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材料科学基础实验报告

实验名称：金属的塑性变形与再结晶

指导教师：         师琳           

学院：     材料科学与工程学院     

班级：          材料0803班       

学号：          0604080301        

姓名：            白卫民          

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实验三 金属塑性变形与再结晶

一、实验目的

认识金属冷变形加工后及经过再结晶退火后的组织性能和特征变化；研究形变程度对再结晶退火前后组织和性能的影响。加深对加工硬化现象和回复再结晶的认识。

二、基本原理

1、金属冷塑性变形后的显微组织和性能变化

金属冷塑性变形为金属在再结晶温度以下进行的塑性变形。金属在发生塑性变形时，外观和尺寸发生了永久性变化，其内部晶粒由原来的等轴晶逐渐沿加工方向伸长，在晶粒内部也出现了滑移带或孪晶带，当变形程度很大时，晶界消失，晶粒被拉成纤维状。相应的，金属材料的硬度、强度、矫顽力和电阻等性能增加，而塑性、韧性和抗腐蚀性降低。这一现象称为加工硬化。

为了观察滑移带，通常将已抛光并侵蚀的试样经适量的塑性变形后再进行显微组织观察。注意：在显微镜下滑移带与磨痕是不同的，一般磨痕穿过晶界，其方向不变，而滑移带出现在晶粒内部，并且一般不穿过晶界。

2、冷塑性变形后金属加热时的显微组织与性能变化

金属经冷塑性变形后，在加热时随着加热温度的升高会发生回复、再结晶、和晶粒长大。

（1）回复 当加热温度较低时原子活动能力尚低，金属显微组织无明显变化，仍保持纤维组织的特征。但晶格畸变已减轻，残余应力显著下降。但加工硬化还在，固其机械性能变化不大。

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实验二金属的塑性变形与再结晶

一、实验目的

1、  了解工业纯铁经冷塑性变形后，变形量对硬度和显微组织的影响

2、  研究变形量对工业纯铝再结晶退火后晶粒大小的影响

二、实验原理

     金属在外力作用下，当应力超过其弹性极限时将发生不可恢复的永久变形称为塑性变形。金属发生塑性变形后，除了外形和尺寸发生改变外，其显微组织与各种性能也发生明显的变化。

经塑性变形后，随着变形量的增加，金属内部晶粒沿变形方向被拉长为偏平晶粒。变形量越大，晶粒伸长的程度越明显。变形量很大时，各晶粒将呈现出“纤维状”组织。同时内部组织结构的变化也将导致机械性能的变化。即随着变形量的增加，金属的强度、硬度上升，塑性、韧性下降，这种现象称为加工硬化或应变硬化。在本实验中，首先以工业纯铁为研究对象，了解不同变形量对硬度和显微组织的影响。

冷变形后的金属是不稳定的，在重新加热时会发生回复、再结晶和晶粒长大等过程。其中再结晶阶段金属内部的晶粒将会由冷变形后的纤维状组织转变为新的无畸变的等轴晶粒，这是一个晶粒形核与长大的过程。此过程完成后金属的加工硬化现象消失。金属的力学性能将取决于再结晶后的晶粒大小。对于给定材料，再结晶退火后的晶粒大小主要取决于塑性变形时的变形量及退火温度等因素。变形量越大，再结晶后的晶粒越细；金属能进行再结晶的最小变形量通常在2~8%之间，此时再结晶后的晶粒特别粗大，称此变形度为临界变形度。大于此临界变形度后，随变形量的增加，再结晶后的晶粒逐渐细化。在本实验中将研究工业纯铝经不同变形量拉伸后在550℃ 温度再结晶退火后其晶粒大小，从而验证变形量对再结晶晶粒大小的影响。

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材料科学与工程学院

材料科学综合实验报告

 

指导老师签名：

                                      20## 年 07 月26日

金属的塑性变形与再结晶

引言：

金属塑性变形的基本方式有滑移和孪生两种。在切应力作用下，晶体的一部分沿某一晶面相对于另一部分滑动，这种变形方式称为滑移；在切应力作用下，晶体的一部分沿某一晶面相对另一部分产生剪切变形，且变形部分与未变形部分的位向形成了镜面对称关系，这种变形方式称为孪生。

