《金属的塑性变形》PPT课件

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1、第三章金属的塑性变形第一节单晶体、多晶体的塑性变形基本概念:金属或合金在外力作用下，都能或多或少地发生变形，去除外力后，永远残留的那部分变形叫塑性变形。抵抗塑性变形是一般工程构件的基本要求，不希望结构件在承载时产生不可恢复的塑性变形；塑性变形是金属材料的一种重要加工成形方法，在材料加工过程中，人们希望它易于加工变形。塑性变形还可改变材料内部组织与结构并影响其宏观性能。压力加工方法一、金属单晶体的塑性变形金属单晶体的塑性变形方式有“滑移”与“孪生”，但一般大多数情况下都是以滑移方式进行的。滑移：在外加切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面发生一定距离的移动，应力去除后

2、不能回复原状。孪生：在外加切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面产生一定角度的切变，应力去除后不能回复原状孪生与滑移的主要区别：①变形方式；②变形后的位向孪生是使一部分晶体整体发生均匀的切变；而滑移则集中在一些滑移面上。孪生使一个晶体的两部分沿一个公共晶面构成了镜面对称关系；而滑移则不改变晶体的位向。③原子位移距离不同孪生时，孪晶带中的原子沿孪生方向的位移量为原子间距的的分数值；而滑移为原子间距的整数倍。④孪生变形困难一般先滑移，滑移困难后，发生孪生，二者交替进行。二、单晶体的滑移变形任何应力都可以分解为：一个正应力()一个切应力()正应力___伸长、断裂切应力_

3、__滑移变形正应力σ：仅使晶格产生弹性伸长，当超过原子间结合力时，将晶体拉断；切应力τ：使晶格产生弹性歪扭，在超过滑移抗力时引起滑移面两侧的晶体发生相对滑动。单晶体试样在拉伸实验时，除了沿滑移面产生滑移外，晶体还会产生转动。因为晶体在拉伸过程，当滑移面上、下两部分发生微小滑移时，试样两端的拉力不再处于同一直线上，于是在滑移面上形成一力偶，使滑移面产生以外力方向为转向，趋向于与外力平行的转动。滑移面：晶面上原子间距最小滑移方向：原子排列密度最大ⅢⅢ三种典型金属晶体结构的滑移系（密排面和密排方向）一个滑移面和该面上的一个滑移方向构成一个滑移系，每一个滑移系表示晶体在产生滑移时可能采取

4、的一个空间位向。滑移系=滑移面＊滑移方向体心立方面心立方密排六方6＊2=124＊3=121＊3=3体心立方：6个面×2个方向＝12面心立方：4个面×3个方向＝12密排六方：1个面×3个方向＝3滑移系越多材料的塑性愈好，尤其是滑移方向的作用更明显！滑移的微观机制理论滑移力与实际滑移力（Cu）理＝6400N/mm2实＝1.0N/mm2ττττττ晶体的塑性变形是晶体内相邻部分滑移的综合表现。但晶体内相邻两部分之间的相对滑移，不是滑移面两侧晶体之间的整体刚性滑动，而是由于晶体内存在位错，因位错线两侧的原子偏离了平衡位置，这些原子有力求达到平衡的趋势。当晶体受外力作用时，位错（刃型位

5、错）将垂直于受力方向，沿着一定的晶面和一定的晶向一格一格地逐步移动到晶体的表面，形成一个原子间距的滑移量。一个滑移带就是上百个或更多位错移动到晶体表面所形成的台阶。发生了滑移的金属试样表面状态二、多晶体的塑性变形金属材料大多为位向、形状、大小不同的晶粒组成的多晶体，因此多晶体的变形是许多单晶体变形的综合作用的结果。1、晶粒本身的变形（滑移变形）——主要的2、晶粒之间的变形（晶间变形）——次要的主要影响因素：晶界、位向晶界：滑移的主要障碍：原子混乱排列区，较不规则→缺陷、杂质集中。滑移不能从一个晶粒直接延续到另一个晶粒中去。协调变形：晶界自身变形→以维持相邻晶粒变形保持连续。位错塞

6、积——位错运动到晶界附近，受到晶界阻碍而堆积起来。晶粒愈细，金属的强度便愈高，对抗塑性变形的能力也就越大。——细晶强化多晶体的变形抗力总是高于单晶体晶粒愈细，单位体积内的晶粒越多，金属的变形可以分散，变形均匀；晶粒愈细，晶界越曲折，可阻碍裂纹扩展；细晶粒的金属具有良好的韧性和塑性多晶体的塑性变形过程第二节塑性变形对金属组织和性能的影响经过塑性变形，可使金属的组织和性能发生一系列重大的变化，这些变化大致可以分为如下四个方面。产生纤维组织，性能趋于各向异性；织构现象的产生；晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化；残余内应力。1.晶粒变形，形成纤维组织：晶粒被拉长或被压扁，当变形足够大时

7、，晶界变得模糊不清，不易分辨。杂质呈细带状或链状分布。变形前变形后工业纯铁表面的滑移带工业纯铁变形度为80%的显微组织2.亚结构形成，材料加工硬化(workhardened)：加工硬化：金属材料经冷塑性变形后，随变形度增加，强度硬度升高，塑性韧性降低的现象称为加工硬化或形变强化。加工硬化是提高材料强度的有效手段之一。例如，纯铁和低碳钢经70%变形度的冷轧变形后，抗拉强度能提高400~500MPa。高强度钢丝是将含碳量为1.0%的高碳钢处理成细片状珠光体，然后冷拔变形90%以上，抗