材料科學基礎 塑性變形塑性變形對材料組織和性能的影響

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1、第三章第七節(jié)塑性變形塑性變形對材料組織和性能的影響對材料組織和性能的影響《材料科學基礎》第九章第五節(jié)材料的變形與再結晶一、冷變形金屬的組織與結構組織特點：晶粒沿變形方向被拉長，晶界甚至拉長呈纖維狀；硬質顆?；驃A雜沿變形方向呈帶狀分布---各向異性結構特點：缺陷（空位、位錯）密度增加（可增加104數(shù)量級以上）；位錯組態(tài)發(fā)生變化：位錯線—纏結—位錯胞材料的變形與再結晶DISLOCATIONSDURINGCOLDWORK?Tialloyaftercoldworking:?Dislocationsentang

2、lewithoneanotherduringcoldwork.?Dislocationmotionbecomesmoredifficult.AdaptedfromFig.4.6,Callister6e.(Fig.4.6iscourtesyofM.R.Plichta,MichiganTechnological0.9μmUniversity.)17二、冷變形金屬的加工硬化定義：金屬屈服后，欲使之繼續(xù)變形必須增加應力的現(xiàn)象。表現(xiàn)為強度顯著提高、塑性明顯下降。發(fā)生加工硬化時應力-應變經驗關系式：nσ=Kεn為

3、加工硬化指數(shù)，0.1-0.5，反映加工硬化的強弱。材料的變形與再結晶加工硬化的原因位錯交互作用，位錯塞積1.單晶體加工硬化的三個階段（1）第一階段易滑移階段，θ=dσ/dε較小，可發(fā)生較大塑性變形。位錯間交互作用很少，滑移距離長。材料的變形與再結晶（2）第二階段線性硬化階段，應力隨應變急劇增加，值顯θ著增大。滑移線變短，分布不均勻。機制：位錯纏結，主次滑移系間交互作用強烈，形成位錯胞。多個滑移系統(tǒng)被激活，位錯運動障礙增大，使位錯運動的自由程縮短，變形進行困難。材料的變形與再結晶（3）第三階段拋物線硬化

4、階段，值呈減小趨勢?；痞染€變成滑移帶，且滑移帶發(fā)生碎化。螺位錯發(fā)生交滑移，使塞積位錯得以松弛，加工硬化程度減弱。材料的變形與再結晶2.多晶體的加工硬化（1）加工硬化率明顯高于單晶體，無第一階段。（2）加工硬化率高。要使處于硬取向的滑移系啟動，必須增大外力；塑性變形過程中各晶粒內部運動位錯的強烈交互作用使位錯塞積嚴重，晶界處應力集中，硬化曲線很陡，加工硬化率高。材料的變形與再結晶三、形變織構在外加應力的作用下，各晶粒發(fā)生轉動，結果使每個晶粒的某個取向都轉動到力軸方向上來，形成擇優(yōu)取向。具有擇優(yōu)取向的組

5、織稱為織構。材料的變形與再結晶形變織構的兩種主要形式：絲織構（拔絲）:拉拔時各晶粒中的某一方向都趨于平行拉拔方向。用平行于拉拔軸的晶向指數(shù)[uvw]表示。材料的變形與再結晶板織構（軋制）：板材軋制時各晶粒中的某一指數(shù)晶面均趨于平行軋制面，各晶粒中的某指數(shù)晶向都趨于平行軋制方向。用該晶面指數(shù)(hkl)和晶向指數(shù)[uvw]來表示板織構。材料的變形與再結晶四、冷變形金屬的內應力和儲存能1.殘余內應力（1）宏觀殘余內應力：在材料加工過程中產生的在物質宏觀體積間相互作用的力。（2）微觀殘余內應力：在材料變形過程

6、中，為達到變形的協(xié)調性，作用在微觀組織間的應力。材料的變形與再結晶2.儲存能含義：在對材料加工時，外力所做的功有百分之幾-百分之十幾存于變形產生的缺陷中，稱為變形儲存能。影響因素：（1）形變量（2）加工溫度（3）加工方式（4）金屬熔點（加工難易程度）（5）初始組織（6）溶質及彌散第二相材料的變形與再結晶