《塑性應(yīng)變對(duì)金屬》課件

塑性應(yīng)變對(duì)金屬的影響by塑性應(yīng)變的概念定義塑性應(yīng)變是指金屬材料在受到外力作用后，超過(guò)彈性極限，發(fā)生永久變形后，即使外力消失，變形也無(wú)法恢復(fù)的應(yīng)變。特點(diǎn)塑性應(yīng)變是不可逆的，一旦發(fā)生，金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生改變，從而影響其性能。塑性應(yīng)變的特征不可恢復(fù)性塑性應(yīng)變發(fā)生后，材料不會(huì)恢復(fù)到原始形狀。永久性塑性應(yīng)變是永久性的，無(wú)法通過(guò)卸載來(lái)消除。與應(yīng)力相關(guān)塑性應(yīng)變的發(fā)生需要超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度。塑性應(yīng)變的測(cè)量方法1拉伸試驗(yàn)測(cè)定材料在拉伸載荷下的伸長(zhǎng)率，從而計(jì)算塑性應(yīng)變。2硬度試驗(yàn)測(cè)量材料抵抗壓痕的程度，并將其與塑性應(yīng)變相關(guān)聯(lián)。3扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)通過(guò)扭轉(zhuǎn)載荷測(cè)定材料的扭轉(zhuǎn)角度，間接推算塑性應(yīng)變。4微觀結(jié)構(gòu)分析利用顯微鏡觀察金屬內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)變化，比如晶粒尺寸、位錯(cuò)密度等，來(lái)推斷塑性應(yīng)變的大小。塑性應(yīng)變與工藝性能的關(guān)系塑性應(yīng)變可以提高金屬的強(qiáng)度和硬度，但這也會(huì)降低其延展性和韌性。過(guò)度的塑性應(yīng)變會(huì)使金屬變得脆性，容易斷裂。塑性應(yīng)變可以影響金屬的加工性能，例如彎曲、拉伸和沖壓等。金屬的加工強(qiáng)化機(jī)理位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)塑性變形過(guò)程中，位錯(cuò)發(fā)生滑移，使晶體發(fā)生形變，消耗能量。晶界阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)遇到晶界，產(chǎn)生堆積，阻礙位錯(cuò)進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)。第二相析出第二相析出物阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，提高金屬?gòu)?qiáng)度。加工硬化的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在金屬材料中，加工硬化是指由于塑性變形而導(dǎo)致金屬材料的強(qiáng)度、硬度等力學(xué)性能提高的現(xiàn)象。加工硬化的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象主要包括以下幾個(gè)方面：拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和硬度增加塑性降低韌性降低抗疲勞強(qiáng)度提高加工硬化的理論解釋位錯(cuò)理論加工硬化主要是由于金屬內(nèi)部位錯(cuò)密度的增加導(dǎo)致的。位錯(cuò)是晶體結(jié)構(gòu)中的缺陷，它們會(huì)阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，從而提高金屬的強(qiáng)度和硬度。應(yīng)變硬化塑性變形過(guò)程中，金屬內(nèi)部的位錯(cuò)密度會(huì)逐漸增加，導(dǎo)致材料的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度上升，這種現(xiàn)象被稱為應(yīng)變硬化。晶粒尺寸效應(yīng)晶粒尺寸越小，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力越大，加工硬化程度越高。這是因?yàn)榫Ы鐣?huì)阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，從而提高材料的強(qiáng)度和硬度。熱處理對(duì)加工硬化的影響1退火退火可以降低金屬的硬度和強(qiáng)度，并改善其延展性。2正火正火可以細(xì)化晶粒，提高金屬的強(qiáng)度和硬度。3淬火淬火可以使金屬快速冷卻，提高其硬度和強(qiáng)度。4回火回火可以降低淬火后的硬度和脆性，提高其韌性。純金屬的加工硬化位錯(cuò)增殖塑性變形過(guò)程中，位錯(cuò)密度增加，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。晶粒細(xì)化加工過(guò)程中晶粒尺寸減小，晶界面積增加，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。應(yīng)變硬化位錯(cuò)之間的相互作用，形成位錯(cuò)纏結(jié)，提高材料強(qiáng)度。合金的加工硬化固溶強(qiáng)化合金元素溶解在基體金屬中，形成固溶體，提高材料的強(qiáng)度和硬度。第二相強(qiáng)化在合金中加入第二相粒子，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，提高材料的強(qiáng)度和硬度。晶粒尺寸強(qiáng)化通過(guò)細(xì)化晶粒尺寸，提高材料的強(qiáng)度和硬度。