《塑性變形》PPT課件(I)

《《塑性變形》PPT課件(I)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、《工程材料》張建軍主編西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院§5金屬的塑性變形和再結(jié)晶材料在外力作用下會產(chǎn)生變形，首先產(chǎn)生彈性變形。當(dāng)應(yīng)力超過材料的彈性極限時，金屬將產(chǎn)生塑性變形。當(dāng)外載荷在材料內(nèi)部所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力超過了材料的屈服強(qiáng)度以后，即使去掉外載荷，變形也不能完全消失的變形稱為塑性變形。它不僅改金屬的外形，而且使內(nèi)部組織和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。經(jīng)過塑性變形后的金屬，在隨后的加熱過程中，內(nèi)部組織也發(fā)生一系列變化，這些都對性能有明顯的影響。塑性變形和再結(jié)晶是金屬材料生產(chǎn)和研究中的一個重要問題，下面依次介紹金屬的塑性變形、合金的塑性變形、塑性變形對組織和

2、性能的影響、回復(fù)與再結(jié)晶、金屬的熱加工?！?.1金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)單晶體的塑性變形的主要方式是滑移和孿生。其中滑移是最基本、最普遍的塑性變形方式，孿生只是在滑移難以進(jìn)行的情況下出現(xiàn)。一.滑移變形的概念1.滑移是晶體在切應(yīng)力作用下，一部分晶體相對于另一部分沿一定晶面和晶向產(chǎn)生的相對移動?；浦荒茉谇袘?yīng)力的作用下發(fā)生，產(chǎn)生滑移的最小切應(yīng)力稱為臨界切應(yīng)力。觀察產(chǎn)生滑移后的金屬表面痕跡，滑移帶和滑移線?！?.1.1單晶體的塑性變形2.滑移面與滑移方向滑移沿原子密度最大的晶面和晶向發(fā)生。這一晶面和晶向分別稱為滑移面和滑移方向。一個滑移面

3、和其面上任一滑移方向組成一個滑移系。表1－6列出了三種典型金屬的滑移系。3.滑移與切應(yīng)力滑移只能在切應(yīng)力的作用下發(fā)生，產(chǎn)生滑移的最小切應(yīng)力稱為臨界切應(yīng)力。圖中作用于滑移上滑移方向的切應(yīng)力分量τC為：τC=（P／A）cosφ·cosλcosφ·cosλ——取向因子。要產(chǎn)生滑移必需等于或大于材料的臨界切應(yīng)力τk：τk=σs·cosφ·cosλ或σs=τk／（cosφ·cosλ）當(dāng)①φ、λ為90°時，σs→∞，處于硬位向?；静划a(chǎn)生變形。②φ、λ為45°時，σs→最小。處于軟位向。最容易產(chǎn)生變形。滑移的同時伴隨著晶體的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動有兩

4、種，一種是滑移面向外力軸向的轉(zhuǎn)動；另一種是滑移面上滑移方向向最大切應(yīng)力方向轉(zhuǎn)動。4.晶體的轉(zhuǎn)動5.滑移與位錯的運(yùn)動①剛性滑移②位錯運(yùn)動（滑移機(jī)理）孿生晶體的一部分沿一定晶面的晶向，相對于加一部分所產(chǎn)生切變。主要特點(diǎn)：①孿生通過切變使晶格位向改變，使變形部分與未變形部分呈鏡面對稱。②孿生時，相鄰原子面的相對位移量小于一個原子間距。③孿生所需的切應(yīng)力比滑移大得多，變形速度極快。二.孿生所以孿生常在滑移系較少的密排六方晶格的金屬中產(chǎn)生。體心立方晶格的金屬只在低溫或受到?jīng)_擊時才發(fā)生孿生變形。面心立方晶格的金屬一般不發(fā)生孿生變形。對于多

5、晶體的塑性變形，在塑性變形過程中，金屬的晶粒內(nèi)部也是滑移為主要方式，晶粒間也產(chǎn)生了滑移并轉(zhuǎn)動（多晶體的晶間變形）。由于晶界和晶粒位向的影響，位錯的運(yùn)動阻力加大，致使細(xì)晶粒的金屬的強(qiáng)度增大，即細(xì)晶強(qiáng)化。晶粒越細(xì)、塑性越好。其原因在于：晶粒越細(xì)，則晶界越曲折，越不利于裂紋的傳播；晶粒越細(xì)，則晶界越曲折，越不利于裂紋的傳播；晶粒越細(xì)，變形可以分散在更多的晶粒內(nèi)進(jìn)行，且變形均勻，減少應(yīng)力集中，從而可以在斷裂之前承受更大的塑性變形。§5.1.2多晶體的塑性變形1.不均勻（均一）的塑性變形多晶體中各晶粒位向不同，處于軟位向的晶粒先變形，處

6、于硬位向的轉(zhuǎn)動后再變形或不變，且晶粒內(nèi)部變形也不一致，所以多晶體的塑性變形不一致、不等時的。2.多晶體比單晶體有較高的塑性變形抗力1）晶粒間位向差阻礙滑移2）晶界阻礙位錯運(yùn)動一.多晶體的塑性變形特點(diǎn)：3.多晶體塑性變形時晶粒間相互協(xié)調(diào)和配合4.只有多個滑移系才能保證多晶體變形的連續(xù)性②當(dāng)合金的組織由多相混合物組成時,合金的塑性變形除與基體性質(zhì)有關(guān)外，還與第二相的性質(zhì)、形狀、大小、數(shù)量和分布有關(guān)。當(dāng)其在晶界上呈網(wǎng)狀分布時,對強(qiáng)度和塑性均不利；在晶內(nèi)呈片狀和層狀分布時，可顯著提高強(qiáng)度和硬度，但分會降低塑性和韌性；在晶內(nèi)呈彌散分布時

7、，雖塑性、韌性稍會降低，但可顯著提高強(qiáng)度和硬度，而且質(zhì)點(diǎn)越細(xì)、越多，合金的強(qiáng)度、硬度越高，這稱為合金的彌散強(qiáng)會或沉淀強(qiáng)化。二.合金的塑性變形合金中由于含有合金元素，使其晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，有更高的塑性變形抗力。①單相固溶體合金由于溶質(zhì)原子的存在，使其晶格發(fā)生畸變，從而使固溶體的強(qiáng)度、硬度升高，而塑性、韌性下降，即產(chǎn)生了固溶強(qiáng)化。§5.2塑性變形對金屬組織與性能的影響§5.2.1塑性變形對內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的影響塑性變形改變了材料的外形，對組織和性能也帶來了影響。金屬在外力作用下產(chǎn)生塑性變形時，不僅外形發(fā)生變化，而且其內(nèi)部的晶粒形狀也

8、相應(yīng)地被拉長或壓偏。當(dāng)變形量很大時，晶粒將被拉長為纖維狀，晶界變得模糊不清。二）組織內(nèi)的亞晶粒增多塑性變形使晶粒碎化內(nèi)部形成位向略有差異的亞晶粒（亞結(jié)構(gòu)），在其邊界上聚集著大量位錯。一）顯微組織呈現(xiàn)纖維狀三）產(chǎn)生變織構(gòu)由于塑性變形過程中晶粒的轉(zhuǎn)動，當(dāng)變形量達(dá)到一定程度（70％