材料在力的作用下要变形，掌握材料的变形规律，特别是塑形变形的机理，探讨材料塑形变形后的组织和性能变化，以及研究材料在重新加热后的回复和在结晶过程中的组织、结构和性能变化，具有十分重要的理论价值和实际的应用意义。在“金属的塑形变形与再结晶”实验过程中，我们可以进一步的了解塑形变形后和再结晶对金属物理性能的影响，实验中我们主要观察的是材料的硬度变化。

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材料科学与工程学院

综合实验报告书

杨

 

   

指导老师签名：    

                    2015    年  07  月  10 日

一、      实验时间、地点和小组成员

二、      实验目的及要求

目的：

1.研究塑性变形对金属组织和金属机械性能的影响。

2.了解金属经过冷塑性变形后显微微观组织及机械性能的变化。

3.观察和研究变形度与加热温度对冷塑性变形金属组织和机械性能的影响。

要求：

能根据要求查阅资料，设计实验方案，正确分析实验结果。通过实验培养学生分析和解决问题的能力以及创新精神

三、      实验内容

1.实验材料

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金属的塑性变形与再结晶

一、实验目的：

1、  了解显微镜下滑移线、变形孪晶和退火孪晶特征。

2、  了解金属经冷加工变形后显微组织及机械性能的变化。

3、  讨论冷加工变形对再结晶晶粒大小的影响。

二、实验内容：

1、  观察工业纯铁冷变形滑移线，纯锌的变形孪晶，黄铜或纯铜的退火孪晶。

2、  观察工业纯铁经冷变形（0%、20%、40%、60%）后的显微组织。

3、  用变形度不同的工业纯铝片，退火后测定晶粒大小。

三、实验内容讨论：

1、显微镜下的滑移线与变形孪晶：

当金属以滑移和孪晶两种方式塑性变形时，可以在显微镜下看到变形结果。我们之所以能看到滑移线（叫滑移带更符合实际）是因为晶体滑移时，使试样的抛光表面产生高低不一的台阶所致。滑移线的形状取决于晶体结构和位错运动，有直线形的，有波浪形的，有平行的，有互相交叉的，显示了滑移方式的不同。变形量越大，滑移线愈多、愈密。

在密排六方结构中，常可看到变形孪晶，这是因为此类金属结构难以进行滑移变形。孪晶可以看成是滑移的一种特殊对称形式，其结果使晶体的孪生部分相对于晶体的其余部分产生了位向的改变。由于位向不同，孪晶区与腐蚀剂的作用也不同于其他部分，在显微镜下，孪晶区是一条较浅或较深的带。在不同的金属中，变形孪晶的形状也不同，例如在变形锌中可看到孪晶变形区域，其特征为竹叶状，α—Fe则为细针状。除变形孪晶外，有些金属如黄铜在退火时也常常出现以平行直线为边界的孪晶带，这类孪晶称为退火孪晶。

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金属的塑性变形与再结晶

一、实验目的

1、观察金属经冷变形后的显微组织特征

2、熟悉金属冷塑变形与再结晶退火后的显微组织

3、了解冷加工变形度对再结晶后晶粒大小的影响

4、讨论再结晶退火温度对退火后晶粒大小的影响

二、实验概述

金属材料的一项重要指标就是具有塑性，也就是说可以进行塑性变形。塑性变形不仅改变了材料的外形和尺寸，而且使组织和性能也发生变化。金属塑性变形时，首先引起晶格畸变，位错增值以及亚结构的细化。

1、显微镜下的滑移线与变形挛晶

金属受力超过弹性极限后，在金属中特产生塑性变形。金属单晶体变形机理指出，塑性变形的基本方式为滑移和孪晶两种。

所谓滑移时晶体在切应力作用下借助于金属薄层沿滑移面相对移动的结果。滑移后在滑移面两侧的晶体位相保持不变。把试样拉伸，试样表面会有变形台阶出现，一组细小的台阶在显微镜下只能观察到一条黑线，即称为滑移带。变形后的显微姐织是由许多滑移带(平行的黑线)所组成。

在显微镜下能清楚地看到多晶体变形的特点：

① 各晶粒内滑移带的方向不同(因晶粒方位各不相同)，

② 各晶粒之间形变程度不均匀，有的晶粒内滑移带多(即变形量大)，有的晶粒内滑移带少(即变形量小)；

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