金属塑性变形的专业物理性基础

金属塑性变形的专业物理性基础思考1、什么是单晶体、多晶体？2、什么是晶界？3、滑移定义4、怎样确定滑移面和滑移方向金属塑性变形的专业物理性基础几个基本概念1、单晶体：单个的晶粒2、多晶体：有两个以上的晶粒组成。3、晶界：晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界。晶界是结构相同而取向不同晶体之间的界面。在晶界面上，原子排列从一个取向过渡到另一个取向，故晶界处原子排列处于过渡状态。4、晶界不同于晶内性质：金属塑性变形的专业物理性基础一、变形机理晶内变形1、滑移2、孪生晶间变形晶粒之间的相互转动和滑动注意：晶间变形的情况受温度的影响金属塑性变形的专业物理性基础1、滑移面和滑移方向的确定确定滑移面：原子排列密度最大的晶面确定滑移方向：原子排列密度最大的方向金属塑性变形的专业物理性基础金属的主要滑移方向、滑移面、滑移系

金属塑性变形的专业物理性基础滑移的规律和实质规律：1、滑移系多塑性好（滑移方向比滑移面更重要）2、滑移面有温度敏感性3、切应力达到临界值实质：位错的运动和增殖金属塑性变形的专业物理性基础2、孪生孪生的定义晶体在切应力的作用下，沿一定的晶面和一定的晶向均匀切变孪生的实质：

位错的运动和增殖金属塑性变形的专业物理性基础总结金属以何种方式发生塑性变形的决定因素

哪种方式所需的切应力更低规律：1、面心立方和体心立方的金属，一般情况下滑移所需切应力更小，以滑移方式塑性变形。

只有当温度较低时（100K以下），或受高速冲击载荷，金属滑移剧烈进行并受阻时，应力高度集中地地方会发生孪生变形2、密排六方金属，滑移系少，难以滑移，一般一孪生方式变形金属塑性变形的专业物理性基础（二）晶间变形晶间变形晶粒之间的相互转动和滑动注意：晶间变形的情况受温度的影响

冷态下，晶界的强度高于晶内，塑变主要是晶内变形温度适当升高时，晶间变形才更易于发生。金属塑性变形的专业物理性基础二、塑性变形的特点不同时性各晶粒变形的相互协调性变形不均匀性

晶粒之间、晶粒内部金属塑性变形的专业物理性基础金属塑性变形的专业物理性基础思考：晶粒大小对金属变形抗力和塑性的影响？金属塑性变形的专业物理性基础三、合金的塑性变形几个概念合金合金的种类合金的相结构合金的组织金属塑性变形的专业物理性基础（一）单相固溶体合金的塑性变形变形机理

位错的运动和增殖关键

异类原子的存在→阻碍位错运动相关概念固溶强化溶质气团屈服效应应变时效吕德斯带金属塑性变形的专业物理性基础应变时效示意图金属塑性变形的专业物理性基础（二）多相合金的塑性变形变形机理

位错的运动和增殖关键

第二相的存在→多相合金塑变更加复杂分类讨论1、聚合型多相合金：第二相为较强相时，合金才能得到强化。2、弥散型多相合金：细小弥散分布的微粒可以产生显著的强化作用。不可变形的第二相粒子总可以阻碍位错的运动，强化合金。可变形的第二相粒子只有尺寸恰当的时候才会起到最好的强化效果。金属塑性变形的专业物理性基础3、弥散型两相合金相关概念沉淀强化（时效强化）弥散强化金属塑性变形的专业物理性基础总结合金成分的加入会阻碍位错的运动，使金属的变形抗力增加，加工硬化率有所提高，塑性有一定的下降。合金组织的变化（单相或多相）也会影响金属的塑性。

聚合型多相合金：第二相为较强相时，合金才能得到强化。弥散型多相合金：细小弥散分布的微粒可以产生显著的强化作用。不可变形的第二相粒子总可以阻碍位错的运动，强化合金。可变形的第二相粒子只有尺寸恰当的时候才会起到最好的强化效果。金属塑性变形的专业物理性基础四、冷塑性变形对金属组织和性能的影响一、组织的变化晶粒形状的变化：趋势与金属的宏观变形一致→纤维组织晶粒内部结构的变化：层错能高的金属会产生胞状亚结构晶粒位向的改变：变形后的晶粒取向趋于一致→各向异性（变形织构、“制耳”

织构板材沿轧制方向和垂直轧制方向变形率40%，与轧制方向成±45°方向变形率可达75%）金属塑性变形的专业物理性基础金属塑性变形的专业物理性基础二、性能的变化（力学性能）

