《金屬的塑性變形》PPT課件.ppt

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1、第四章金屬的塑性變形塑性變形及隨后的加熱，對(duì)金屬材料組織和性能有顯著的影響。了解塑性變形的本質(zhì)、塑性變形及加熱時(shí)組織的變化，有助于發(fā)揮金屬的性能潛力，正確確定加工工藝單晶體的塑性變形多晶體的塑性變形變形后金屬的回復(fù)與再結(jié)晶金屬的熱塑性變形1第一節(jié)單晶體的塑性變形一、單晶體純金屬的塑性變形?s?e在應(yīng)力低于彈性極限σe時(shí)，材料發(fā)生的變形為彈性變形；應(yīng)力在σe到σb之間將發(fā)生的變形為均勻塑性變形；在σb之后將發(fā)生頸縮；在K點(diǎn)發(fā)生斷裂。彈性變形的實(shí)質(zhì)是：在應(yīng)力的作用下，材料內(nèi)部的原子偏離了平衡位置，但未超過其原子間的結(jié)合力。晶格發(fā)生了伸長

2、(縮短)或歪扭。原子的相鄰關(guān)系未發(fā)生改變，故外力去除后，原子間結(jié)合力便可以使變形完全恢復(fù)。2P???P?PP????P：載荷?：正應(yīng)力?：切應(yīng)力單晶體受力后，外力在任何晶面上都可分解為正應(yīng)力?（垂直晶面）和切應(yīng)力?（平行晶面）。正應(yīng)力只能引起彈性變形,當(dāng)超過原子間結(jié)合力時(shí)，晶體斷裂。只有在切應(yīng)力的作用下金屬晶體才能產(chǎn)生塑性變形。外力在晶面上的分解切應(yīng)力作用下的變形鋅單晶的拉伸照片塑性變形的實(shí)質(zhì)是：在應(yīng)力的作用下，材料內(nèi)部原子相鄰關(guān)系已經(jīng)發(fā)生改變，故外力去除后，原子到了另一平衡位置，物體將留下永久變形。塑性變形3滑移是指當(dāng)應(yīng)力超過材料

3、的彈性極限后，晶體的一部分沿一定的晶面和晶向相對(duì)于另一部分發(fā)生滑動(dòng)位移的現(xiàn)象。在應(yīng)力去除后，位移不能恢復(fù)，在金屬表面留下變形的痕跡塑性變形的形式：滑移和孿生金屬常以滑移方式發(fā)生塑性變形㈠滑移4⑴滑移只能在切應(yīng)力的作用下發(fā)生。1、滑移變形的特點(diǎn)5⑵滑移常沿晶體中原子密度最大的晶面和晶向發(fā)生。因原子密度最大的晶面和晶向之間原子間距最大，結(jié)合力最弱，產(chǎn)生滑移所需切應(yīng)力最小。6沿其發(fā)生滑移的晶面叫做滑移面；沿其發(fā)生滑移的晶向叫做滑移方向；它們通常是晶體中的密排面和密排方向。一個(gè)滑移面和其上的一個(gè)滑移方向構(gòu)成一個(gè)滑移系。滑移系越多，金屬發(fā)生滑

4、移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向?qū)λ苄缘呢暙I(xiàn)比滑移面更大。7FCC6金屬的塑性：fcc＞bcc＞chp8哪個(gè)滑移系先滑移？當(dāng)作用于滑移面上滑移方向的切應(yīng)力分量?c（分切應(yīng)力）大于等于一定的臨界值（臨界切應(yīng)力，決定于原子間結(jié)合力），才可進(jìn)行。取向因子最先達(dá)到?c的滑移系先開始滑移滑移時(shí)9⑶滑移時(shí)，晶體兩部分的相對(duì)位移量是原子間距的整數(shù)倍?；频慕Y(jié)果在晶體表面形成臺(tái)階，稱滑移線，若干條滑移線組成一個(gè)滑移帶。銅拉伸試樣表面滑移帶10⑷滑移的同時(shí)伴隨著晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)的原因：晶體滑移后使正應(yīng)力分量和切應(yīng)力分量組成了力偶.11韌性斷口

5、12把滑移設(shè)想為剛性整體滑動(dòng)——滑移面上每一個(gè)原子都同時(shí)移到另一個(gè)平衡位置，外加的切應(yīng)力必須同時(shí)克服滑移面上所有原子間的結(jié)合力。所需理論臨界切應(yīng)力值比實(shí)際測量值大3-4個(gè)數(shù)量級(jí)?；剖峭ㄟ^滑移面上位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。2、滑移的機(jī)理13刃位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)滑移過程中會(huì)生成許多位錯(cuò)：塑性變形量增加，晶體中位錯(cuò)密度增大晶體通過位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生滑移時(shí)，只需要在位錯(cuò)中心的少數(shù)原子發(fā)生移動(dòng)，它們移動(dòng)的距離遠(yuǎn)小于一個(gè)原子間距，因而所需臨界切應(yīng)力小，這種現(xiàn)象稱作位錯(cuò)的易動(dòng)性。14孿生是指晶體的一部分沿一定晶面和晶向相對(duì)于另一部分所發(fā)生的切變，發(fā)生在滑移系較少或

6、滑移受限制情況下。發(fā)生切變的部分稱孿生帶或?qū)\晶，沿其發(fā)生孿生的晶面稱孿生面。㈡孿生15孿生的結(jié)果使孿生面兩側(cè)的晶體呈鏡面對(duì)稱。孿生示意圖16孿生使晶格位向發(fā)生改變；所需切應(yīng)力比滑移大得多，變形速度極快，接近聲速;孿生時(shí)相鄰原子面的相對(duì)位移量小于一個(gè)原子間距（滑移是原子間距的整數(shù)倍）。與滑移相比：密排六方晶格金屬：滑移系少，常以孿生方式變形。體心立方晶格金屬：只有在低溫或沖擊作用下才發(fā)生孿生變形。面心立方晶格金屬：一般不發(fā)生孿生變形。17單個(gè)晶粒變形與單晶體相似，多晶體變形更復(fù)雜。二、多晶體純金屬的塑性變形多晶體是由眾多取向不一的單晶

7、體組成。在某一單向外力作用下各晶體的滑移面上的分切應(yīng)力不同，只有一些達(dá)到臨界切應(yīng)力的滑移系才發(fā)生滑移。由于晶體之間的相互制約，首先滑移的晶體會(huì)引起自身或相鄰晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使原來啟動(dòng)的滑移系偏離最大切應(yīng)力方向，而停止滑移。另一些原來不能啟動(dòng)的滑移系開動(dòng)，進(jìn)而使整個(gè)晶體的塑性變形協(xié)調(diào)發(fā)展。軟位向硬位向晶粒所處的位向?yàn)橐谆频奈幌蚍Q為“軟位向”反之謂“硬位向”。先發(fā)生于軟位向晶粒，然后到硬位向。1、不均勻的塑性變形18由于各相鄰晶粒位向不同，當(dāng)一個(gè)晶粒發(fā)生塑性變形時(shí)，為了保持金屬的連續(xù)性，周圍的晶粒若不發(fā)生塑性變形，則必以彈性變形來與之

8、協(xié)調(diào)。這種彈性變形便成為塑性變形晶粒的變形阻力。由于晶粒間的這種相互約束，使得多晶體金屬的塑性變形抗力提高。2、晶粒位向差阻礙滑移19當(dāng)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)到晶界附近時(shí)，受到晶界的阻礙而堆積起來，稱位錯(cuò)的塞積。要使變形繼續(xù)進(jìn)行，則必須增加外力，從