金属及合金的形变

金属学与热处理,第六章金属及合金的形变,冶金工程学院SchoolofmetallurgicalEngineering,学院：冶金工程学院教师：邵明增,为处理实际形变问题提供参考，为改进加工工艺和提高加工质量提供依据。揭示金属材料的范性和强度的实质，探索强化金属材料的方法和途径；,第一节应力与应变应力与应变第二节弹性形变第三节范性形变的第四节单晶体的滑移第五节孪生及扭折孪生及扭折第六节多晶体的范性第七节范性形变后结构、组织和性能,主要内容,第1节应力与应变,第1节应力与应变,二、工程应力-应变曲线工程应力：工程应变：拉伸实验测量值：,A0试样原始截面积L0试样原始长度P作用力、载荷L拉伸试样的长度Af断裂处试样的横截面积Lf断裂时试样的标距长度,第1节应力与应变,第1节应力与应变,第1节应力与应变,第2节弹性变形,第2节弹性变形,第3节塑性变形现象,一、塑性变形的宏观特征,二、塑性形变在显微组织中的反映1.晶粒外形的变化晶粒外形变化趋势大体上与工件宏观流变的趋势相符合：各晶粒各自独立又相互协调地形变：2.晶粒内部的变化滑移带孪生带一系列线条状的或带状的组织特征形变带波纹状枣核状,第3节塑性变形现象,第4节单晶体的滑移,滑移是晶体的两部分之间沿着一定的晶面（滑移面）和一定晶向（滑移方向）而发生的一种相对切变。,这种切变既不改变晶体的点阵类型，也不影响晶体的取向，只是在晶体表面出现了一系列的台阶状的痕迹。,一、滑移机理,晶体滑移的元过程位错的运动位错的运动位错沿某一晶面逐点扫过晶体时，晶体的两部分也就沿这个晶面逐步发生了滑移。,导致：实理实际金属强度远小于理想结构金属强度。,第4节单晶体的滑移,刃型位错线运动的方向是和滑移方向相平行。,螺型位错线运动的方向是和滑移方向相垂直。,第4节单晶体的滑移,二、晶体的滑移面和滑移方向,滑移面：晶体的滑移大多优先发生在原子密度最大的面上。滑移方向：滑移易于优先沿原子线密度最大的晶向进行。,滑移面：晶体的滑移大多优先发生在原子密度最大的面上。滑移方向：滑移易于优先沿原子线密度最大的晶向进行。,第4节单晶体的滑移,三、滑移系,第4节单晶体的滑移,体心立方晶体,第4节单晶体的滑移,密集六方晶体,第4节单晶体的滑移,四、滑移的临界分切应力,第4节单晶体的滑移,第4节单晶体的滑移,如果角度一定，当=45时，最大，达到最大值。=45最有利于滑移，称为软取向；=90o根本无法滑移，称为硬取向。或12个常见滑移系（共48个）密集六方晶体一般有3个常见滑移系,第6节多晶体的塑性变形,二、晶界在形变中的作用1.晶界的切变对形变直接贡献2.晶界的协调作用一方面要抑制那些易于形变的晶粒进行形变；另一方面促进那些不利于形变的晶粒进行形变。3.晶界对形变的阻碍作用始终占主导地位。,第6节多晶体的塑性变形,在晶粒中心部位形变较大，而晶界附近形变较小，晶界对形变的抗力大。形变量最低处不在晶界上，而是偏在形变量较小的那个晶粒一侧，体现了晶界对形变的协调作用。,第6节多晶体的塑性变形,三、晶粒大小对形变的影响,霍尔佩齐公式,霍尔佩齐公式,第6节多晶体的塑性变形,在多晶体中，屈服强度是与滑移由一个晶粒转移到另一个晶粒紧密相关的。晶粒越大，晶界处位错塞积群中的位错数越多，由此引起的附加应力越大，屈服强度越低。2.晶粒细的材料不但屈服强度高，而且范性和韧性也高：晶粒尺寸大时，形变受晶界影响的区域小，晶内和晶界形变量相差大；晶粒越细，形变的不均匀性越小，引起的应力集中也越小，开裂的机会相应地减少。,第6节多晶体的塑性变形,四、晶粒转动与形变织构多晶体在单向受力条件下形变时，各作用滑移系都有转向与力轴平行（拉伸时）或垂直（压缩时）的总趋势。,形变织构：当形变程度相当大时，多晶体会出现择尤取向，产生即大部分（或相当一部分）晶粒之间至少有一个晶向相互平行或接近平行。,形变织构：当形变程度相当大时，多晶体会出现择尤取向，产生即大部分（或相当一部分）晶粒之间至少有一个晶向相互平行或接近平行。,第6节多晶体的塑性变形,五、多相合金的形变特点,在复相合金的形变过程中，不同种的晶粒之间、每一晶粒的中心与边缘之间，形变差异更大，内应力增大，开裂机会增多，范性下降。第二相为脆性相时，合金的范性受相的相对量的影响：原始裂纹总是易于提前在脆性相一侧，或在相界上产生。受第二相的分布状况影响：粒状均匀分布，影响小；连续膜状（网状）沿晶界分布，影响大；断续沿晶界分布或片层状在晶内分布，影响中等。,第6节多晶体的塑性变形,第6节多晶体的塑性变形,第6节多晶体的塑性变形,第