金属热加工原理11-1.ppt

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1、低碳钢单向拉伸应力—应变曲线三阶段弹性变形阶段、弹塑性变形阶段、断裂阶段弹性变形弹塑性变形塑性变形第十一章金属的塑性变形与再结晶基本概念◇塑性变形：当作用在物体上外力取消后，物体的变形不能完全恢复而产生的残余变形。◇塑性：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力称为塑性。金属塑性成形的优点◇组织、性能好：使铸锭内部组织疏松多孔、晶粒粗大且不均匀等许多缺陷，经塑性成形使其结构致密、组织改善、性能提高。90％以上铸钢要经过塑性加工。铸造缺陷：缩孔◇材料利用率高：不产生切屑，只有少量的工艺废料，并且流线分布合理。一般可达75～85％。锻造缺陷：

2、涡流锻造缺陷：涡流◇尺寸精度较高：精密锻造、精密挤压、精密冲裁等方法已达到少或无切削的要求。如叶片的复杂曲面可达到只需磨削的精度。红原航空锻铸工业公司生产的精锻叶片◇生产效率高：随着塑性加工工具和设备的改进及机械化、自动化程度的提高，生产率也相应得到提高。高速冲床形成次数已达1500～1800次/分；12000×10kN热模锻压力机锻造一根汽车发动机用的六拐曲轴只需40s.单晶体的塑性变形：滑移和孪生多晶体的塑性变形：各个晶粒变形的总和一、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（滑移面）上的一定方向（滑移方向）发生相对的滑动塑性

3、变形机制§11-1单晶体的塑性变形正应力σ：仅使晶格产生弹性伸长，当超过原子间结合力时，使将晶体拉断；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。在最密排晶面之间的面间距及最密排晶向之间的原子间距才最大，原子结合力最弱。自然过程的发生总是沿着阻力最小的方式进行！Why?滑移面（方向）——最大密排面（晶向）二、滑移系：滑移面和该面上的一个滑移方向金属三种常见晶格的滑移系Why?体心立方（α-Fe）和面心立方金属（Cu、Al）滑移系数目相同，但面心立方金属的塑性变形能力更好?晶体的滑移就是晶体滑移面两侧部分作整体的相对移动

4、（刚性移动）？？How??滑移系数目↑，材料塑性↑；滑移方向↑，材料塑性↑,（滑移方向的作用大于滑移面的作用）FCC和BCC的滑移系为12个，HCP为3个；FCC的滑移方向多于BCC。金属塑性：Cu（FCC）＞Fe（BCC）＞Zn（HCP）。滑移的位错机制位错→滑移→塑性变形How?切应力作用下，晶体中的位错沿着滑移面逐步移动，最后移出表面，留下一个大小等于该位错矢量模的台阶。大量位错（原子距）→→移出晶体→→滑移线（1000原子距）→→滑移带铜单晶变形后出现的滑移带滑移的位错机制：晶体的滑移是通过位错在滑移面上的动动来实现的，而勿需使晶体的两部分作整体

5、相对移动。滑移的实现→借助于位错运动。（刚性滑移模型计算出的临界切应力值＞＞实测值）金属计算值(MN/m2)实测值(MN/m2)计算值与实测值之比铜银金镍镁锌64004500450011000300048001.00.50.925.80.830.94640090004900190036005100截面为A的圆柱单晶，受拉力F，在滑移面上沿滑移方向发生的滑移：1.临界剪应力-在滑移面上沿滑移方向开始滑移的最小分切应力则F在滑移方向上的分切应力τ为F作用在滑移面上沿滑移方向上的切向分力Fτ为三、滑移的临界剪应力及其影响因素当σ=σs（屈服应力）时，晶体开始

6、塑性变形。这时滑移方向上的剪应力即为临界剪应力τk所以，当作用在滑移面上的切应力τ≥τk时，受拉伸的单晶体开始滑移。2.取向因子称为取向因子。外力与滑移系之间的夹角φ与λ不同时，τ不同。不同滑移面及滑移方向的应力都不一样；同一滑移面上不同滑移方向，剪应力也不一样。软取向：晶体最容易发生滑移的取向。φ=45o硬取向：晶体不可能滑移的取向。φ=90o，0o镁单晶拉伸的屈服应力与晶体取向的关系3.晶体的转动①位向和晶面的变化拉伸时，滑移面和滑移方向逐渐趋于平行的拉伸轴线。压缩时，晶面逐渐趋于垂直于压力轴线。②取向因子的变化—晶面转动引起的几何硬化：φ、λ远离4

7、5o，分切应力减小，滑移困难几何软化：φ、λ接近45o，分切应力增大，滑移容易4.影响临界分切应力的因素-τk是一个材料常数①金属的本性位错运动的阻力与金属晶体原子间的结合力有关。金属的本性（原子结构、点阵类型、点阵常数等）不同，原子结合力不同，τk也不同，与φ、λ无关②金属中的杂质杂质或溶质原子，使滑移阻力，τk③晶体缺陷使缺陷多的因素，使τk④形变温度T，原子动能，结合力，τk⑤形变速率v，τk晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面（孪生面）和晶向（孪生方向）发生切变。→金属晶体中变形部分与未变形部分在孪生面两侧形成镜面对称关系。→发生孪生的部分（切变

8、部分）称为孪生带或孪晶。为什么发生孪生变形？　何种情况下才易发生？？特点：均匀切