塑性变形对金属组织与性能的影响

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：这种随变形程度增大，变形金属的强度、硬度上升，而塑性、韧性下降的现象称为加工硬化。实际生产中将这种再结晶处理称为再结晶退火，它常作为冷变形加工过程中的中间退火，用于恢复金属材料的塑性以便于继续加工。

1. 塑性变形对金属组织的影响

金属在外力作用下进行塑性变形时，金属内部的晶粒也由原来的等轴晶粒变为沿加工方向拉长的晶粒，当变形度增加时，晶粒被显著拉长成纤维状，这种组织称为纤维组织。

2. 加工硬化

金属由于塑性变形，滑移面的晶格产生强烈的晶格畸变和晶粒变形甚至破碎，增大了滑移阻力，使得滑移难以继续进行下去，在力学性能上表现为强度、硬度增加，塑性、韧性下降。这种随变形程度增大，变形金属的强度、硬度上升，而塑性、韧性下降的现象称为加工硬化。加工硬化是金属能用塑性变形方法成形的重要原因。因为凡出现塑性变形的部位必然产生硬化，从而使变形分布到其他暂时没有变形的部位。

加工硬化现象在工业生产中具有重要的意义。生产上常用加工硬化来强化金属，提高金属的强度、硬度及耐磨性。尤其是纯金属、某些铜合金及镍铬不锈钢等难以用热处理强化的材料，加工硬化更是唯一有效的强化方法（如冷轧、冷拔、冷挤压等）。

加工硬化也有其不利的一面。在冷轧薄钢板、冷拔细钢丝及深拉工件时，由于产生加工硬化，金属的塑性降低，进一步冷塑性变形困难，故必须采用中间热处理工艺来消除加工硬化现象。

3. 回复与再结晶

加工硬化现象并不稳定，具有自发回复到稳定状态的倾向，但在室温下很难进行。对已经产生加工硬化的金属适当加热，使原子的扩散能力提高，不稳定的结晶构造可以逐步转变为正常的结晶组织，加工硬化随之消除，这个处理包含回复和再结晶两个过程。

当加热温度不高时，冷变形金属的纤维组织没有明显变化，其力学性能也变化不大，但残余应力显著降低，这一阶段称为回复，其回复温度为T回（T回＝0.25－0.3T熔）。

实际生产中将这种回复处理称为低温退火（或去应力退火），它能降低或消除冷变形金属的残余应力，同时又保持了加工硬化性能。

当加热温度继续升高时，破碎拉长的晶粒通过重新结晶变成细而均匀的粒状晶粒，性能得以恢复，加工硬化与残余应力完全消除，塑性提高，此过程称为再结晶。此时的温度称为再结晶温度T再，其公式为(https://www.chuimin.cn)

式中，T再——以绝对温度表示的金属再结晶温度（K）。

实际生产中将这种再结晶处理称为再结晶退火，它常作为冷变形加工过程中的中间退火，用于恢复金属材料的塑性以便于继续加工。如果加热温度再升高，则晶粒迅速长大。

4. 金属热加工与冷加工

在金属学中，以再结晶温度作为冷热加工的界限。低于再结晶温度的加工称为冷加工，而高于再结晶温度的加工称为热加工。例如，Fe的再结晶温度为451 °C，其在400 °C以下的加工变形仍属冷加工，而Pb的再结晶温度为－33 °C，则其在室温下的加工变形为热加工。

金属热加工时产生的加工硬化与回复、再结晶一起发生，这时的加工硬化很快被再结晶过程消除，使变形抗力下降，塑性提高。因而在高温下进行变形比在低温下容易得多。

式中，T再——以绝对温度表示的金属再结晶温度（K）。

4. 金属热加工与冷加工

塑性变形对金属组织与性能的影响

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