第二章塑性变形与再结晶.ppt

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§ 2-1 金属的力学性能 § 2-2 金属的塑性变形 滑移时晶体的转动 ? 二、多晶体的塑性变形 1.影响多晶体塑性变形的因素 ? ● 晶粒位向 ——晶粒位向不同,滑移时相互制约、阻碍,使形抗力增加。 ? ● 晶界 ? ? ◆ 晶界原子排列较不规则,缺陷多 → 滑移阻力大,变形抗力大。 ? ? ◆ 协调变形 —— 晶界自身变形,使不同变形量的相邻晶粒保持连续。 2.多晶体的塑性变形过程 ? ● 加载时,各晶粒的滑移面和滑移方向相对于受力方向是不相同的,那些受最大分切应力位向的晶粒处于 软位向 。 ? ● 分批,逐步的进行,从软位向到硬位向,从少数晶粒到多数晶粒,从不均匀变形到均匀变形 § 2-2 塑性变形对金属组织和性能的影响 1.纤维组织 2.加工硬化 3.织构的产生 4.残余内应力 * 第二章 塑性变形与再结晶 本章重点 1. 金属的变形及其本质。 2. 金属在塑性变形时组织和性能的变化。 3. 金属再结晶时组织和性能的变化。 一般要求 1. 有关滑移的机理。加工硬化、细晶强化的概念。 2. 热加工对金属组织和性能的影响。 一、单晶体的滑移 单晶体的滑移 ● 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(滑移面)的一定方向(滑移方向)发生相对的滑动。 ● 拉伸 时,45°方向的滑移面上的外力P分解为正应力σ和切应力τ 。 ◆ 正应力 使晶格发生 弹性伸长 或 断裂: ▲ σ 较小时, σ↓或↑ → 伸长量↓或↑ ,σ→ 0,变形恢复; ▲ σ>原子间结合力时,拉断。 ◆ 切应力 使晶格发生 弹性歪扭 或 塑性变形: ▲ τ<临界切应力τc 时,τ↓ → 变形量↓,τ→ 0 ,变形恢复; ▲ τ>τc 时,发生滑移,产生永久塑性变形。 ● 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 ◆ 位错在外加切应力的作用下移动至晶体表面 → 一个原子间距的滑移台阶 → 塑性变形 ◆ 滑移线(晶体表面的滑移台阶) → 滑移带(大量滑移线) ◆ 滑移系 —— 滑移面和该面上的一个滑移方向 ▲ 滑移系数目和滑移方向↑ → 材料塑性↑; ▲ FCC和BCC的滑移系为12个,HCP为3个,FCC的滑移方向多于BCC,金属塑性如Cu(FCC)>Fe(BCC)>Zn(HCP)。 孪生变形 1.纤维组织 ? ● 晶粒拉长,纤维组织 → 各同异性 (图a)表示的是具有等轴晶粒的纯铁?,经过变形后晶粒都被拉长(图b)。 (a)等轴晶 (b)变形后 3.织构 ( 择优取向) ? ●晶粒的排列取向经变形后由随机分布变成了按某个方向的择优排列,这种晶体的择优取向称之为织构。 ? ● 织构使各种性能出现各向异性。 2.加工硬化(形变硬化、冷作硬化) ? ● 加工硬化 —— 金属在冷态下进行塑性变形时,随着变形度的增加,其强度、硬度提高,塑性、韧性下降。 ? ● 加工硬化的原因 ? ?一般没有变形的金属的位错密度为103-105/cm2?,而经过塑性变形后,位错密度可达108-1012/cm2。位错密度对使位错运动的临界切应力有很大影响,位错密度越高,所需临界应力越大。因此对于形变硬化的微观机理我们可以这样来理解:产生金属变形主要是通过原有位错的运动,在运动过程中会有许多附加位错产生,位错之间要发生相互作用,使得任一个给定位错的运动都受到其他位错的阻碍,因此强度提高了。 ◆ 塑性变形 → 位错运动 → 位错密度↑ → 位错相互作用 → 位错运动阻力加大 → 变形抗力↑ → 强度、硬度↑、塑性、韧性↓ 4.残余内应力 —— 平衡于金属内部的应力,由金属内部不均匀变形引起。 ? ● 第一类内应力 —— 宏观内应力,表面和心部塑性变形不均。 ? ● 第二类内应力 —— 微观内应力,晶粒间或晶内不同区域变形不均。 ? ● 第三类内应力 —— 晶格缺陷引起的畸变应力,形变强化的主要原因。 ? ● 残余内应力的危害 ? ? ◆ 引起零件加工过程变形、开裂。 ? ? ◆ 降低耐蚀性 ? ● 残余内应力的消除或降低 —— 去应力退火 回复与再结晶 变形金属在不同加热温度时晶粒大小和性能变化的示意图 § 2-3 回复与再结晶 *

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