塑性應(yīng)變與晶粒尺度1晶粒細(xì)化塑性變形會(huì)導(dǎo)致晶粒細(xì)化，提高材料強(qiáng)度和韌性。2晶粒長(zhǎng)大高溫下塑性變形會(huì)導(dǎo)致晶粒長(zhǎng)大，降低材料強(qiáng)度和韌性。塑性應(yīng)變與位錯(cuò)密度隨著塑性應(yīng)變的增加，位錯(cuò)密度也會(huì)增加。塑性應(yīng)變與晶粒定向塑性應(yīng)變晶粒定向塑性應(yīng)變會(huì)改變金屬的晶粒方向。晶粒的定向影響金屬的力學(xué)性能。例如，拉伸會(huì)使晶粒沿拉伸方向定向。定向后的晶粒更容易在特定方向上變形。塑性應(yīng)變與相變1馬氏體相變2貝氏體相變3奧氏體相變塑性應(yīng)變與顯微組織晶粒尺寸塑性應(yīng)變會(huì)導(dǎo)致晶粒尺寸變小，因?yàn)樗苄宰冃螘?huì)產(chǎn)生新的晶界。位錯(cuò)密度塑性應(yīng)變會(huì)導(dǎo)致位錯(cuò)密度增加，因?yàn)樗苄宰冃螘?huì)產(chǎn)生新的位錯(cuò)。塑性應(yīng)變與力學(xué)性能性能影響強(qiáng)度塑性應(yīng)變?cè)黾?，?qiáng)度提高硬度塑性應(yīng)變?cè)黾?，硬度提高韌性塑性應(yīng)變?cè)黾?，韌性降低塑性應(yīng)變與斷裂韌性塑性應(yīng)變斷裂韌性增加提高減少降低塑性應(yīng)變與疲勞壽命2壽命減少塑性應(yīng)變可降低金屬疲勞壽命。3應(yīng)力集中應(yīng)變硬化導(dǎo)致應(yīng)力集中，加速裂紋擴(kuò)展。1微觀結(jié)構(gòu)塑性應(yīng)變改變微觀結(jié)構(gòu)，影響疲勞裂紋萌生。塑性應(yīng)變與腐蝕性應(yīng)力腐蝕塑性應(yīng)變會(huì)導(dǎo)致金屬內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力集中，為腐蝕提供更容易的途徑。腐蝕速率塑性應(yīng)變會(huì)加速腐蝕速率，因?yàn)閼?yīng)力集中會(huì)使金屬更容易被腐蝕介質(zhì)攻擊。塑性應(yīng)變與應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕在腐蝕性環(huán)境中，金屬材料在拉伸應(yīng)力作用下發(fā)生的一種破壞現(xiàn)象。塑性應(yīng)變的影響塑性應(yīng)變會(huì)改變金屬的微觀結(jié)構(gòu)，增加應(yīng)力集中，降低斷裂韌性，加速應(yīng)力腐蝕的發(fā)生。塑性應(yīng)變與氫致脆氫致脆化是指金屬材料在氫氣或含氫環(huán)境中發(fā)生脆化現(xiàn)象，導(dǎo)致強(qiáng)度和塑性下降，甚至發(fā)生脆性斷裂。塑性應(yīng)變會(huì)增加金屬材料內(nèi)部的缺陷，如空位、位錯(cuò)等，這些缺陷會(huì)更容易吸附氫原子，從而促進(jìn)氫致脆化的發(fā)生。塑性應(yīng)變與輻照脆化1輻照會(huì)產(chǎn)生缺陷，影響力學(xué)性能2塑性應(yīng)變會(huì)影響輻照脆化程度3材料在輻照環(huán)境下更易脆化塑性應(yīng)變與動(dòng)態(tài)析出動(dòng)態(tài)析出塑性應(yīng)變?cè)诮饘俨牧献冃芜^(guò)程中發(fā)生的析出促進(jìn)析出過(guò)程的發(fā)生改變材料的力學(xué)性能提高材料的強(qiáng)度和硬度塑性應(yīng)變與動(dòng)態(tài)再結(jié)晶動(dòng)態(tài)再結(jié)晶是指在變形過(guò)程中或變形后高溫條件下，金屬材料發(fā)生再結(jié)晶而產(chǎn)生新的晶粒的現(xiàn)象。塑性應(yīng)變對(duì)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的影響很大。塑性應(yīng)變?cè)酱?，?dòng)態(tài)再結(jié)晶發(fā)生的溫度越低。塑性應(yīng)變與動(dòng)態(tài)恢復(fù)1降低硬度動(dòng)態(tài)恢復(fù)導(dǎo)致金屬的硬度和強(qiáng)度降低。2改善延展性提高塑性和韌性，使其更易于加工。3穩(wěn)定組織抑制動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，穩(wěn)定金屬的顯微組織。塑性應(yīng)變?cè)诮饘俪尚椭械膽?yīng)用塑性變形金屬成型利用塑性變形改變金屬的形狀，例如拉伸、彎曲、沖壓等。加工工藝塑性應(yīng)變影響金屬的加工工藝，例如成型性、韌性、強(qiáng)度等，影響成型產(chǎn)品的質(zhì)量。應(yīng)用領(lǐng)域金屬成型廣泛應(yīng)用于汽車制造、航空航天、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域，滿足多樣化的產(chǎn)品需求。塑性應(yīng)變?cè)诤附又械膽?yīng)用焊接過(guò)程中，金屬材料受到熱影響，產(chǎn)生塑性變形。塑性應(yīng)變影響焊接接頭的力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)。控制塑性應(yīng)變可以優(yōu)化焊接工藝，提高接頭強(qiáng)度和抗裂性。塑性應(yīng)變?cè)跓崽幚碇械膽?yīng)用塑性應(yīng)變可以影響熱處理效果。塑性應(yīng)變可以改變金屬的顯微組織。塑性應(yīng)變可以改善金屬的性能。塑性應(yīng)變?cè)诒砻婀こ讨械膽?yīng)用表面強(qiáng)化塑性應(yīng)變可以用于增強(qiáng)金屬表面的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度。表面改性塑性應(yīng)變可以改變金屬表面的化學(xué)組成和顯微組織，從而提高其耐腐蝕性和抗氧化性。表面涂層塑性應(yīng)變可