材料科学基础（李湘祁）第08章 塑变.ppt

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1、第八章材料的塑性变形§8－1弹性变形的本质§8－2单晶体的塑性变形§8－3多晶体的塑性变形§8－4合金的塑性变形§8－5塑性变形对材料组织与性能的影响引言为什么要学！？与什么有关？材料在加工制备及应用过程中都要受到外力的作用材料受力要发生变形：弹性变形、塑性变形、断裂本章主要研究材料的变形规律及其微观机制。3冷轧热轧高能不稳定温度高回复塑性变形:材料成型大多数金属均具有良好的塑性变形能力塑性变形改变金属的外形;改变内部组织和结构，使材料的某些性能如强度等得到显著的提高。塑性变形也会给材料的组织和性能带来某些不利的影响为了消除塑性变形(冷加工)这些不利的影响，在

2、加工之后或加工过程中，通常还对材料进行加热，使其内部发生回复和再结晶过程。塑性变形和再结晶是材料研究中的重要问题。塑性的基本概念什么是塑性？塑性是金属在外力作用下产生永久变形而不破坏其完整性的能力。塑性与柔软性的区别是什么？塑性反映材料产生永久变形的能力。柔软性反映材料抵抗变形的能力。塑性与柔软性的对立统一铅---------------塑性好，变形抗力小不锈钢--------塑性好，但变形抗力高白口铸铁----塑性差，变形抗力高结论：塑性与柔软性不是同一概念为什么要研究金属的塑性？探索塑性变化规律寻求改善塑性途径选择合理加工方法确定最佳工艺制度提高产品质量变

3、形过程中的名词概念变形：物体在外力的作用下，其形状和尺寸的改变。应力：物体内部任一截面单位面积上的相互作用力。同截面垂直的称为“正应力”或“法向应力”，同截面相切的称为“剪应力”或“切应力”。应变：物体形状尺寸所发生的相对改变。线应变：物体内部某处的线段在变形后长度的改变值同线段原长之比值。“剪应变”或“角应变”：物体内两互相垂直的平面在变形后夹角的改变值。体积应变：变形后物体内任一微小单元体体积的改变同原单位体积之比。变形过程低碳钢的拉伸曲线σe弹性极限应力<σe，材料发生弹性变形幻灯片10σs屈服强度幻灯片11σb抗拉强度应力在σe到σb之间，均匀塑性变形

4、；在σb之后，颈缩；在K点发生断裂。1）弹性极限和刚度弹性极限（σe）：外力作用下，材料不产生永久变形所能承受的最大应力值。σεσeσe2）屈服强度(σs、σ0.2):使材料开始塑性变形的最小应力值。3）强度极限(σb):材料受力产生最大均匀塑性变形时所能承受的最大应力值。屈强比（σs/σb）：屈强比高，材料强度利用率高。屈强比低，材料使用可靠性高。σσbσsσeε变载强度：疲劳强度（σ-1）：材料在交变应力反复作用下而不发生断裂的最应大力值。高温强度：蠕变极限：在给定温度和时间内使材料产生一定变形的应力值。持久强度：在给定温度和时间内使材料产生断裂的应力值。

5、循环次数N应力σσ-1钢铁有色金属塑性：材料在受力断裂前产生塑性变形的能力。延伸率：δ=（L-L0）/L0×100%断面收缩率：ψ=（A0-A）/A0×100%LL0A0A非均匀塑性变形部分均匀塑性变形部分硬度：材料抵抗局部塑性变形的能力。硬度测试法：（1）布氏硬度（HB）：特点：使用淬火钢球压头，测算压痕表面积，测量结果较准确，但压痕较大，不能测高硬度材料。测量原理布氏硬度计适用于未经淬火的钢、铸铁、有色金属或质地轻软的轴承合金。（2）洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）:特点：使用金刚石、淬火钢球压头，测量压痕深度，压痕小，可测高硬度材料。测量原理洛、维氏硬

6、度计①HRB轻金属，未淬火钢②HRC较硬，淬硬钢制品③HRA硬、薄试件冲击韧度（冲击韧性，αk=Ak/A0kJ/m2）：材料受冲击载荷作用断裂时单位断口面积所消耗的冲击功。ak=冲击破坏所消耗的功Ak/标准试样断口截面积F(J/cm2）冲击韧性随温度降低而下降。存在冷脆转化温度。TαkTk断裂韧性(K1c)：材料抵抗裂纹扩展的能力。应力强度因子K1=Yσa1/2应力场强度因子临界值，称为材料的断裂韧性，用KIC表示，它表明了材料有裂纹存在时抵抗脆性断裂的能力。KIC是材料固有特性，与裂纹本身的大小、形状、外加应力等无关，而与材料本身成分、热处理及加工工艺有关。

7、断裂韧性是强度和韧性的综合体现。耐磨性：材料抵抗磨损的能力。材料摩擦学特性衡量参数：摩擦系数、磨损量提高耐磨性途径：减摩（用软材料润滑摩擦面）抗磨（使用硬材料抵抗磨损）粘弹性：在外力作用下，材料产生的应变在时间上滞后于应力变化的现象。（1）蠕变：产生的变形随时间缓慢增加的现象。原因：主要由高温下金属晶界滑移引起。施加恒定应力时间应变弹性应变随时间增加逐渐增大卸去恒定应力随应力变化的弹性应变（2）应力松弛：材料受力变形产生的应力随时间逐渐衰减的现象。原因：材料在应力长期作用下发生缓慢塑性变形。时间应力保持应变恒定（3）弹性滞后与内耗●弹性滞后:在弹性变形范围内，

8、材料加载和卸载曲线不重合的现象。（对相