《变形与再结晶》ppt课件

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1、第5章材料的形变和再结晶本章主要介绍金属材料在外力作用下，其内部组织变化的微观机制和规律，重点了解金属材料的形变强化机理。其次介绍冷形变金属材料在加热时，发生的回复、再结晶过程及其对金属材料组织与性能的影响和规律，重点了解回复机制和再结晶软化机理。金属经熔炼浇注成铸锭以后，通常要进行各种塑性加工，如轧制、挤压、冷拔、锻压、冲压等，以获得具有一定形状、尺寸和力学性能的型材、板材、管材或线材，以及零件毛坯或零件。应力应变曲线和力学性能指标强度strength概念：强度是指金属抵抗永久变形（塑性变形）和断裂的能力。通过拉伸试验测得大小。强度判据：屈服点（屈服强度s）、抗拉

2、强度b试样按GB6397—86制分长试样L0=10d0短试样L0=5d0L0LKd0拉前试样拉断后试样FF弹性阶段弹性极限P屈服阶段屈服极限S强化阶段强度极限B颈缩阶段◆屈服点概念：力不增加仍能继续伸长时的应力。用符号：s表示◆抗拉强度概念：试样拉断前所承受的最大拉应力。用符号：b表示注：s、b是设计与选材的重要依据另：e表示弹性极限。在外力作用下产生弹性变形时所承受的最大拉应力。塑性plasticity概念：在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力。判据：断后伸长率、断后断面收缩率◆断后伸长率概念：试样断后标准的伸长量与标准长度的百分比。其中：Lk—

3、断后试样长度Lo—试样原始长度◆断后断面收缩率概念：断后截面处面积的最大缩减量与原始截面面积百分比。说明：伸长率和收缩率在实际应用中，一般是用表示塑性大小。、Ψ越大，材料的塑性越好。通常认为<5%脆性材料。5.1弹性和粘弹性5.2晶体的塑性变形5.3回复和再结晶5.4热变形与动态回复、再结晶5.1弹性和粘弹性一、金属的弹性变形1.弹性变形的实质由金属的应力-应变曲线可知，金属在较小的外力作用下会发生弹性变形，当外力去除后变形完全恢复。其实质是因为外加作用力小于金属原子间的结合力。见下图2.弹性变形的主要特点和弹性模量①主要特点1)弹性变形具有可逆性，2)弹性应变

4、量很小，通常＜1%，3)应力与应变成正比，即服从虎克定律。杨氏(正变)弹性模量E与切变弹性模量G之间的关系为：ν为泊松比，表示材料侧向收缩能力，在拉伸试验时指材料横向收缩率与纵向伸长率的比值。一般金属材料的泊松比在0.25~0.35之间。②弹性模量弹性模量表示的是材料抵抗弹性变形的能力，材料的弹性模量越大，则在一定的应力作用下材料产生的弹性变形量越小。所以，弹性模量又称刚度或刚性，材料的弹性模量越大，材料的弹性变形量越小，其刚度越大。弹性模量是组织结构不敏感性指标，其大小主要取决于材料中原子间的结合力，原子间的结合力越大，其弹性模量越大。弹性模量与材料的晶体结构、点阵

5、常数、晶粒大小和组织结构无关，因此不能通过细晶强化、固溶强化、形变强化和热处理等方法来改变材料的弹性模量和提高材料的刚度。要提高材料的刚度，减小其弹性变形量，由下式可以看出有两个途径。因为σ=Eε，σ=F/A0，ε=L-L0/L0=△L/L0则F/A0=E△L/L0所以弹性变形量△L=FL0/A0E1)在材料一定时只能增大零件的截面积A0；2)在零件截面积不能改变时，只能选用弹性模量大的材料。因为当A0、E越大时，弹性变形量△L越小，零件的刚度越好。另外，单晶体具有各向异性，其弹性模量也具有各向异性。如单晶体α-Fe在原子最密排的[111]晶向上正变弹性模量为2727

6、00MN/m2，而在[100]晶向上为125000MN/m2；而多晶体α-Fe的正变弹性模量为211400MN/m2，是各向同性的。3.弹性变形的不完整性(滞弹性)当考虑金属在一恒定应力作用下，发生弹性变形时弹性应变量与时间的关系，可以发现金属的弹性变形的不完整性。见图5.3：即在弹性范围内加载或去载，发现应变不是瞬时达到其平衡值，而是通过一种驰豫过程来完成的，即随时间的延长，逐步趋于平衡值的，在应力作用下逐渐产生的弹性应变叫滞弹性应变或弹性后效。包申格效应：材料经小的预变形（小于4％）后，同向加载σe升高，反向加载σe下降的现象。弹性滞后：由于应变落后于应力，使σ-

7、ε曲线上加载线与卸载线不重合而形成一封闭回路，称为弹性滞后。应力-应变曲线成一回线，回线所包围的面积是应力循环一周所消耗的能量，称为内耗。见下图二、粘弹性粘弹性：材料在小应力下同时表现出弹性和粘性的现象。粘弹性与时间有关，且具有可回复的弹性变形性质。粘性流动：非晶态固体和液体在很小外力作用下，发生没有确定形状的流变，且在外力去除后，形变不能回复。5.2晶体的塑性变形5.2.1单晶体的塑性变形5.2.2多晶体的塑性变形5.2.3合金的塑性变形5.2.4塑性变形对材料组织与性能的影响5.2晶体的塑性变形塑性变形方式：滑移、孪生、扭折。5.2.1单晶体的塑