冲压后制品如产生制耳，必须切除。这样不仅增加了 金属的损耗和切边工序，而且还会因各向异性使冲压 件产生壁厚不均，影响生产效率与产品质量。因此， 在生产上，必须设法避免“制耳效应”的发生 。
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Lesson Three
深冲件上的制耳
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Lesson Three
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各向异性
Lesson Three
金属材料经塑性变形以后，不同加工方式，会出现 不同类型的织构。由于织构的存在而导致制品在不 同方向上性能的差异出现各向异性。
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Lesson Three
具有各向同性的金属板材，经深冲后，冲杯边缘通常 是比较平整的。具有织构的板材冲杯的边缘则出现高 低下平的波浪形。把具有波浪形凸起的部份称为“制 耳”。把由于织构而产生的制耳现象称为“制耳效 应”。
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Lesson Three
单晶与多晶的应力一应变曲线比较（室温） （a）Al （b）Cu
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Lesson Three
多晶体的塑性变形由于晶界的阻碍作用和晶粒之间的 协调配合要求，各晶粒不可能以单一滑移系动作而必 然有多组滑移系同时作用，因此多晶体的应力一应变 曲线不会出现单晶曲线的第I阶段，而且其硬化曲线 通常更陡，细晶粒多晶体在变形开始阶段尤为明显
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纤维组织的形成过程
Lesson Three
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等轴状
晶粒伸长
纤维状
冷轧前后晶粒形状变化
(a)变形前的退火状态组织 (b)变形后的冷轧变形组织
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3.1.1 显微组织的变化
亚结构
在变形量大而且层错能较高的金属中，位错的分 布是很不均匀的。纷乱的位错纠结起来，形成位错缠 结的高位错密度区(约比平均位错密度高五倍)，将位 错密度低的部分分隔开来，好像在一个晶粒的内部又 出现许多“小晶粒”似的，只是它们的取向差不大 (几度到几分)，这种结构称加工与冷加工相比具有如下优点：
热加工时金属的塑性好，断裂倾向小，可采用较大的变形量； 因为变形温度升高后，由于完全再结晶使加工硬化消除，在断 裂与愈合的过程中使愈合加速以及为具有扩散性质的塑性机制 的同时作用创造了条件。
热加工时，变形抗力低，塑性高，变形达到需要尺寸时，所消 耗的能量少。因为在高温时，原子的运动及热振动增强，扩散 过程和溶解过程加速，使金属的临界切应力降低；许多金属的 滑移系统数目增多，使变形更为协调；加工硬化现象因再结晶 完全而被消除。
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丝织构
丝织构系在拉拔和挤 压加工中形成。这种加工 都是在轴对称情况下变形， 其主变形图为两向压缩， 一向拉伸。变形后晶粒有 一共同晶向趋向与最大主 变形方向平行。以此晶向 来表示丝织构。
拉拔前 拉拔后
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试验表明，对于面心立方金属如金、银、铜、铝、镍 等，经较大变形程度的拉拔后，所获得的丝织构为 <111>和<100>。对于面心立方金属，丝织构与金属的 堆垛层错能有关。层错能越高的金属，[111]丝织构 越强烈。对于体心立方金属，不论成分如何，其丝织
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3.1.2 金属性能的变化
机械性能的变化
1）加工硬化 2）各向异性
物理化学性能的变化
1）金属密度的变化 2）导电性的变化 3）耐蚀性能的变化 4）导热性降低 5）改变磁性
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Lesson Three
加工硬化
金属材料经冷加工变形后，强度（硬度）显 著提高，而塑性则很快下降，即产生了加工 硬化现象。
与冷加工相比较，热加工变形一般不易产生织构。这是由 于在高温下发生滑移的系统较多，使滑移面和滑移方向不 断发生变化。因此，在热加工工件中的择优取向或方向性 小。
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Lesson Three
热加工在实际生产上，尚有如下不足：
热加工需要加热，不如冷加工简单易行；
热加工制品的组织与性能不如冷加工均匀和易于控制； 温度的均匀性控制差。
过基体冷加工所引起的电阻升高所致。冷变形还会使
晶间物质破坏，使晶粒彼此接触也可减少电阻增加导
电性。所以冷变形对导电性的影响应综合考虑。
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Lesson Three
耐蚀性能的变化
冷变形后，金属的残余应力和内能增加，从而使化学 不稳定性增加，耐蚀性能降低。
例如，冷变形的纯铁在酸中的溶解速度要比退火状态 快；冷变形所产生的内应力是造成的金属腐蚀(“应 力腐蚀”)的一个重要原因，在实际应用中是相当普 遍而又严重的问题。
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TEM and EBSDmicrographs of the 87% deformed sample.
