冷軋、冷拔提高鋼板或鋼絲的強度。
(2)產生各向異性 由于纖維組織和形變織構的形成, 使金屬的性能產生各向異性。如沿纖維方向的強度和塑性明顯高于垂直方向的。用有織構的板材沖制筒形零件時, 即由于在不同方向上塑性差別很大, 零件的邊緣出現“制耳”。 在某些情況下, 織構的各向異性也有好處。制造變壓器鐵芯的硅鋼片, 因沿[100]方向最易磁化, 采用這種織構可使鐵損大大減小, 因而變壓器的效率大大提高。
(3)物理、化學性能變化 塑性變形可影響金屬的物理、化學性能。如使電阻增大, 耐腐蝕性降低。
(4)產生殘余內應力 由于金屬在發生塑性變形時, 金屬內部變形不均勻, 位錯、空位等晶體缺陷增多, 金屬內部會產生殘余內應力。即外力去除后,金屬內部會殘留下來應力。殘余內應力會使金屬的耐腐蝕性能降低,嚴重時可導致零件變形或開裂。齒輪等零件,如表面通過噴丸處理,可產生較大的殘余壓應力,則可提高疲勞強度。
來源:攀鋼集團
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