机械工程材料 第2章 金属的塑性变形与再结晶 - 河北工业大学课件.ppt

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1、河北工业大学　材料学院机械工程材料金属的塑性变形与回复再结晶§2－1金属的性能指标§2－2单晶体的塑性变形§2－3多晶体的塑性变形§2－4塑性变形对材料组织和性能的影响§2－5冷变形金属在加热时组织和性能的变化§2－6金属的热加工与冷加工第二章金属的塑性变形、回复、再结晶与热加工§2－1金属的性能指标图2－1低碳钢的拉伸曲线一、金属变形的三个阶段1.弹性变形阶段(oa段)当应力<e时发生弹性变形。特点：外力去除后完全恢复原状，应力、应变成正比。即:=E×E-弹性模量,-应变3、塑性变形阶段(cd段)1.当应力s<<b时发生显著但均匀的塑性变形。2.特

2、点：外力去除后部分复原，保留一部分加工硬化。2、屈服阶段(abc段)金属开始显著的塑性变形，除去外力，试样不能恢复原尺寸。材料的力学性能主要包括强度、塑性、硬度、韧性、抗疲劳性和耐磨性等。当≥k后，试样发生“颈缩”，再一分为二，发生断裂。4、断裂阶段(dk段)二、强度指标1.应力与应变应力－单位面积所承受的载荷。应变－单位长度的伸长量。2.弹性极限－材料发生弹性变形的最大应力值。3.屈服极限－材料发生塑性变形的最小应力值。4．抗拉强度－材料抵抗塑性变形的最大应力值材料抵抗变形和断裂的能力称为材料的强度。通过拉伸试验可以测量以下的强度指标。条件屈服强度2.洛氏硬度－用

3、金刚石圆锥或钢球压头。“HR”表示，HRA-588.4N,HRB-980.7N,HRC-1471N。当HB>450时用洛氏硬度HRC数值表示。如：工具钢的硬度一般为58～64HRC。1.延伸率：断裂后材料的残余总变形量与原始长度之比。2.断面收缩率：断裂后材料的残余面积与原始面积之比3.韧性（冲击韧性）：表示材料在冲击载荷下抵抗变形和断裂的能力。四.硬度指标材料在外力作用下显现出的塑性变形能力称为材料的塑性Ak=mg(H1-H2)，冲击功；S0缺口横截面积硬度：材料抵抗其他硬物压入其表面的能力。布氏硬度－淬火钢球或硬质合金球压入试样，用“HB”表示，单位是MPa，但习惯

4、不标单位。一般机加工硬度为＝220～250HB3.维氏硬度：“HV”，范围0－1000HV。三.塑性指标强度、塑形，与脆性相对§2－2单晶体的塑性变形单晶体变形有两种方式：滑移和孪生变形滑移变形容易，孪生是更困难的一种变形方式。图2-2滑移变形示意图一.滑移变形1.滑移变形－在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（滑移面）上的一定方向（滑移方向）相对另一部分发生滑移。2.滑移变形的特点(1)晶体滑移只有在切应力的作用下发生。(2)晶体滑移常沿原子的密排晶面和密排晶向发生。滑移面－原子的最密排晶面。滑移方向－原子的最密排方向。FCC的滑移面和滑移方向为：{111}<1

5、10>BCC的滑移面和滑移方向为：{110}<111>(3)晶体沿滑移方向滑移，原子移动的距离是原子间距的整数倍。(4)滑移的同时伴有晶体的转动。3.滑移带和滑移系(1)滑移带－晶体滑移后在磨光表面上出现的滑移痕迹。(2)滑移系滑移系＝滑移面数×滑移方向数FCC结构滑移系＝4×3＝12如:（111）和[　10]组成一组滑移系BCC结构滑移系＝6×2＝12如:（10）和[111]组成一组滑移系满足：hu+kv+lw=0关系图2-3钢中的滑移带及滑移线示意图滑移系越多，发生滑移的可能性越大，塑性越好。滑移方向对滑移所起的作用比滑移面大，因此面心立方比体心立方塑性好。表2-1

6、纯金属常见三种晶格的滑移系4.晶体滑移的本质是位错的运动。孪生变形是更困难的一种变形方式，FCC和BCC的滑移系多，故常以滑移方式变形.只有HCP滑移系少，常以孪生方式变形。图2-4孪生变形示意图二.孪生变形孪生是晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶面(孪生面)产生一定角度的均匀切变(即转动)。通过孪生，孪生面两边的两部分晶体形成镜面对称关系。发生孪生的部分(即切变部分)叫做“孪晶带”，简称“孪晶”。滑称与孪生的区别4）孪生变形引起很大的晶格畸变，塑性变形量比滑移的小（一般<10%)，但孪生引起晶体位向改变，因而能促进滑移的发生。孪生只在滑移很难进行时才发生，面心立方

7、金属一般不发生孪生。1）滑移变形时，滑移的距离是原子间距的整数倍，晶体的位向不发生变化；孪生变形时，孪晶中相邻原子面的相对位移为原子间距的分数，且孪晶位向发生变化，且与未变形部分形成对称。2）孪生所需临界的切应力比滑移的大得多；3）孪生的变形速度极快，接近声速。§2－3多晶体的塑性变形实际金属多为多晶体，多晶体是由许多位向不同的小单晶体组成。每一个小单晶体称为一个晶粒，晶粒与晶粒间的界限为晶界。一、多晶体变形有以下特点：1、相邻晶粒的阻碍：多晶体中，晶界两侧晶粒的位向不同，晶体的滑移即位错的滑移不能越过晶界。2、相邻晶粒的协调：每个晶粒都