(a), (b)TEMmicrographs with
different magnification; (c)EBSD-micrographs
Lesson Three
Huang Y C, Liu Y, Li Q, et al. Relevance between microstructure and texture during cold rolling of AA83104 aluminum alloy[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2016, 673: 383-389.
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轧辊
Lesson Three
轧面
(a)
(b)
(c)
轧制过程中择优取向的形成
各晶粒中的“→”表示某晶向
(a)、(b)、(c)分别表示轧制前、轧制时与轧制后的晶粒取向
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板织构示意图
(a) 轧制前 (b)轧制后
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3.1.1 显微组织的变化
Lesson Three
变形织构
多晶体塑性变形时，各个晶粒滑移的同时，也伴 随有晶体取向相对于外力有规律的转动过程。尽管由 于晶界的联系，这种转动受到一定的约束，但当变形 量较大时，原来为任意取向的各个晶粒也会逐渐调整， 引起多晶体中晶粒方位出现一定程度的有序化。这种 多晶体由原来取向杂乱排列的晶粒，变成各晶粒取向 大体趋于一致的过程叫做“择优取向”。具有择优取 向的晶体组织称为“变形织构”。
(金属塑性成形原理课件)第3讲冷热加工组织变化
Lesson Three
第三章 塑性加工时组织性能的变化
主要内容
Main Content
冷加工时组织性能的变化 热加工时组织性能的变化
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Lesson Three
3.1 冷加工变形中组织性能的变化
显微组织的变化
纤维组织 亚结构 变形织构
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Lesson Three
织构不是描述晶粒的形状，而是描述多晶体中的晶体 取向的特征。应当指出，若使变形金属中的每个晶粒 都转到上述所给出织构的晶向和晶面，这只是一种理 想情况。实际上变形金属的晶粒取向只能是趋向于这 种织构，一般是随着变形程度的增加，趋向于这种取 向的晶粒越多，这种织构就越完整。织构可用x射线 衍射的方法来测定。
构是相同的。如经过拉拔的α铁、铜、钨等金属都具
有[110]丝织构。
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板织构
板织构是在轧制或者宽展很小的矩形件镦粗时形 成。其特征是各个晶粒的某一晶向趋向于与轧向平行， 某一晶面趋向于与轧制平面平行。因此板织构用其晶 面和晶向共同表示。
导电性的变化
一般来说，金属随着冷变形程度的增加位错密度增加， 点阵发生畸变会使电阻增高。例如，冷变形量达到82 ％的铜丝，比电阻增加2％；冷变形99％的钨丝，比 电阻增加50％
但有时随着冷变形程度的增加，电阻不但不升高反而 显著降低。比如冷拔钢丝。这是因为片状珠光体取向
于钢丝的轴向，这是由于有向性所引起的电阻降低超
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Lesson Three
从改善金属材料性能的角度来看，加工硬化是主要 的手段之一。特别是对那些用一般热处理手段无法 使其强化的无相变的金属材料，形变硬化是更加重 要的强化手段。
加工硬化也有其不利的一面，如在冷轧、冷拔等冷 加工过程中由于变形抗力的升高和塑性的下降，往 往使继续加工发生困难，需在工艺过程中增加退火 工序。
金属性能的变化
机械性能变化 物理化学性能变化
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3.1.1 显微组织的变化
纤维组织
多晶体金属经冷变形后，用光学显微镜观察 抛光与浸蚀后的试样，会发现原来等轴的晶粒沿 着主变形的方向被拉长。变形量越大，拉长的越 显著。当变形且很大时，各个晶粒已不能很清楚 地辨别开来，呈现纤维状，故称纤维组织。
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Lesson Three
热加工与冷加工的主要区别
金属在热加工时，硬化(加工硬化)和软化(回复与再 结晶)两种对抗过程同时出现。在热加工中，由于软 化作用可以抵消和超过硬化作用，故无加工硬化效应， 而冷加工则与此相反，有明显的加工硬化效应。