金属成型塑性变形

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1、塑性变形金属成型的重要手段合成与制备材料特性成分组织结构服役行为与寿命延展性是金属最基本的性质之一。本章重点研究材料的变形规律及其微观机制，分析其影响因素。高分子材料的变形属粘弹性变形，陶瓷材料几乎没有塑性，在工业上主要通过热成型或湿成型。所以研究他们的塑性变形，意义有限。利用它可成型金属零部件。掌握变形的规律，可方便的控制塑性加工的进程；如果设法阻止或延缓金属的变形，则是强化材料的途径。章目录：9.1金属的变形特征9.2单晶体的塑性变形9.3多晶体的塑性变形9.4合金的塑性变形9.5塑性变形对金属组织及性能的影响9.1金属的变形特性变形

2、的分类:弹性变形—外力去除后,变形消失,材料恢复原来形状的变形。塑性变形—外力去除后，材料不能恢复原来形状的永久变形。变形的基本过程:弹性变形→弹-塑性变形→加工硬化→断裂kbse一、工程应力—应变曲线εσ均匀塑变集中塑变弹性变形断裂0拉伸缩颈1、强度指标材料抵抗变形和断裂的能力。σe---弹性极限(以余变0.005%为定点)弹性变形的最大应力值σS---屈服强度(以余变0.2%为定点,用σ0.2表)明显塑变的最小应力值σb---抗拉强度(强度极限)均匀塑变的最大应力值σk---断裂强度集中塑变的最终应力值2、塑性指标:产生塑性变形而不被

3、破坏的能力。δ---延伸率δ<5%脆性材科δ≈5～10%韧性材料δ>10%塑性材料ψ---断面收缩率:kbseεσ03、刚度指标E(G):抵抗弹性变形的能力εσbsek均匀塑变集中塑变弹性变形断裂o工程应力－应变曲线中，σ、均按试样初始尺寸计算，拉伸时只需记录P、L即可，使用非常方便。但是在拉伸过程中，由于试样尺寸不断变化，由此计算的σ和并非真实。例如产生缩颈后，截面大大缩小,缩颈处的应力应为，远大于，从而产生了假象。为克服这一缺点，引入真应力－真应变曲线，也叫流变曲线，瞬时应力叫流变应力。二、真应力—真应变曲线真应变e，按瞬时值求得

4、：∴总应变为：真应力S：当应变很小时，<<1有：e≈，s≈σ，两者相近，可通用。但当应变很大时，两者相差较多。（缩颈以前）体积不变真应力－应变曲线如图所示，产生缩颈后，应力继续上升，表明加工硬化继续发生。该曲线可表示为：e弹性范围均匀塑变集中塑变断裂S0n——加工硬化指数，约在0.1~0.5之间不锈钢：0.45～0.55黄铜：0.36～0.4铜：0.3～0.35铝：0.15～0.25f.c.c高铁：0.05～0.15b.c.ch.c.p很小9.2单晶体的塑性变形一、滑移滑移的本质—位错的运动1、滑移线与滑移带塑性变形的基本方式：滑移和

5、孪生滑移带滑移线Cu单晶表面的滑移带2、滑移系晶体的滑移总是沿阻力最小的晶面和晶向进行，通常为密排面和密排方向。即单位位错的滑移面和柏氏矢量方向。密排面和它上面的一个密排方向的组合称为滑移系。f.c.c{111}<110>4×3＝12b.c.c{110}<111>或次密排面{112}、{123}6×2＝12h.c.p(0001)c/a<1.6331×3＝3b.c.c密排面原子密度较f.c.c小，面间距也较低，滑移阻力较大，虽然滑移系多，但塑性不如面心立方。h.c.p由于滑移系少，塑性差。但当温度升高时，原子振动增大，相近的密排面和方向的数

6、目增加，比低温时易于变形。金属晶体结构滑移面滑移方向滑移系数目Cu,Al,Ni,Ag,Au面心立方{111}<110>12α-Fe,W,Moα-Fe,Wα-Fe,K体心立方{110}{112}{123}<111>121224Cd,Zn,Mg,α-Ti,Beα-Ti,Mg,Zrα-Ti,Mg密排六方3363、滑移的临界分切应力①定义：作用在位错的滑移面，且平行于布氏矢量的分切应力τ，称为作用于滑移系的分切应力。当τ达到足以克服位错滑移阻力τk时，滑移系方能开动，称τk为滑移的临界分切应力。或：使滑移系开动的最小分切应力。称为临界分切应力τk

7、。τk是材料的性质，取决于材料本身。②滑移系上的分切应力τ如图:单晶体单向拉伸，某一滑移系与外力F的取向关系由φ和λ唯一确定。外力F在滑移方向上的分切应力为：FφnA'λA——取向因子讨论：若λ或φ＝90°，m＝0，最小。若三轴共面，且λ＝φ＝45°m＝1/2，最大。∴0≤m≤1/2对于一定的外力F，m↑、τ↑，滑移系越易滑移。m＝1/2称为软取向；m＝0，为硬取向。单晶体中各滑移系的m是不同的。软取向的滑移系首先开动。FφnA'λA③单晶体的屈服应力σs当τ＝τk时，位错开始滑移，材料屈服σ＝σs，代入上式：对于一定材料，τk为定值。单

8、晶体与外力F的取向不同，m不同，屈服应力σs也不同。表现为各向异性。τk值一般可通过实验测定。单晶镁的σs－m的关系4、滑移时晶体的转动拉伸时晶体的转动，是力求使晶体的滑移方向与外力轴平行，即