金属的变形特性课件.ppt

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1、第6章金属及合金的塑性变形1本章知识结构金属的变形特性晶体的塑性变形组织与性能的变化多晶体的塑性变形单晶体的塑性变形合金的塑性变形26.1金属的变形特性纳米铜的室温超塑性34作用在机件上的外力——载荷FFF=F’（MPa）外力——内力——应力F’F静载荷动载荷σ=F’/S5拉伸实验kbb—极限载荷点Fee—弹性极限点sS—屈服点K—断裂点拉伸曲线FFL应力—应变曲线缩颈o6强度当材料单位面积上所受的应力σe<σ<σs时，只产生微量的塑性变形。当σ>σs时，材料将产生明显的塑性变形。材料在外力作用

2、下，抵抗塑性变形和断裂的能力。（a）屈服强度（σS）指材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力。σS=Fs/S0（MPa）它表征了材料抵抗微量塑性变形的能力。7σb=Fb/S0（MPa）（b）抗拉强度（σb）抗拉强度是材料在拉断前承受最大载荷时的应力。它表征了材料在拉伸条件下所能承受的最大应力。抗拉强度—是脆性材料选材的依据。bFo8常用δ和ψ作为衡量塑性的指标。伸长率：断面收缩率:FFL良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。9弹性变形材料受外力作用时产生变形，当外力去除后恢复其原来形状，这

3、种随外力消失而消失的变形，称为弹性变形。（1）两种基本变形特点变形是可逆的，在外力去除后它便可以完全恢复，变形消失。在弹性变形范围内，应力与应变之间保持单值线性函数关系。材料的最大弹性变形量随材料的不同而不同。10在弹性变形范围内，应力与应变服从虎克定律。式中，σ、τ分别为正应力和切应力，ε、γ分别为正应变和切应变；比例系数E称为弹性模量（杨氏模量），G称为切变模量，它反映材料对弹性变形的抗力，代表材料的“刚度”。弹性模量σoεσe11弹性模量代表着使原子离开平衡位置的难易程度，是表征晶体中原子

4、间结合力强弱的物理量。弹性模量是表征材料在发生弹性变形时所需要施加力的大小。在给定应力下，弹性模量大的材料只发生很小的弹性应变，而弹性模量小的材料则发生比较大的弹性应变。结合能是影响弹性模量的主要因素，结合键之间的结合键能越大，则弹性模量越大，结合键能与弹性模量之间有很好的对应关系。12金刚石具有最高的弹性模量，E＝1000GPa工程陶瓷如碳化物、氮化物、氧化物等结合键能也比较高，它们的弹性模量为250~600GPa金属键结合的金属材料弹性模量要抵一些，常用金属材料的弹性模量约为70～350GP

5、a聚合物由于二次键的作用，弹性模量仅为0.7～3.5GPa13弹性变形的本质弹性变形的实质是在应力的作用下，材料内部原子间距就偏离了平衡位置，但未超过其原子间的结合力。晶体材料反映为晶格发生了伸长(缩短)或歪扭。原子的相邻关系还未发生改变，故外力去除后，原子间结合力便可以使变形完全恢复。14定义：不能恢复的永久性变形叫塑性变形。当应力大于弹性极限时，材料不但发生弹性变形，而且还发生塑性变形，即在外力去除后，其变形不能得到完全的恢复，而具有残留变形或永久变形。塑性：是指材料能发生塑性变形的量或能力

6、，用伸长率(δ%)或断面减缩率(ψ%)表示。实质：塑性变形的实质是在应力的作用下，材料内部原子相邻关系已经发生改变，故外力去除后，原子回到另一平衡位置，物体将留下永久变形。塑性变形15塑性变形过程－－屈服屈服：材料开始发生塑性变形。屈服现象：即使外力不再增加，试样也会继续变形，这种变形属于塑性变形，在拉伸曲线上会出现锯齿状的平台。这是部分材料所具有的特征。思考：为什么会出现屈服现象？16塑性变形过程－－屈服屈服强度：表示材料对开始发生微量塑性变形的抗力，也称为屈服极限，用σs表示。对具有屈服现象

7、的材料用屈服现象发生时对应的应力表示；对屈服现象不明显的材料，则以所产生的塑性应变变0.2%时的应力值表示。17塑性变形过程－－均匀变形均匀变形：在屈服后的变形阶段，试样整体进行均匀的塑性变形。如果不再增加外力，材料的变形将不能继续下去。原因：维持材料均匀变形的原因是材料发生了加工硬化。已经发生变形处的强度提高，进一步变形困难，即变形要在更大的应力作用下才能进行。下一步的变形发生在未变形或变形相对较小的位置，达到同样变形后，在更大的应力作用下发生变形。18塑性变形过程－－颈缩颈缩：试样将开始发生

8、不均匀的塑性变形，产生了颈缩，即塑性变形集中在一局部区域进行。特点：颈缩发生后，宏观表现为外力在下降，工程应力在减小，但颈缩区的材料承受的真实应力依然在上升。19塑性变形过程－－颈缩开始发生颈缩时对应的工程应力σb，这时试样出现失稳，颈缩真实应力依然在上升，但能承受的总外力在下降。20塑性变形过程－－断裂韧性断裂：在断裂前有明显塑性变形后发生的断裂叫“韧性断裂”。在晶体构成的材料中，内部的晶粒都被拉长成为细条状，断口呈纤维状，灰暗无光。断裂：变形量大至K点，试样发生断裂。实质：断裂的实质原子间承