《金属的塑性变形》PPT课件.ppt

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1、第四章金属的塑性变形塑性变形及随后的加热，对金属材料组织和性能有显著的影响。了解塑性变形的本质、塑性变形及加热时组织的变化，有助于发挥金属的性能潜力，正确确定加工工艺单晶体的塑性变形多晶体的塑性变形变形后金属的回复与再结晶金属的热塑性变形1第一节单晶体的塑性变形一、单晶体纯金属的塑性变形se在应力低于弹性极限σe时，材料发生的变形为弹性变形；应力在σe到σb之间将发生的变形为均匀塑性变形；在σb之后将发生颈缩；在K点发生断裂。弹性变形的实质是：在应力的作用下，材料内部的原子偏离了平衡位置，但未超过其原子间的结合力。晶格发生了伸长

2、(缩短)或歪扭。原子的相邻关系未发生改变，故外力去除后，原子间结合力便可以使变形完全恢复。2PPPPP：载荷：正应力：切应力单晶体受力后，外力在任何晶面上都可分解为正应力（垂直晶面）和切应力（平行晶面）。正应力只能引起弹性变形,当超过原子间结合力时，晶体断裂。只有在切应力的作用下金属晶体才能产生塑性变形。外力在晶面上的分解切应力作用下的变形锌单晶的拉伸照片塑性变形的实质是：在应力的作用下，材料内部原子相邻关系已经发生改变，故外力去除后，原子到了另一平衡位置，物体将留下永久变形。塑性变形3滑移是指当应力超过材料

3、的弹性极限后，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。在应力去除后，位移不能恢复，在金属表面留下变形的痕迹塑性变形的形式：滑移和孪生金属常以滑移方式发生塑性变形㈠滑移4⑴滑移只能在切应力的作用下发生。1、滑移变形的特点5⑵滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。因原子密度最大的晶面和晶向之间原子间距最大，结合力最弱，产生滑移所需切应力最小。6沿其发生滑移的晶面叫做滑移面；沿其发生滑移的晶向叫做滑移方向；它们通常是晶体中的密排面和密排方向。一个滑移面和其上的一个滑移方向构成一个滑移系。滑移系越多，金属发生滑

4、移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大。7FCC6金属的塑性：fcc＞bcc＞chp8哪个滑移系先滑移？当作用于滑移面上滑移方向的切应力分量c（分切应力）大于等于一定的临界值（临界切应力，决定于原子间结合力），才可进行。取向因子最先达到c的滑移系先开始滑移滑移时9⑶滑移时，晶体两部分的相对位移量是原子间距的整数倍。滑移的结果在晶体表面形成台阶，称滑移线，若干条滑移线组成一个滑移带。铜拉伸试样表面滑移带10⑷滑移的同时伴随着晶体的转动。转动的原因：晶体滑移后使正应力分量和切应力分量组成了力偶.11韧性断口

5、12把滑移设想为刚性整体滑动——滑移面上每一个原子都同时移到另一个平衡位置，外加的切应力必须同时克服滑移面上所有原子间的结合力。所需理论临界切应力值比实际测量值大3-4个数量级。滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的。2、滑移的机理13刃位错的运动滑移过程中会生成许多位错：塑性变形量增加，晶体中位错密度增大晶体通过位错运动产生滑移时，只需要在位错中心的少数原子发生移动，它们移动的距离远小于一个原子间距，因而所需临界切应力小，这种现象称作位错的易动性。14孪生是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分所发生的切变，发生在滑移系较少或

6、滑移受限制情况下。发生切变的部分称孪生带或孪晶，沿其发生孪生的晶面称孪生面。㈡孪生15孪生的结果使孪生面两侧的晶体呈镜面对称。孪生示意图16孪生使晶格位向发生改变；所需切应力比滑移大得多，变形速度极快，接近声速;孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距（滑移是原子间距的整数倍）。与滑移相比：密排六方晶格金属：滑移系少，常以孪生方式变形。体心立方晶格金属：只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。面心立方晶格金属：一般不发生孪生变形。17单个晶粒变形与单晶体相似，多晶体变形更复杂。二、多晶体纯金属的塑性变形多晶体是由众多取向不一的单晶

7、体组成。在某一单向外力作用下各晶体的滑移面上的分切应力不同，只有一些达到临界切应力的滑移系才发生滑移。由于晶体之间的相互制约，首先滑移的晶体会引起自身或相邻晶体的转动，从而使原来启动的滑移系偏离最大切应力方向，而停止滑移。另一些原来不能启动的滑移系开动，进而使整个晶体的塑性变形协调发展。软位向硬位向晶粒所处的位向为易滑移的位向称为“软位向”反之谓“硬位向”。先发生于软位向晶粒，然后到硬位向。1、不均匀的塑性变形18由于各相邻晶粒位向不同，当一个晶粒发生塑性变形时，为了保持金属的连续性，周围的晶粒若不发生塑性变形，则必以弹性变形来与之

8、协调。这种弹性变形便成为塑性变形晶粒的变形阻力。由于晶粒间的这种相互约束，使得多晶体金属的塑性变形抗力提高。2、晶粒位向差阻碍滑移19当位错运动到晶界附近时，受到晶界的阻碍而堆积起来，称位错的塞积。要使变形继续进行，则必须增加外力，从