第二章 金属及合金的塑性变形与断裂.ppt

第二章 金属及合金的塑性变形与断裂 本章目的 1 揭示金属塑性变形的本质和规律； 2 揭示塑性变形对金属组织和性能的影响； 3 金属断裂的类型、机理及其影响因素 4 说明金属及合金的塑性变形与断裂的特点。 本章重点 1 金属塑性变形的本质和规律； 2 塑性变形对金属组织和性能的影响； 3 金属断裂的类型、机理及其影响因素 第一节 金属的变形特性 不同的金属材料可能有不同类型的应力-应变曲线。低碳钢的应力-应变曲线如图2-1所示。 a) 铝、铜及其合金、经热处理的钢材的应力-应变曲线,其特点是没有明显的屈服平台； b）铝青铜和某些奥氏体钢，在断裂前虽也产生一定量的塑性变形，但不形成缩颈； c）某些脆性材料，如淬火状态下的中、高碳钢，灰铸铁等，在拉伸时几乎没有明显的塑性变形即发生断裂。 图2-3是真应力-真应变曲线，它不像工程应力-应变曲线那样在载荷达到最大值后转而下降，而是继续上升直至断裂，这说明金属在塑性变形过程中不断地发生加工硬化，从而外加应力必须不断增高，才能使变形继续进行，即使在出现缩颈之后，缩颈处的真应力仍在升高，这就排除了工程应力-应变曲线中应力下降的假象。 弹性是金属的一种重要特性，弹性变形是塑性变形的先行阶段，而且在塑性变形阶段中还伴生着一定的弹性变形。 金属弹性变形的实质就是金属晶格在外力作用下产生的弹性畸变。 金属的弹性变形 当未加外力时，晶体内部的原子处于平衡位置，它们之间的相互作用力为零，此时原子间的作用能也最低。当金属受到外力后，其内部原子偏离平衡位置，由于所加的外力未超过原子间的结合力，所以外力与原子间的结合力暂时处于平衡。当外力去除后，在原子间结合力的作用下，原子立即恢复到原来的平衡位置，金属晶体在外力作用下产生的宏观变形便完全消失，这样的变形就是弹性变形。 第二节 单晶体的塑性变形 常温下塑性变形的主要方式：滑移、孪生、扭折。 第二节 单晶体的塑性变形 常温下塑性变形的主要方式：滑移、孪生、扭折。 一、 滑移 1 滑移：在切应力作用下，晶体的一 部分相对于另一部分沿着一 定的晶面（滑移面）和晶向 （滑移方向）产生相对位移， 且不破坏晶体内部原子排列 规律性的塑变方式。 第二节 单晶体的塑性变形 一、 滑移 1 滑移： 第二节 单晶体的塑性变形 一 滑移 光镜下：滑移带（无重现性）。 2 滑移的表象学 电境下：滑移线。 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。 滑移带 如果将表面抛光的单晶体金属试样进行拉伸，当试样经适量的塑性变形后，在金相显微镜下可以观察到，在抛光的表面上出现许多相互平行的线条，这些线条称为滑移带，如图2-4所示。 第二节 单晶体的塑性变形 3 滑移的晶体学 滑移面 （密排面） （1）几何要素 滑移方向（密排方向） 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。 第二节 单晶体的塑性变形 3 滑移的晶体学 （2）滑移系 滑移系：一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。 滑移系的个数:(滑移面个数）×（每个面上所具有的滑移方向的个数） 第二节 单晶体的塑性变形 3 滑移的晶体学 （2）滑移系 滑移系数目与材料塑性的关系 一般滑移系越多，塑性越好； 与滑移面密排程度和滑移方向个数有关； 与同时开动滑移系数目有关（?c）。 第二节 单晶体的塑性变形 3 滑移的晶体学 （3）滑移的临界分切应力（?c） ?c：在滑移面上沿滑移方面开始滑移的最小分切应力。 (外力在滑移方向上的分解) ?c＝?scos?cos? 第二节 单晶体的塑性变形 3 滑移的晶体学 （3）滑移的临界分切应力（?c） ?c取决于金属的本性，不受?，?的影响； ?或?＝90?时，?s ?； ?c