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1、1,第一節(jié) 金屬變形概述,彈性變形塑性變形斷裂,Smith W F. Foundations of Materials Science and Engineering. McGRAW.HILL.3/E,2,第一節(jié) 金屬變形概述,第七章塑性變形第一節(jié)金屬變形概述,彈性變形：變形可逆；應力應變呈線性關系。彈性模量：原子間結合力的反映和度量。,3,第二節(jié) 單晶體的塑性變形,常溫下塑性變形的主要方式：滑移、孿生、扭折。一 滑移1 滑移：在切應力作用下，晶體的一 部分相對于另一部分沿著一 定的晶面（滑移面）和晶向 （滑移方向）產(chǎn)生相對位移， 且不破壞晶體內(nèi)部原子排列 規(guī)律性的塑變方式。,Smith W

2、F. Foundations of Materials Science and Engineering. McGRAW.HILL.3/E,4,第二節(jié) 單晶體的塑性變形,一 滑移 光鏡下：滑移帶（無重現(xiàn)性）。 2 滑移的表象學 電境下：滑移線。,Smith W F. Foundations of Materials Science and Engineering. McGRAW.HILL.3/E,5,第二節(jié) 單晶體的塑性變形,3 滑移的晶體學 滑移面 （密排面） （1）幾何要素 滑移方向（密排方向）,6,第二節(jié) 單晶體的塑性變形,3 滑移的晶體學（2）滑移系 滑移系：一個滑移面和該面上一個滑移方

3、向的組合。 滑移系的個數(shù):(滑移面?zhèn)€數(shù)）（每個面上所具有的滑移方向 的個數(shù)）,7,Smith W F. Foundations of Materials Science and Engineering. McGRAW.HILL.3/E,8,第二節(jié) 單晶體的塑性變形,3 滑移的晶體學 （2）滑移系 滑移系數(shù)目與材料塑性的關系 一般滑移系越多，塑性越好； 與滑移面密排程度和滑移方向個數(shù)有關； 與同時開動滑移系數(shù)目有關（c）。,9,第二節(jié) 單晶體的塑性變形,3 滑移的晶體學（3）滑移的臨界分切應力（c） c：在滑移面上沿滑移方面開始滑移的最小分切應力。 (外力在滑移方向上的分解) cscoscos,

4、10,第二節(jié) 單晶體的塑性變形,3 滑移的晶體學（3）滑移的臨界分切應力（c） c取決于金屬的本性，不受，的影響； 或90時，s ；cscoscos s的取值 ，45時，s最小，晶體易滑移； 軟取向：值大； 取向因子：coscos 硬取向：值小。,11,第二節(jié) 單晶體的塑性變形,4 滑移時晶體的轉動（1）位向和晶面的變化 拉伸時,滑移面和滑移方向趨于 平行于力軸方向; 壓縮時，晶面逐漸趨于垂直于壓力軸線。 幾何硬化：，遠離45，滑移變得困難；（2）取向因子的變化 幾何軟化；，接近45，滑移變得容易。,12,第二節(jié) 單晶體的塑性變形,5 多滑移 （1）滑移的分類 多滑移：在多個（2）滑移系上同時

5、或交替進行的滑移。 雙滑移： 單滑移： （2）等效滑移系：各滑移系的滑移面和滑移方向與力軸夾角分別相等的一組滑移系。,2h,13,第二節(jié) 單晶體的塑性變形,6 交滑移 （1）交滑移：晶體在兩個或多個不同滑移面上沿同一滑移方向進行的 滑移。 （2）機制 螺位錯的交滑移：螺位錯從一個滑移面轉移到與之相交的另一滑 移面的過程； 螺位錯的雙交滑移：交滑移后的螺位錯再轉回到原滑移面的過程。,14,第二節(jié) 單晶體的塑性變形,7 滑移的表面痕跡 單滑移：單一方向的滑移帶； 多滑移：相互交叉的滑移帶； 交滑移：波紋狀的滑移帶。,15,第二節(jié) 單晶體的塑性變形,二 孿生（1）孿生：在切應力作用下，晶體的一部分相

6、對于另一部分 沿一定的晶面和晶向發(fā)生均勻切變并形成晶體取 向的鏡面對稱關系。 孿生面 A1111,A2112,A31012（2）孿生的晶體學 孿生方向 A1,A2,A3 孿晶區(qū),16,第二節(jié) 單晶體的塑性變形,二 孿生,17,第二節(jié) 單晶體的塑性變形,二 孿生,（3）孿生變形的特點,18,第三節(jié) 多晶體的塑性變形,19,第三節(jié) 多晶體的塑性變形,1 晶粒之間變形的傳播 位錯在晶界塞積 應力集中 相鄰晶粒位錯源開動 相鄰晶粒變形 塑變2 晶粒之間變形的協(xié)調(diào)性 （1）原因：各晶粒之間變形具有非同時性。 （2）要求：各晶粒之間變形相互協(xié)調(diào)。（獨立變形會導 致晶體分裂） （3）條件：獨立滑移系5個。（

