金属的塑性变形与再结晶ppt课件.ppt

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1、第三章金属的塑性变形与再结晶概述单晶体的塑性变形多晶体的塑性变形塑性变形对金属组织性能的影响回复与再结晶金属的热加工第一节概述一、变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。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称为“线应变”；物体内两互相垂直的平面在变形后夹角的改变值称为“剪应变”或“角应变”；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值称为“体积应变”。二

2、、金属变形的三个阶段在应力低于弹性极限σe时，材料发生的变形为弹性变形；应力在σe到σb之间将发生的变形为均匀塑性变形；在σb之后将发生颈缩；在K点发生断裂。1.弹性变形特点：服从虎克定律，即应力与应变成正比。实质：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。晶格发生了伸长(缩短)或歪扭。原子的相邻关系未发生改变，故外力去除后，原子间结合力便可以使变形完全恢复。se变形过程2.塑性变形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，

3、而具有残留变形或永久变形。塑性变形定义实质：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。es3.塑性变形的方式通常发生塑性变形的方式有：滑移、孪生、蠕变、流动。滑移是晶体材料塑性变形的基本方式。三.单晶体的滑移（一）、滑移概念滑移：滑移是在外力作用下，晶体的一部分沿着一定的晶面(滑移面)的一定方向(滑移方向)相对于晶体的另一部分发生的相对滑动。（二）、滑移过程说明在切应力的作用下，先使晶格发生弹性外扭，进一步将使晶格发生滑移。外力去除后，由于原子到了一新的平衡位置，晶体不能恢复到原来的形状，

4、而保留永久的变形。大量晶面的滑移将得到宏观变形效果，在晶体的表面将出现滑移产生的台阶。作用在晶格上的正应力只能使晶格的距离加大，不能使原子从一个平衡位置移动到另一平衡位置，不能产生塑性变形；正应力达到破坏原子间的吸引力，晶格分离，材料则出现断裂。(书P22图3-5)材料在正应力作用下，在应力方向虽然不能发生塑性变形，但应力的分解在另一方向就有切应力，可使晶格沿另外的方向上发生滑移。（三）滑移与晶体结构的关系滑移：滑移是在外力作用下，晶体的一部分沿着一定的晶面(滑移面)的一定方向(滑移方向)相对于晶体的另一部分发生的相对滑动。滑移发生的晶面称为滑移面，通常为晶体的最密排

5、晶面；滑移滑动的方向称为滑移方向，通常也为晶体的最密排方向；一种滑移面和该面上的一个滑移方向构成一个可以滑移的方式称为“滑移系”。典型晶格的滑移系FCC(四)滑移变形的特点滑移只能在切应力的作用下发生。（p22：图3-5）滑移总是沿原子排列的最密面和该面上的最密方向进行。（这是因为只有在最密晶面之间的面间距最大，原子面之间的结合力最弱，沿最密晶向滑移的步长最小，因此这种滑移所需要的外加切应力最小。）（p22：图3-6或（p22：表3-1.bcc）滑移时晶体的一部分相对于另一部分沿滑移方向的移动的距离总是原子间距的整数倍；滑移的结果会在晶体的表面上造成台阶。（p23：图

6、3-7）滑移系越多，塑性越好，且滑移方向比滑移面的作用更大；反之，…滑移并非晶体的整体刚性移动，而是位错运动的结果。（p23：图3-7及3-8）6.滑移的同时必然伴随有晶体的转动。(五)、滑移的实质是位错的运动大量的理论研究证明，滑移原来是由于滑移面上的位错运动而造成的。图示例子表示一刃型位错在切应力的作用下在滑移面上的运动过程，通过一根位错从滑移面的一侧运动到另一侧便造成一个原子间距的滑移。(五)、滑移的实质是位错的运动对应于位错运动，在滑移的过程中，只需要位错中心上面的两列原子（实际为两个半原子面）向右作微量的位移，位错中心下面的一列原子向左作微量的位移，位错中心

7、便会发生一个原子间距的右移。由此可见，通过位错运动方式的滑移，并不需要整个晶体上半部的原子相对于其下半部一起位移，而仅需位错中心附近的极少量的原子作微量的位移即可，所以它所需要的临界切应力便远远小于整体刚性滑移。说明：四.多晶体的塑性变形晶界使位错塞积起来；加之晶界处的杂质原子也往往较多，增大其晶格畸变，在滑移时位错运动的阻力较大，难以发生变形，可见晶界的存在可以提高材料的强度。（一）、晶界和晶粒位向的影响对纯金属、单相合金或低碳钢都发现室温屈服强度和晶粒大小有以下关系：式中的d为晶粒的平均直径，k为比例常数。经验公式，即霍尔-佩奇(Hall-Pet