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 第五章 金属材料的塑性变形 第一节 单晶体的塑性变形 一、滑移 第一页，共二十六页。 其特征是： 滑移量是滑移方向上原子间距的整数倍， 滑移后滑移面两侧的晶体位向保持不变， 滑移的结果使晶体产生台阶。 第二页，共二十六页。 1、单晶体的滑移 铜单晶塑性变形后表面的滑移带 单晶体塑性变形时滑移带的形成过程 第三页，共二十六页。 2、晶体中的孪生： 2、孪生 晶体孪生示意图 滑移与孪生后表面形貌的差别 第四页，共二十六页。 ３。滑移系 晶体中的一个滑移面加上此面上的一个滑移方向合称一个滑移系。 滑移系的数目越多，一个滑移面上的滑移方向越多，则晶体的塑性越好。故金属材料中 fcc 的塑性最好，bcc次之，hcp最差。 第五页，共二十六页。 4 滑移的临界分切应力 1、作用在滑移面上的剪切应力为： 其中： 故当φ=45°时m有最大值1/2。 m称为Schmit因子 第六页，共二十六页。 5 临界分切应力定律（Schmit定律） 晶体的取向不同，虽然试样开始屈服时（即开始滑移时）的屈服强度变化很大，但是计算出的分切应力总是一个定值，这个值称为临界分切应力，这个规律叫临界分切应力定律。 临界分切应力是真正表示晶体屈服实质的一个物理量，它不随试样的取向而变化，只决定于晶体内部的实际状况。 实验证明 第七页，共二十六页。 二、滑移的本质1。实际金属滑移所需的切应力比理论值低几个数量级，如： 金属 滑移理论切应力 滑移实测切应力  Cu 6272 MPa 0.98 MPa  Ag 4410 MPa 0.588 Mpa Zn 4704 Mpa 0.921 Mpa 2。研究证明： ●滑移是通过位错运动进行的。 ●滑移时又会产生大量新的位错，即位错增殖。 3。任何阻碍位错运动的因素都使滑移的阻力增大，增加塑性变形的难度，就可以提高金属材料的强度。 这就是强化金属的基本原理。 第八页，共二十六页。 30年代，英国物理学家Tayler 第九页，共二十六页。 滑移的实质是位错的运动 大量的理论研究证明，滑移原来是由于滑移面上的位错运动而造成的。图示例子表示一刃型位错在切应力的作用下在滑移面上的运动过程，通过一根位错从滑移面的一侧运动到另一侧便造成一个原子间距的滑移。 第十页，共二十六页。 在这张照片中,“菱型”为位错在样品中的位置. 放大倍数为750. 材料为LiF 第十一页，共二十六页。 第二节 多晶体金属的塑性变形一、多晶体塑性变形的特点多晶体受外力作用时，各晶粒的滑移系上均受到分切应力的作用，但1。各晶粒的滑移系所受分切应力的大小不一，达到临界值的先后不一，故变形不均匀。2。因晶界及晶粒取向的影响，变形更困难。 第十二页，共二十六页。 1、不均匀的塑性变形过程 首先“开动”的是“软取向”，同时这些晶粒发生转动，而变成“硬取向”。 2、晶粒间位向差阻碍滑移进行 3、晶界阻碍位错运动 　　　多晶体的塑性变形过程 第十三页，共二十六页。 二、细晶粒钢具有优良的综合力学性能 　细晶强化 1。晶粒越细，则晶界越多，位错运动更困难，强度就越高。 Hall-Petch公式： σs =σ0 + Kd –1/22。晶粒越细，变形分散，应力集中小，裂纹不易产生和发 展，塑性和韧性就越好。 第十四页，共二十六页。 三、塑性变形对金属组织性能的影响1。对组织结构的影响 ⑴产生纤维组织 晶粒及夹杂物沿变形方向伸长及分布，使纵向力学性能大于横向。 ⑵亚结构细化 因塑性变形时的位错运动、增殖和其间复杂的交互作用，位错密度增加，产生位错缠结，使晶粒碎化成更小的亚晶粒。 第十五页，共二十六页。 ］ （３）产生形变织构 第十六页，共二十六页。 2。对力学性能的影响 ⑴加工硬化：塑性变形使金属的强度、硬度上升，塑性、韧性下降的现象。 原因：塑性变形使位错密度增大，晶粒碎化，晶格严重畸变，位错运动越来越困难。加工硬化也称位错强化。 应用：●提高金属强度。 ●使冷变形产品得到均匀