第五章金属材料的塑性变形

第五章金属材料的塑性变形

第一节单晶体的塑性变形一、滑移目前一页\总数二十六页\编于七点其特征是：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。目前二页\总数二十六页\编于七点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目前三页\总数二十六页\编于七点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目前四页\总数二十六页\编于七点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。目前五页\总数二十六页\编于七点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因子目前六页\总数二十六页\编于七点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。实验证明目前七页\总数二十六页\编于七点二、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

Cu6272MPa0.98MPa

Ag4410MPa0.588Mpa

Zn4704Mpa0.921Mpa

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。目前八页\总数二十六页\编于七点30年代，英国物理学家Tayler目前九页\总数二十六页\编于七点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。

目前十页\总数二十六页\编于七点在这张照片中,“菱型”为位错在样品中的位置.放大倍数为750.材料为LiF目前十一页\总数二十六页\编于七点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。

目前十二页\总数二十六页\编于七点

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目前十三页\总数二十六页\编于七点二、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

–1/2

2。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。

目前十四页\总数二十六页\编于七点三、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。

目前十五页\总数二十六页\编于七点］（３）产生形变织构目前十六页\总数二十六页\编于七点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的变形。⑵因变形不均匀，残留内应力，易变形开裂，且耐蚀性下降。目前十七页\总数二十六页\编于七点塑性变形对性能的影响：目前十八页\总数二十六页\编于七点

第三节塑性变形后金属在加热时的变化一、塑性变形后金属的状态

塑性变形后金属加工硬化且有内应力残留，处于不稳定状态。加热促使原子运动，使以下转变得以进行。二、塑性变形后金属加热时的组织性能变化按加热温度的不同，可分为三个阶段：回复、再结晶、晶粒长大目前十九页\总数二十六页\编于七点1、再结晶温度：T=0.4Tm再结晶过程中显微组织的变化目前二十页\总数二十六页\编于七点再结晶过程中显微组织的变化冷加工(35%变形)后晶粒580C加热3秒钟后出现非常细小的晶粒目前二十一页\总数二十六页\编于七点再结晶过程中显微组织的变化580C加热4秒后,部分变形区域的晶体被再结晶晶粒取代580C加热8秒后,再结晶晶粒全部取代了变形晶粒目前二十二页\总数二十六页\编于七点再结晶过程中显微组织的变化580C加热15分后,晶粒长大700C加热10分后,晶粒变的粗大目前二十三页\总数二十六页\编于七点再结晶过程中显微组织的变化铝合金板材经过85%的冷加工并加热后的组织，(a)85%冷加工的组织；(b)在302℃1小时的组织，此时可见组织中开始再结晶；(c)316℃加热1小时的组织，可见再结晶的晶粒及未发生再结晶的晶粒。（a）(b)(c)目前二十四页\总数二十六页\编于七点1。回复阶段：在再结晶温度（T再一般大于0.4Tm

）以下的温度。只发生晶格内部的变化，变形晶粒外形不变，加工硬化保留，但内应力下降。应用：去应力退火，用于去除冷塑性变形后的残留应力。2。再结晶阶段：在再结晶温度（T再）以上的