加工硬化成因：位错交互作用，难以运动应用：强化（奥氏体钢）避免：多次塑性加工中加入退火工序金属塑性变形的专业物理性基础第二节金属热态下的塑性变形热塑性变形：再结晶温度以上进行的塑性变形一、塑性变形时的软化过程1、动态回复、动态再结晶2、静态回复、静态再结晶、亚动态再结晶3、回复与再结晶的应用金属塑性变形的专业物理性基础二、热塑性变形的机理晶内滑移晶内孪生晶界滑移扩散蠕变金属塑性变形的专业物理性基础三、双相合金热塑性变形的特点P275个要点1、弥散型双相合金，影响基体塑性和再结晶情况。2、聚合型双相合金，两相形核几率不同，热变形时产生较大内应力和不均匀流动。3、变形程度较大时，脆性相会被打碎4、热变形时，温度高、变形速度低易于导致第二相粗大5、第二相熔点较低分布于晶界时，会发生热脆金属塑性变形的专业物理性基础四、热塑性变形对金属组织和性能的影响1、改善晶粒变形温度高、应变速率低、变形程度过小时，回复与再结晶后的晶粒容易粗大化合金元素的加入会增加形核几率、阻碍晶界迁移，从而细化再结晶晶粒热变形不均匀导致再结晶晶粒大小不均，易出现局部粗晶现象变形程度过大且温度很高时，会出现再结晶晶粒的吞并长大（二次再结晶）金属塑性变形的专业物理性基础锻造温度区间的制定金属塑性变形的专业物理性基础2、锻合内部缺陷3、打碎并改善碳化物和非金属夹杂物在钢中的分布4、形成纤维组织5、改善偏析金属塑性变形的专业物理性基础塑性变形过程中晶粒的变化金属塑性变形的专业物理性基础第三节金属的超塑性变形一、超塑性的概念和种类概念：金属和合金具有的超常的均匀变形能力。大伸长率、无颈缩、低流动应力、易成形、无加工硬化种类：细晶超塑性：在一定的恒温下，在应变速率和晶粒度都满足要求的条件下所呈现出的超塑性。相变超塑性：具有相变或同素异构转变的金属，在其转变温度附近以一定的频率反复加热、冷却。在外力的作用下所呈现出的超塑性。金属塑性变形的专业物理性基础二、细晶超塑性变形的力学特征无加工硬化金属塑性变形的专业物理性基础三、影响细晶超塑性的主要因素应变速率应变速率远远低于常规应变速率，受晶粒大小和变形温度的影响蠕变超塑性变形常规变形变形温度

250~270℃组织的影响超细等轴、双相及稳定的晶粒金属塑性变形的专业物理性基础四、超塑性变形时组织的变化和对力学性能的影响组织变化晶粒长大、等轴度不变，无明显的位错运动痕迹，有晶界滑移的痕迹力学性能的影响无织构，不产生各向异性，无残余应力个别材料超塑变形（压缩）时会出现加工软化现象金属塑性变形的专业物理性基础相变超塑性关键具有相变或同素异构转变应用铁的同素异构转变→弯曲铸铁金属塑性变形的专业物理性基础五、超塑性变形机理A-V机理晶界滑移+扩散蠕变金属塑性变形的专业物理性基础第四节金属在塑性加工过程中的表现一、塑性基本概念和指标塑性：金属在外力的作用下，能稳定的发生永久变形而不破坏其完整性的能力。塑性指标拉伸试验墩粗试验扭转试验模拟实际塑性加工过程的试验方法（轧制、拉深、弯曲、胀形）金属塑性变形的专业物理性基础二、金属化学成分和组织对塑性的影响（一）化学成分的影响1、碳钢中的碳和杂质元素的影响碳磷硫氮氢氧金属塑性变形的专业物理性基础2、合金元素对钢的塑性的影响合金元素的加入，会使钢的塑性降低、变形抗力提高原因见课本p43金属塑性变形的专业物理性基础（二）组织的影响1、相组成的影响单相组织（纯金属或固溶体）比多相组织塑性好2、晶粒度的影响细晶粒比粗晶粒组织有更好的塑性3、铸造组织的影响铸造组织会使金属的塑性下降金属塑性变形的专业物理性基础三、变形温度对金属塑性的影响

金属塑性变形的专业物理性基础金属塑性变形的专业物理性基础四、应变速率对金属塑性的影响1、热效应和温度效应热效应的影响因素2、应变速率对塑性的影响真实应力温度效应回复再结晶3、基本结论见课本49页

在极高的应变速率下，金属的变形行为更为复杂，变形机理尚无明确结论。金属塑性变形的专业物理性基础五、变形力学条件对金属塑性的影响应力状态三向压缩的受力状态有利于金属塑性的提高应变状态压缩应变有利于金属塑性的发挥，拉伸应变对塑性不利两向拉伸一向压缩＜一拉一压＜两压一拉金属塑性变形的专业物理性基础六、其他因素对金属塑性的影响1、不连续变形的影响2、坯料尺