7、保證晶粒形狀的自由變 化）,20,第三節(jié) 多晶體的塑性變形,3 晶界對變形的阻礙作用 （1）晶界的特點：原子排列不規(guī)則；分布有大量缺陷。 （2）晶界對變形的影響:滑移、孿生多終止于晶界,極少 穿過。,21,第三節(jié) 多晶體的塑性變形,3 晶界對變形的阻礙作用（3）晶粒大小與性能的關系 a 晶粒越細，強度越高(細晶強化：霍爾配奇公式)s=0+kd-1/2 原因：晶粒越細，晶界越多，位錯運動的阻力越大。 （有尺寸限制） 晶粒越多，變形均勻性提高由應力集中 導致的開裂機會減少，可承受更大的變 形量，表現(xiàn)出高塑性。 b 晶粒越細，塑韌性提高 細晶粒材料中，應力集中小，裂紋不易 萌生；晶界多，裂紋不易傳播

8、，在斷裂 過程中可吸收較多能量,表現(xiàn)高韌性。,22,第四節(jié) 合金的塑性變形,一 固溶體的塑性變形 1 固溶體的結構 2 固溶強化 （1）固溶強化：固溶體材料隨溶質(zhì)含量提高其強度、硬度提高而塑性、韌性下降的現(xiàn)象。 晶格畸變，阻礙位錯運動； （2）強化機制 柯氏氣團強化。,23,第四節(jié) 合金的塑性變形,一 固溶體的塑性變形 2 固溶強化 （3）屈服和應變時效 現(xiàn)象：上下屈服點、屈服延伸（呂德斯帶擴展）。 預變形和時效的影響：去載后立即加載不出現(xiàn)屈服現(xiàn)象；去載后放置一段時間或200加熱后再加載出現(xiàn)屈服。 原因：柯氏氣團的存在、破壞和重新形成。,4h,24,第四節(jié) 合金的塑性變形,一 固溶體的塑性變形

9、 2 固溶強化 （4）固溶強化的影響因素 溶質(zhì)原子含量越多，強化效果越好； 溶劑與溶質(zhì)原子半徑差越大，強化效果越好； 價電子數(shù)差越大，強化效果越好； 間隙式溶質(zhì)原子的強化效果高于置換式溶質(zhì)原子。,25,第四節(jié) 合金的塑性變形,二 多相合金的塑性變形 1 結構：基體第二相。 2 性能 （1）兩相性能接近：按強度分數(shù)相加計算。 （2）軟基體硬第二相 第二相網(wǎng)狀分布于晶界（二次滲碳體）； a結構 兩相呈層片狀分布（珠光體）； 第二相呈顆粒狀分布（三次滲碳體）。,26,第四節(jié) 合金的塑性變形,二 多相合金的塑性變形2 性能（2）軟基體硬第二相 位錯繞過第二相粒子(粒子、位錯環(huán)阻礙位錯運動) b 彌散強

10、化 位錯切過第二相粒子（表面能、錯排能、粒子阻 礙位錯運動）,27,第五節(jié) 塑性變形對材料組織和性能的影響,一 對組織結構的影響 晶粒拉長; 1 形成纖維組織 雜質(zhì)呈細帶狀或鏈狀分布。,28,第五節(jié) 塑性變形對材料組織和性能的影響,一 對組織結構的影響2 形成形變織構（1）形變織構：多晶體材料由塑性變形導致的各晶粒呈擇優(yōu) 取向的組織。 絲織構：某一晶向趨于與拔絲方向平行。（拉拔時形成）（2）類型 板織構：某晶面趨于平行于軋制面，某晶向趨于平 行于主變形方向。（軋制時形成）,29,第五節(jié) 塑性變形對材料組織和性能的影響,一 對組織結構的影響2 形成形變織構 力學性能：利:深沖板材變形控制;弊：制

11、耳。（3）對性能的影響 (各向異性) 物理性能:硅鋼片100100織構可減少鐵損。,30,第五節(jié) 塑性變形對材料組織和性能的影響,一 對組織結構的影響 3 形成位錯胞 變形量 位錯纏結 位錯胞 （大量位錯纏結在胞壁，胞內(nèi)位錯密度低。),31,第五節(jié) 塑性變形對材料組織和性能的影響,二 對性能的影響 1 對力學性能的影響（加工硬化） （1）加工硬化（形變強化、冷作強化）：隨變形量的增加，材料的強度、硬度升高而塑韌性下降的現(xiàn)象。,32,第五節(jié) 塑性變形對材料組織和性能的影響,二 對性能的影響 1 對力學性能的影響（加工硬化） 強化金屬的重要途徑； 利 提高材料使用安全性； （2）利弊 材料加工成型

12、的保證。 弊 變形阻力提高，動力消耗增大； 脆斷危險性提高。,33,第五節(jié) 塑性變形對材料組織和性能的影響,二 對性能的影響 2 對物理、化學性能的影響 導電率、導磁率下降，比重、熱導率下降； 結構缺陷增多，擴散加快； 化學活性提高，腐蝕加快。,34,第五節(jié) 塑性變形對材料組織和性能的影響,三 殘余應力（約占變形功的10） 第一類殘余應力（）：宏觀內(nèi)應力，由整個物 體變形不均勻引起。 1 分類 第二類殘余應力（）：微觀內(nèi)應力，由晶粒變 形不均勻引起。 第三類殘余應力（）：點陣畸變，由位錯、空 位等引起。80-90%。,35,第五節(jié) 塑性變形對材料組織和性能的影響,三 殘余應力（約占變形功的10） 利：預應力處理，如汽車板簧的生產(chǎn)。 2 利弊 弊：引起變形、開裂,如黃銅彈殼的腐蝕開裂。 3 消除：去應力退火。,6h,