2.3-金属的塑性加工.pdf

使金属在外力作用下，产生塑性变形，获得所需形状、 尺寸、组织和性能。 • 金属塑性变形以及随后 的加热对金属材料组织 和性能有显著影响。了 解塑性变形本质，塑性 变形及加热时组织的变 化，有助于发挥金属的 5万吨水压机 性能潜力，正确确定加 工工艺。 一、单晶体金属的塑性变形 • 单晶体受力后，外力在 任何晶面上都可分解为 正应力和切应力。正应 力只能引起弹性变形及 解理断裂。只有在切应 力的作用下金属晶体才 能产生塑性变形。  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 • 滑移是指晶体的一部分沿 一定的晶面和晶向相对于 另一部分发生滑动位移的 现象。 滑移的机理 • 把滑移设想为刚性整体滑动，所 需的理论临界切应力值比实际测 量临界切应力值大3-4个数量级。 滑移是通过滑移面上位错的运动 来实现的。 多 脚 虫 的 爬 行 • 1、滑移变形的特点 ： • ⑴ 滑移只能在切应力的作用下发生。产生滑移的最小切应力 称临界切应力. • ⑵ 滑移一般在晶体的密排 面上并沿其上的密排方向进 行。因密排面之间的面间距 最大，结合力最弱，产生滑 移所需切应力最小，该密排 面称为滑移面。而密排方向 上原子间距最小，原子在该 方向移动距离最小，需要消 耗能量最少，因此滑移在密 排方向进行，该方向称为滑 移方向。 • 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。 • 因而金属的塑性，面心立方晶格好于体心立方晶格, 体心立 方晶格好于密排六方晶格。 • ⑶由于位错每移出晶体一次即造成 一个原子间距的位移量，因此晶体 发生的总变形量一定是原子间距的 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 •⑷ 滑移的同时伴随着晶体的转动 单晶体受拉伸应力产生滑移时，如不 受夹头限制，则拉伸轴线将遂渐偏移， 使试样两端的拉力P不处于同一轴线 上。但实际上由于夹头的限制，拉伸 轴线方向不能改变，这样就必须使晶 体中的晶面作相应的转动。其结果使 滑移面和滑移方向逐渐趋向与拉力轴 线平行的方向。同理，当晶体受压缩 变形时也要发生晶面转动，但转动的 结果是使滑移面逐渐趋向与压力轴线 垂直。 • ㈡ 孪生 • 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。 • 孪生的结果使孪生面两侧的晶体呈镜面对称。 钛合金六方相中的形变孪晶 奥氏体不锈钢中退火孪晶 与滑移相比： • 孪生使晶格位向发生改变； • 所需切应力比滑移大得多, 只在滑移很难进行的情况 下才发生。变形速度极快, 接近声速; • 孪生 相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距。 Cu-4.5Al合金晶 界的位错塞积 多晶体中每个晶粒的塑性变形仍以 滑移或孪生方式进行。但相邻晶粒 位向不同，晶粒之间有晶界，变形 行为远比单晶体复杂。 1、晶界的影响 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。