金属及合金的塑性变形.ppt

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1、本章目的：1阐明金属塑性变形的主要特点及本质；2指出塑性变形对金属组织和性能的影响；3揭示加工硬化的本质与意义。金属及合金的塑性变形本章重点：（1）拉伸曲线及其所反映的常规机械性能指标；（2）塑性变形的宏观变形规律与微观机制；（3）加工硬化的本质及实际意义；（4）塑性变形对金属与合金组织、性能的影响：（5）金属材料的强化机制。§5-1金属的变形特性一金属变形的方式及研究方法1方式：弹性变形塑性变形断裂成形失效2研究方法曲线种类：①载荷—变形曲线②真应力—真应变曲线③工程应力—应变曲线┗主要研究手段σ—εS—e颈缩σεσ—ε：工程应力应变曲线工程应力—应变曲线中“颈缩”现象掩盖了“加

2、工硬化”S—e：真应力真应变曲线二工程应力应变曲线低碳钢应力应变曲线--典型性①分析变形过程；②强度、塑性指标的意义；σe、σs、σ-1、σb；δ、ψεσbσsσe1：退火低碳钢2：正火中碳钢3：高碳钢但弹性模量基本相同1：有机玻璃：硬而脆2：纤维增强热固塑料：硬而强3：尼龙：硬而韧4：聚四氟乙烯：软而韧σ—ε形式与材料塑性有关三弹性模量与刚度σ=E·ε；τ=G·γ；----弹性模量意义：⑴拉伸曲线上，斜率；⑵弹性变形难易；⑶组织不敏感：取决于原子间结合力材料种类；晶格常数；原子间距刚度构件刚度：A·E——弹性变形难易材料刚度：E§5-2单晶体的塑性变形塑性变形研究思路：①基本单元

3、——单晶体变形特性②晶界影响——多晶体变形特性③相界——合金变形特性塑性变形方式：滑移；孪生F一．滑移现象与滑移特点1滑移定义：在外力作用下，晶体相邻二部分沿一定晶面、一定晶向彼此产生相对的平行滑动滑移带滑移线高锰钢中的滑移带，500X②滑移线与滑移带均为塑变后晶体表面产生的滑移台阶，但大小不同τ单晶体滑移示意图滑移线滑移带(~100个原子间距)~10000个原子间距2滑移特点⑴发生在最密排晶面，滑移方向为最密排晶向；ⅠⅡττσσ弹性伸长弹性歪扭断裂塑性变形（滑移）⑵只在切应力下发生，存在临界分切应力。στFλ:拉伸轴线与滑移方向夹角φ:拉伸轴线与滑移面法向夹角τ＝(Fcosλ)/

4、(A/cosφ)＝F/A·（cosλ·cosφ)＝σcosλ·cosφλ分切应力取向因子分切应力的大小与取向因子直接相关什么是分切应力：临界分切应力(τK)：使滑移系开动的最小分切应力τk的影响因素：①取决于金属本性，与外力无关，取向无关②组织敏感参数：金属不纯，变形速度愈大，变形温度愈低，τk愈大。什么是临界分切应力：λ当τ>τK时，发生滑移滑移面的取向因子大，则分切应力大：当滑移面法线、滑移方向、外力轴三者共面，即λ＝90°－φ时，可能获最大取向因子：cosλ·cosφ＝cos(90°－φ)·cosφφ＝45°时:取向因子获最大值1/2取向因子大——软取向φ或λ＝90°时:取向

5、因子为0，τ＝0，取向因子小——硬取向cosλ·cosφ＝cos(90°－φ)·cosφ与τK对应的σ即为σsσs的影响因素：①与τk有关；②与外力取向有关:σs＝τK/(cosλ·cosφ)⑶滑移两部分相对移动的距离是原子间距的整数倍，滑移后滑移面两边的晶体位向仍保持一致；ττττ滑移面滑移前PP滑移后力偶⑷伴随晶体的转动和旋转，滑移面转向与外力平行方向，滑移方向旋向最大切应力方向产生转动单晶体拉伸变形意义：实际金属由多晶体构成，通过晶体的转动和旋转，原来取向有利的晶粒（单晶体）经过一定量塑性变形后取向不利，停止塑性变形；原来取向不利的晶粒经过旋转、转动取向变为有利，开始塑性变形

6、；——循环往复后可使塑性变形更均匀。⑸随滑移加剧，存在多滑移和交滑移现象多滑移：在两个及以上的滑移系上同时进行的滑移。意义：促进加工硬化滑移的本质是借助位错线的逐步运动。多滑移时不同方向的位错线相交割，互为阻碍→难滑移交滑移：多个滑移面同时沿一个滑移方向进行的滑移。铝单晶体形变出现的交滑移密排六方晶体沿基面和柱面交滑移的示意图意义：当位错沿一个滑移面的移动受阻时，可通过攀移，转移到另一个面继续滑移→易滑移→使滑移方向灵活，可降低脆性不同合金加工硬化效果不同单系滑移多系滑移交滑移多系滑移(1)滑移系一个滑移面和该面上的一个滑移方向称为~。└每种晶格滑移系数目的多少可用来衡量滑移难易3

7、滑移系及滑移系数的实际意义（2）各晶体结构的滑移系体心立方(b.c.c)(110)〔111〕滑移面：｛110｝(110),(011),(101),(110),(011),(101)滑移方向：〈111〉滑移系数：6×2=12面心立方(f.c.c)(111)〔110〕滑移面：｛111｝(111),(111),(111),(111);滑移方向：〈110〉滑移系数:4×3=12密排六方：滑移面｛0001｝滑移方向〈1120〉滑移系数目：1×3=3（3）滑移系数目的实际意义—判