第五章金屬材料的塑性變形

第五章金屬材料的塑性變形

第一節(jié)單晶體的塑性變形一、滑移目前一頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)其特征是：滑移量是滑移方向上原子間距的整數(shù)倍，滑移后滑移面兩側(cè)的晶體位向保持不變，滑移的結(jié)果使晶體產(chǎn)生臺(tái)階。目前二頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)1、單晶體的滑移銅單晶塑性變形后表面的滑移帶單晶體塑性變形時(shí)滑移帶的形成過(guò)程目前三頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)2、晶體中的孿生：2、孿生晶體孿生示意圖滑移與孿生后表面形貌的差別目前四頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)３?；葡稻w中的一個(gè)滑移面加上此面上的一個(gè)滑移方向合稱一個(gè)滑移系?；葡档臄?shù)目越多，一個(gè)滑移面上的滑移方向越多，則晶體的塑性越好。故金屬材料中fcc的塑性最好，bcc次之，hcp最差。目前五頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)4滑移的臨界分切應(yīng)力1、作用在滑移面上的剪切應(yīng)力為：其中：故當(dāng)φ=45°時(shí)m有最大值1/2。m稱為Schmit因子目前六頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)5臨界分切應(yīng)力定律（Schmit定律）晶體的取向不同，雖然試樣開(kāi)始屈服時(shí)（即開(kāi)始滑移時(shí)）的屈服強(qiáng)度變化很大，但是計(jì)算出的分切應(yīng)力總是一個(gè)定值，這個(gè)值稱為臨界分切應(yīng)力，這個(gè)規(guī)律叫臨界分切應(yīng)力定律。臨界分切應(yīng)力是真正表示晶體屈服實(shí)質(zhì)的一個(gè)物理量，它不隨試樣的取向而變化，只決定于晶體內(nèi)部的實(shí)際狀況。實(shí)驗(yàn)證明目前七頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)二、滑移的本質(zhì)

1。實(shí)際金屬滑移所需的切應(yīng)力比理論值低幾個(gè)數(shù)量級(jí)，如：

金屬滑移理論切應(yīng)力滑移實(shí)測(cè)切應(yīng)力

Cu6272MPa0.98MPa

Ag4410MPa0.588Mpa

Zn4704Mpa0.921Mpa

2。研究證明：●滑移是通過(guò)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行的。

●滑移時(shí)又會(huì)產(chǎn)生大量新的位錯(cuò)，即位錯(cuò)增殖。3。任何阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的因素都使滑移的阻力增大，增加塑性變形的難度，就可以提高金屬材料的強(qiáng)度。

這就是強(qiáng)化金屬的基本原理。目前八頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)30年代，英國(guó)物理學(xué)家Tayler目前九頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)滑移的實(shí)質(zhì)是位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)大量的理論研究證明，滑移原來(lái)是由于滑移面上的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)而造成的。圖示例子表示一刃型位錯(cuò)在切應(yīng)力的作用下在滑移面上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，通過(guò)一根位錯(cuò)從滑移面的一側(cè)運(yùn)動(dòng)到另一側(cè)便造成一個(gè)原子間距的滑移。

目前十頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)在這張照片中,“菱型”為位錯(cuò)在樣品中的位置.放大倍數(shù)為750.材料為L(zhǎng)iF目前十一頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)第二節(jié)多晶體金屬的塑性變形

一、多晶體塑性變形的特點(diǎn)

多晶體受外力作用時(shí)，各晶粒的滑移系上均受到分切應(yīng)力的作用，但

1。各晶粒的滑移系所受分切應(yīng)力的大小不一，達(dá)到臨界值的先后不一，故變形不均勻。

2。因晶界及晶粒取向的影響，變形更困難。

目前十二頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)

1、不均勻的塑性變形過(guò)程首先“開(kāi)動(dòng)”的是“軟取向”，同時(shí)這些晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，而變成“硬取向”。2、晶粒間位向差阻礙滑移進(jìn)行3、晶界阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)

