Ch.10材料的变形与回复再结晶.ppt

第十章 材料的变形与回复再结晶 §10.1 金属的弹性变形 一、弹性变形的本质——原子结合力的反映 二、弹性变形的主要特点 1.可逆 2. 三、弹性模量及其影响因素 材料结合键强度的反映，代表原子离开平衡位置的难易程度 影响因素： 原子结构 温度 T越高，E (or G)越低 变形 冷加工使E (or G)下降 合金元素 晶粒内出现大量的滑移带，进行了孪生变形的金属还出现孪晶带 三、残余应力 宏观残余应力、微观残余应力、点阵畸变 冷弯薄板、高强度钢丝、深冲的黄铜子弹克 加工硬化的实质：位错运动受阻 ☆其他位错 ☆ 晶界和亚晶界——细晶强化 ☆溶质原子——固溶强化 ☆第二相微粒——第二相强化（沉淀、弥散） ☆表面膜 ◆其他位错对运动位错的阻碍是产生加工硬化的根本原因 加工硬化的意义 重要的强化手段 有利于金属均匀变形——拉钢丝、冲压成型零件 提高使用安全性 2、物理和化学性能的变化 电阻率增加 电阻温度系数下降 导磁率、热导率下降 磁滞损耗及矫顽力增加 腐蚀速度加快 §10.4 冷塑性变形金属的回复再结晶 2、再结晶温度TR 3、再结晶晶粒大小 4、影响再结晶的因素 §10.5金属的高温变形 §10.6 高分子材料的变形 §10.7材料的断裂 一、断裂的类型 1、按材料断裂前产生的宏观塑性变形量大小分：脆性断裂、延性断裂 2、按裂纹扩展路径分：穿晶断裂、沿晶断裂 3、按断裂的微观机制分：剪切断裂、解理断裂 4、按受力状态、环境介质分：静载断裂、冲击断裂、疲劳断裂；低温冷脆断裂、高温蠕变断裂、应力腐蚀断裂、氢脆断裂 三、影响断裂的基本因素 裂纹 应力状态 温度 Tk 环境介质 1、特点 强度、硬度、结构基本不变，加工硬化基本保留； 没有孕育期，随着退火的开始进行，发生软化 不能使金属性能恢复到冷变形前的水平 2、机制 一般认为是点缺陷和位错在退火过程中发生转动，从而改变了它们的组态和分布 3、作用 主要用作去应力退火，使冷加工金属在基本保留加工硬化的状态下降低其内应力，以稳定和改善性能，减少变形和开裂，提高耐蚀性。 具有亚晶粒组织的晶粒间的凸出形核示意图 二、冷变形金属的再结晶 1、再结晶的形核与长大 再结晶亚结晶形核机制示意图 冷变形金属加热时显微组织的变化过程 变形量与再结晶晶粒尺寸的关系 铁二次再结晶的反常晶粒 纯铜的淬火孪晶 三、再结晶后晶粒长大 四、再结晶织构与退火孪晶 05钢????处理过程：形变度70% 600℃退火；浸蚀剂：4%硝酸酒精????放大倍数：400*晶相组织：完全再结晶等轴铁素体 05钢????处理过程：形变度70% 850℃退火；浸蚀剂：4%硝酸酒精????放大倍数：400* 晶相组织：粗大铁素体晶粒 动态回复阶段的应力-应变曲线（工业纯铁，700℃） 一、热变形 1、动态回复和动态再结晶 动态再结晶阶段的应力-应变曲线 带状组织 2、热加工后金属的组织与性能 典型的蠕变曲线 二、超塑性三、蠕变 金属在一定的温度和应力作用下，随时间的增加，缓慢地发生塑变的现象 高分子材料的应力应变曲线 一、变形特点 粘弹性 二、变形机制 1.高分子的塑性变形为粘性变形。 2.表现 蠕变、应力松弛、滞后和力学损耗等 半结晶高分子材料的变形步骤 三、变形后的组织和性能 银纹示意图 * * 3.金属材料的弹性变形量很小 §10.2 金属的塑性变形 一、塑性变形机制 1.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）的一定方向（滑移方向）发生相对的滑动。 （1）滑移现象 滑移系 （2）滑移系 滑移过程存在一定位错宽度 位错在点阵周期场中运动时受到阻力 （3）滑移的机理 位错宽度W 界面能与弹性畸变能平衡的结果。位错宽度↓，界面能↑，弹性畸变能↑ 位错宽度↑，越容易运动 位错宽度W的计算：偏移量为1/4b时的宽度 派-纳力 I)本质上， 的大小主要取决于位错宽度w II)w主要取决于结合键的本性和晶体结构 III）公式第一次定量地指出了金属晶体中由于位错的存在，实际的 可远低于理论 面心立方晶体孪生变形示意图 2. 孪生 3. 扭折 外力F在滑移方向上的分切应力 二、单晶体的塑性变形 1.施密特定律 当 时， 解：主要确定滑移系对拉力轴的取向 λ＝45℃ 例：若在fcc[001]上施加一69Mpa的应力，试求滑移系（111）[ 01]上的分切应力 或： τ＝σcosφcosλ＝28Mpa Mg晶体的屈服应力与晶体取向的关系 fcc金属，拉力轴为[001] 造成的多滑移 2