金属的塑性变形和再结晶ppt培训课件

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1、第六章金属及合金的塑性变形金属在外力作用下的变形过程分为：弹性变形、弹塑性变形、断裂三个连续阶段研究金属的受力变形特性，一般采用拉伸实验测得的应力-应变曲线工程应用中,应力σ和应变分别按下式计算:第一节　金属的变形特性Ｐ-载荷;Ａ0-试样的原始截面积;Ｌ-试样变形后的长度;Ｌ0-试样的原始标距长度；低碳钢的应力-应变曲线低碳钢变形过程的分析σe：弹性极限σ＜σe：试样处于弹性变形阶段σs：屈服极限（屈服强度)σ0.2：条件屈服强度（金属的残余应变量达到0.2％时的应力）；σ＞σs：进入均匀的塑性变形阶段σb：强度极限（抗拉强度）σ＞σb：发生不均匀的塑性变形σk：断裂强度σ＞σk

2、：试样断裂强度指标：弹性极限σe:材料能保持弹性变形时的最大应力屈服强度(屈服极限)σs:材料产生屈服时的应力抗拉强度(强度极限)σb:材料在拉断前所能承受的最大应力断裂强度σk:材料对塑性变形的极限抗力塑性指标：延伸率δ:断裂后试样标距长度的相对伸长值.断面收缩率ψ:断裂后试样截面相对收缩值.几个机械性能指标弹性变形：定义：金属受力发生变形，当外力去除，立即恢复原状的变形，叫做弹性变形.特点：①变形是可逆的；②弹性应变很小；③应力与应变成正比,符合虎克定律：正应力=;切应力=G其中,Ｅ:正弹性模量；Ｇ:切弹性模量；:正应变；:切应变可写为:=/和G=/第二

3、节　单晶体的塑性变形塑性变形：物体的外形尺寸发生了永久变化的变形塑性变形的方式:滑移：(塑性变形的最基本方式)晶体的一部分沿着一定的晶面和晶向相对于另一部分作相对的滑动.孪生:晶体的一部分沿着一定的晶面和晶向相对于另一部分作均匀的切变,形成孪晶,这个过程称为孪生.分析①如图a，外力P在一定晶面上分解为两种应力：平行于该晶面的切应力τ和垂直于该晶面的正应力σ②如图b，正应力σ只能引起晶格的弹性伸长（由c—c’,a—a’）,或进一步使晶体发生断裂(正断)③如图c，切应力τ使晶格发生弹性扭曲，晶格迁移到新的位置，造成滑移.④如图d，通过大量晶面的滑移，最终使试样被拉长变细，这样产生的变形

4、叫滑移变形；1、滑移带与滑移线1.2滑移的晶体学特征滑移面：能够发生滑移的晶面叫之.滑移方向：在滑移面上能够进行滑移的方向叫之滑移系：晶体中一个滑移面和其上的一个滑移方向组成一个滑移系.滑移系表示金属晶体在发生滑移时,滑移动作可能采取的空间位向.其他条件相同时,金属晶体中滑移系越多,滑移时可供采用的空间位向也越多,该金属的塑性也越好几种常见金属的滑移面与滑移方向特点：1、滑移面为原子排列最密的晶面，滑移方向为原子排列最密的晶向原因:在晶体的原子密度最大的晶面上，原子间的结合力最强，而面与面之间的距离却最大，所以密排晶面之间的原子间结合力最弱，滑移的阻力最小，最易于滑移；同样，对于原

5、子排列最密的晶向,原子列间距离最大,结合力最弱,滑动时阻力最小,最易于滑移.2、滑移方向对塑性的作用大于滑移面.原因:金属塑性不仅取决于滑移系的多少,还与滑移面上原子的密排程度和滑移方向的数目有关.故fcc金属(铝银)的塑性最好,bcc(铁)次之,hcp最差1.3滑移的临界分切应力定义：使滑移系开始启动所需的最小分切应力以圆柱形金属单晶体试样为例：设柱体横截面积为Ａ，受轴向拉力Ｆ的作用,滑移面法线与Ｆ的夹角为φ,滑移方向与Ｆ的夹角为λ,则滑移面面积为Ａ/cosφ,Ｆ在滑移方向的分力为Ｆcosλ.则外力在滑移方向分切应力τ为:当外力F增加，使某一滑移系上的分切应力达到某一临界值，滑移

6、开始进行，在宏观上金属开始屈服，有：F/A=σs（屈服极限）这种在给定滑移系上开始滑移所需的分切应力称为临界分切应力，用τk表示。只有当τ>=τk时,才能开始滑移.分切应力cosλcosφ的变化cosλcosφ为取向因子,其变化范围：滑移面法线、滑移方向和外力轴处于同一平面时,有λ=90°－φ,则cosλcosφ=(1/2)sin2φ①当φ＝45°时,cosλcosφ＝0.5,τ最大，最有利于滑移，称为软取向(取向因子较大的位向).②当φ＝0°或90°时,即外力与滑移面垂直或平行时,cosλcosφ＝0，τ＝0，无论施加多大外力也不能发生滑移,这种取向称硬取向(取向因子较小的位向)

7、③φ小于或大于45°,都不利于滑移.1.4滑移时晶体的转动：以只有一个滑移面的密排六方金属为例进行分析:晶体在拉伸力F作用下产生滑移.设不受夹头限制,滑移面的滑移方向保持不变,则拉伸轴的取向必不断变化.(a.b)但实际肯定有夹头固定限制,拉伸轴方向不能改变,则晶体取向就会不断发生变化(c).力求使滑移面转到与外力平行的方向。φ角增大为φ，,λ角减小,即拉伸轴与滑移方向的夹角不断减小,造成了晶体位向的改变．如图，σ1和σ2组成力偶使滑移面向外力轴转.τ1和τ2组成力偶使