材料科學(xué)基礎(chǔ) 塑性變形塑性變形對(duì)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(duì)材料組織和性能的影響對(duì)材料組織和性能的影響《材料科學(xué)基礎(chǔ)》第九章第五節(jié)材料的變形與再結(jié)晶一、冷變形金屬的組織與結(jié)構(gòu)組織特點(diǎn)：晶粒沿變形方向被拉長(zhǎng)，晶界甚至拉長(zhǎng)呈纖維狀；硬質(zhì)顆?；驃A雜沿變形方向呈帶狀分布---各向異性結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：缺陷（空位、位錯(cuò)）密度增加（可增加104數(shù)量級(jí)以上）；位錯(cuò)組態(tài)發(fā)生變化：位錯(cuò)線—纏結(jié)—位錯(cuò)胞材料的變形與再結(jié)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(yīng)力的現(xiàn)象。表現(xiàn)為強(qiáng)度顯著提高、塑性明顯下降。發(fā)生加工硬化時(shí)應(yīng)力-應(yīng)變經(jīng)驗(yàn)關(guān)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(qiáng)弱。材料的變形與再結(jié)晶加工硬化的原因位錯(cuò)交互作用，位錯(cuò)塞積1.單晶體加工硬化的三個(gè)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(cuò)間交互作用很少，滑移距離長(zhǎng)。材料的變形與再結(jié)晶（2）第二階段線性硬化階段，應(yīng)力隨應(yīng)變急劇增加，值顯θ著增大?；凭€變短，分布不均勻。機(jī)制：位錯(cuò)纏結(jié)，主次滑移系間交互作用強(qiáng)烈，形成位錯(cuò)胞。多個(gè)滑移系統(tǒng)被激活，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)障礙增大，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的自由程縮短，變形進(jìn)行困難。材料的變形與再結(jié)晶（3）第三階段拋物線硬化

4、階段，值呈減小趨勢(shì)?；痞染€變成滑移帶，且滑移帶發(fā)生碎化。螺位錯(cuò)發(fā)生交滑移，使塞積位錯(cuò)得以松弛，加工硬化程度減弱。材料的變形與再結(jié)晶2.多晶體的加工硬化（1）加工硬化率明顯高于單晶體，無(wú)第一階段。（2）加工硬化率高。要使處于硬取向的滑移系啟動(dòng)，必須增大外力；塑性變形過(guò)程中各晶粒內(nèi)部運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)的強(qiáng)烈交互作用使位錯(cuò)塞積嚴(yán)重，晶界處應(yīng)力集中，硬化曲線很陡，加工硬化率高。材料的變形與再結(jié)晶三、形變織構(gòu)在外加應(yīng)力的作用下，各晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)果使每個(gè)晶粒的某個(gè)取向都轉(zhuǎn)動(dòng)到力軸方向上來(lái)，形成擇優(yōu)取向。具有擇優(yōu)取向的組

5、織稱為織構(gòu)。材料的變形與再結(jié)晶形變織構(gòu)的兩種主要形式：絲織構(gòu)（拔絲）:拉拔時(shí)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(jié)晶板織構(gòu)（軋制）：板材軋制時(shí)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(lái)表示板織構(gòu)。材料的變形與再結(jié)晶四、冷變形金屬的內(nèi)應(yīng)力和儲(chǔ)存能1.殘余內(nèi)應(yīng)力（1）宏觀殘余內(nèi)應(yīng)力：在材料加工過(guò)程中產(chǎn)生的在物質(zhì)宏觀體積間相互作用的力。（2）微觀殘余內(nèi)應(yīng)力：在材料變形過(guò)程

6、中，為達(dá)到變形的協(xié)調(diào)性，作用在微觀組織間的應(yīng)力。材料的變形與再結(jié)晶2.儲(chǔ)存能含義：在對(duì)材料加工時(shí)，外力所做的功有百分之幾-百分之十幾存于變形產(chǎn)生的缺陷中，稱為變形儲(chǔ)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(diǎn)（加工難易程度）（5）初始組織（6）溶質(zhì)及彌散第二相材料的變形與再結(jié)晶