第2章-必威体育精装版.ppt

拉 伸 试 样 维氏硬度实例 常温或低温下，单晶体塑性变形（plastic deformation）方式： 1. 滑移（slip） 2. 孪生（twining） 3. 扭折（link） 滑 移 滑移线和滑移带 滑移线（slip line）： 滑移线实际上是在晶体表面产生的小台阶。 滑移带（slip band）是由一系列相互平行的更细的线组成的。 滑移线和滑移带示意图 铜中的滑移带 500× 滑移发生条件：临界分切应力 滑移的临界分切应力（critical resolved shear stress）: 计算方法:τk =σscosφcosλ 式中cosφcosλ为取向因子（orientation factor），该值越大,τk越大，越有利于滑移。当滑移面法线方向、滑移方向与外力轴三者共处一个平面，则φ=45o时，cosφcosλ=1/2，此取向最有利于滑移，即以最小的拉应力就能达到滑移所需的分切应力，称此取向为软取向。当外力与滑移面平行或垂直时（φ=90o或φ=0o），则σs→∞，晶体无法滑移，称此取向为硬取向。 取向因子cosφcosλ对σs的影响在只有一组滑移面的密排六方结构中尤为明显. 计算分切应力的分析图 - 滑移系主要与晶体结构有关。晶体结构不同，滑移系不同；晶体中滑移系越多，滑移越容易进行，塑性越好。 结论:①滑移面和滑移方向往往是金属晶体中原子排列的最密排面和最密排晶向。 如fcc： ｛111｝、110 bcc： ｛110｝、111 hcp： ｛0001｝、1120 ②每一种晶格类型的金属都有特定的滑移系，且滑移系数量不同。如：fcc中有12个, bcc中有12个，hcp中有3个。 三种常见金属晶体结构的滑移系 滑移中的位错机制 刃位错的滑移示意图 螺位错的滑移模型 孪晶的类型及形成 按孪晶（twin）形成原因可将孪晶分为：变形孪晶（deformation twinning）、生长孪晶、退火孪晶 ①变形孪晶(机械孪晶)：机械变形产生的孪晶。 特征：透镜状或片状。其形成通过形核和长大两个阶段。形核是在晶体变形时以极快速度爆发出薄片孪晶；生长是通过孪晶界的扩展使孪晶增宽。 ②生长孪晶：晶体自气态、液态或固体中长大时形成的孪晶。 ③退火孪晶：形变金属在其再结晶过程中形成的孪晶。 经拉伸后晶界处呈竹节状 晶界对硬度的影响 晶界对变形的阻碍作用 （1）晶界的特点：原子排列不规则；分布有大量缺陷。 （2）晶界对变形的影响:滑移、孪生多终止于晶界,极少穿过。 晶粒之间变形的传播 位错在晶界塞积→应力集中→相邻晶粒位错源开动→相邻晶粒变形→塑性变形 多晶体中晶粒取向 加工硬化原理 Frank-Reed位错增殖模型 2.6 金属的再结晶与热变形加工 将再结晶与金属凝固结晶结合起来学习！ 金属凝固结晶简单回顾 需要过冷度⊿T 提供结晶驱动力； 结晶过程是晶核形成(均质形核、异质形核)与长大过程； 对单个晶粒来说，先形核后长大； 对整体金属来说，形核与长大同步进行； 可通过增大过冷度、变质处理、振动及搅拌等措施细化晶粒。 不同的冷变形度 及退火温度下所得 到的再结晶组织晶 粒大小不同。将退 火温度、冷变形度 和再结晶晶粒大小 的关系画成三维图， 称为再结晶图。可 以作为制定生产工 艺规范的参考依据。 二次再结晶 再结晶完成后，正常的晶粒应是均匀的、连续的； 但在某些情况下，晶粒的长大只是少数晶粒突发性地、迅速地粗化，使晶粒之间的尺寸差别越来越大。这种不正常的晶粒长大称为晶粒的反常长大； 这种晶粒的不均匀长大就好像在再结晶后均匀细小的等轴晶粒中又重新发生了再结晶，所以称为二次再结晶。 结晶与再结晶相同之处： 结晶过程是晶核形成(均质形核、异质形核)与长大过程； 对单个晶粒来说，先形核后长大； 对整体金属来说，形核与长大同步进行； 需要驱动力； 再结晶过程是晶核形成与长大过程； 对单个再结晶晶粒来说，先形核后长大； 对整体金属来说，再结晶形核与长大同步进行； 也需要驱动力。 结晶与再结晶区别： 结晶从液态→固态； 结晶从非晶体或晶体→晶体； 结晶驱动力为过冷度⊿T ； 可通过增大过冷度、变质处理、振动及搅拌等措施细化晶粒； 再结晶从固态→固态； 再结晶从晶体→晶体； 再结晶驱动力为点阵畸变能； 可通过控制再结晶温度及保温时间细化晶粒。 因此，相对于结晶而言，再结晶无相变过程，且前后晶粒的晶格类型与成分完全相同。 在设计和制造零件时，应使最大正应力的方向与纤维方向