第5章_金属及合金的形变(1_2_3_4)

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1、第五章金属及合金的形变（第一、二、三、四节）第五章金属及合金的形变形变：金属或合金在力的作用下所引起的形状和尺寸的改变。弹性形变：作用力去除后，立即消失的那部分形变。第五章金属及合金的形变范性形变：永远残留的那部分形变。也称为塑性形变。加工成形━利用范性形变»第一节应力与应变铸造、热处理━避免或减少范性形变»第二节弹性形变成品部件━不允许范性形变»第三节范性形变的表象探讨金属和合金范性形变规律的意义：»第四节单晶体的滑移u揭露金属材料的范性和强度的实质，探索强化金属材料的r第五节孪生及扭折方法和途径；r第六节多晶体的范性形变v为处理实际

2、形变问题提供参考，为改进加工工艺和提高加工质量提供依据。r第七节范性形变后金属的结构、组织和性能热范性形变第七章×━━━━━━━━━━━━再结晶温度（区间）冷范性形变第五章第五章Ø第一节应力与应变第一节应力与应变一、真实应力-应变曲线σi~ε真应力-应变曲线作用力PP真实应力σi=━━━━━━━━━σi=━━瞬时实际截面积AiAidL瞬时真应变dε=LLdLε==ln(L/L)总的真应变∫L00Lσi~ε真应力-应变曲线OP━纯弹性应变阶段P━弹性极限PF━弹性加范性应变阶段F━断裂点第一节应力与应变第一节应力与应变二、工程应力-应变曲

3、线强度指标：A0━试样原始截面积σ━弹性极限eL0━试样原始长度σb━抗拉强度P━作用力、载荷拉伸实验测量值：σf━断裂强度L━拉伸试样的长度σ0.01━规定弹性极限，Af━断裂处试样的横截面积塑性变形量为0.01％Lf━断裂时试样的标距长度σ0.2━规定屈服强度，σ=P/A塑性变形量为0.2％0工程应力：范性指标：(L−L)ΔL0e==工程应变：LL伸长率δ=[(Lf-L0)/L0]×100%00工程应力-应变曲线面缩率ψ=[(A0-Af)/A0]×100%第一节应力与应变真实应力σi、应变ε与工程应力σ、应变e之间的换算σi~ε真应

4、力-应变曲线（适用于均匀形变阶段）L−L0LLe==−1⇒=e+1LLL000Lε=ln()=ln(e+1)L0AL根据均匀形变时体积不变原理:0=AiL0PA0PA0PLσ=×=×=×=σ(e+1)iAAAAALi00i00第二节弹性形变第二节弹性形变一、弹性形变的宏观定律二、弹性应变能虎克定律—在应变不很大的情况下，应力与应变多成线性关系。形变功dW=pdL=σiAidL=σiVdL/L=σiVdε=cVεdε××××p/Ai=σiAiL=Vdε=dL/Lσi=cε单向拉伸的简单条件下,真实正应力σi与真实应变ε的关系为:单位体积储

5、存的弹性能：σi=cεc—弹性模量⎛dW⎞εε12单向切变的简单条件下,真实切应力τ与真实切应变γ的关系为:∫⎜⎟=∫0σidε=∫0cεdε=cε⎝V⎠2τ=c’γc’—切变弹性模量若用工程应力、应变表示：采用工程应力与工程应变时：2W121σ=Ee=σ=EeE—弹性模量、杨氏模量≠cV22Eτ=GγG—切变弹性模量≠c’波松比(ν)：表示纵向形变与横向形变间的比值关系切应变条件下：W11τ2G12==Gγ=E2(υ+1)V22G第二节弹性形变第三节范性形变的表象三、影响弹性形变的内在因素一、范性形变的宏观特征×原子间结合力的大小，反

6、映在弹性模量上范性形变的宏观表现—物体的外形或尺寸发生了永久变化。(弹性模量的大小表征原子结合力的大小)拉伸试样：弹性形变→范性形变→颈缩→继续形变→断裂在原子平衡位置附近，原子间的作用力×××与位移为直线关系，决定了晶体的弹性σ=kεnσi=cεiσi=c*ε+σ0应变与应力近似于直线关系。强化系数应变硬化指数一般n<1单晶体原子排列具有方向性、弹性模量也具有方向性沿原子线密度最大的方向，弹性模量也最大。多晶体各晶粒的晶体学相对取向不同，强弱互补，应力与应变关系：弹性形变阶段呈线性规律弹性模量的方向性表现不出来，介于最大值与最小值之间

7、。颈缩前离开线性规律弹性模量是属于结构不敏感的性能。颈缩后又变成近似直线关系第三节范性形变的表象第三节范性形变的表象二、范性形变在显微组织中的反映应力随应变的增量(dσ/dε)即曲线的斜率，称为加工硬化系数。dσ/dε=knεn-11.晶粒外形的变化晶粒外形变化趋势大体上与工件宏观流变的趋势相符合：单向拉伸情况下，晶粒沿拉力轴的方向伸长因为n<1，所以单向压缩情况下，晶粒沿垂直于压力轴的方向伸展各晶粒各自独立又相互协调地形变：ε在开始范性形变时很小，软者变化大，硬者变化小，应力和应变得以传递。加工硬化较大；形变量增大，2.晶粒内部的变化

8、加工硬化减小。滑移带孪生带一系列线条状的或带状的组织特征当出现颈缩后，差不多近于形变带波纹状枣核状保持一定值，直至断裂。第四节单晶体的滑移第四节单晶体的滑移滑移是晶体形变最普遍的基本过程之一。一、滑移机理滑