多晶體的塑性變形過(guò)程目前十三頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)二、細(xì)晶粒鋼具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能細(xì)晶強(qiáng)化1。晶粒越細(xì)，則晶界越多，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)更困難，強(qiáng)度就越高。

Hall-Petch公式：σs=σ0+Kd

–1/2

2。晶粒越細(xì)，變形分散，應(yīng)力集中小，裂紋不易產(chǎn)生和發(fā)展，塑性和韌性就越好。

目前十四頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)三、塑性變形對(duì)金屬組織性能的影響

1。對(duì)組織結(jié)構(gòu)的影響

⑴產(chǎn)生纖維組織

晶粒及夾雜物沿變形方向伸長(zhǎng)及分布，使縱向力學(xué)性能大于橫向。

⑵亞結(jié)構(gòu)細(xì)化

因塑性變形時(shí)的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)、增殖和其間復(fù)雜的交互作用，位錯(cuò)密度增加，產(chǎn)生位錯(cuò)纏結(jié)，使晶粒碎化成更小的亞晶粒。

目前十五頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)］（３）產(chǎn)生形變織構(gòu)目前十六頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)2。對(duì)力學(xué)性能的影響⑴加工硬化：塑性變形使金屬的強(qiáng)度、硬度上升，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。原因：塑性變形使位錯(cuò)密度增大，晶粒碎化，晶格嚴(yán)重畸變，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)越來(lái)越困難。加工硬化也稱位錯(cuò)強(qiáng)化。應(yīng)用：●提高金屬?gòu)?qiáng)度。

●使冷變形產(chǎn)品得到均勻的變形。⑵因變形不均勻，殘留內(nèi)應(yīng)力，易變形開(kāi)裂，且耐蝕性下降。目前十七頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)塑性變形對(duì)性能的影響：目前十八頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)

第三節(jié)塑性變形后金屬在加熱時(shí)的變化一、塑性變形后金屬的狀態(tài)

塑性變形后金屬加工硬化且有內(nèi)應(yīng)力殘留，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。加熱促使原子運(yùn)動(dòng)，使以下轉(zhuǎn)變得以進(jìn)行。二、塑性變形后金屬加熱時(shí)的組織性能變化按加熱溫度的不同，可分為三個(gè)階段：回復(fù)、再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大目前十九頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)1、再結(jié)晶溫度：T=0.4Tm再結(jié)晶過(guò)程中顯微組織的變化目前二十頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)再結(jié)晶過(guò)程中顯微組織的變化冷加工(35%變形)后晶粒580C加熱3秒鐘后出現(xiàn)非常細(xì)小的晶粒目前二十一頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)再結(jié)晶過(guò)程中顯微組織的變化580C加熱4秒后,部分變形區(qū)域的晶體被再結(jié)晶晶粒取代580C加熱8秒后,再結(jié)晶晶粒全部取代了變形晶粒目前二十二頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)再結(jié)晶過(guò)程中顯微組織的變化580C加熱15分后,晶粒長(zhǎng)大700C加熱10分后,晶粒變的粗大目前二十三頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)再結(jié)晶過(guò)程中顯微組織的變化鋁合金板材經(jīng)過(guò)85%的冷加工并加熱后的組織，(a)85%冷加工的組織；(b)在302℃1小時(shí)的組織，此時(shí)可見(jiàn)組織中開(kāi)始再結(jié)晶；(c)316℃加熱1小時(shí)的組織，可見(jiàn)再結(jié)晶的晶粒及未發(fā)生再結(jié)晶的晶粒。（a）(b)(c)目前二十四頁(yè)\總數(shù)二十六頁(yè)\編于七點(diǎn)1。回復(fù)階段：在再結(jié)晶溫度（T再一般大于0.4Tm

）以下的溫度。只發(fā)生晶格內(nèi)部的變化，變形晶粒外形不變，加工硬化保留，但內(nèi)應(yīng)力下降。應(yīng)用：去應(yīng)力退火，用于去除冷塑性變形后的殘留應(yīng)力。2。再結(jié)晶階段：在再結(jié)晶溫度（T再）以上的