《塑性应变对金属》课件

塑性应变对金属的影响by塑性应变的概念定义塑性应变是指金属材料在受到外力作用后，超过弹性极限，发生永久变形后，即使外力消失，变形也无法恢复的应变。特点塑性应变是不可逆的，一旦发生，金属的内部结构就会发生改变，从而影响其性能。塑性应变的特征不可恢复性塑性应变发生后，材料不会恢复到原始形状。永久性塑性应变是永久性的，无法通过卸载来消除。与应力相关塑性应变的发生需要超过材料的屈服强度。塑性应变的测量方法1拉伸试验测定材料在拉伸载荷下的伸长率，从而计算塑性应变。2硬度试验测量材料抵抗压痕的程度，并将其与塑性应变相关联。3扭转试验通过扭转载荷测定材料的扭转角度，间接推算塑性应变。4微观结构分析利用显微镜观察金属内部的微观结构变化，比如晶粒尺寸、位错密度等，来推断塑性应变的大小。塑性应变与工艺性能的关系塑性应变可以提高金属的强度和硬度，但这也会降低其延展性和韧性。过度的塑性应变会使金属变得脆性，容易断裂。塑性应变可以影响金属的加工性能，例如弯曲、拉伸和冲压等。金属的加工强化机理位错运动塑性变形过程中，位错发生滑移，使晶体发生形变，消耗能量。晶界阻碍位错运动遇到晶界，产生堆积，阻碍位错进一步运动。第二相析出第二相析出物阻碍位错运动，提高金属强度。加工硬化的实验现象在金属材料中，加工硬化是指由于塑性变形而导致金属材料的强度、硬度等力学性能提高的现象。加工硬化的实验现象主要包括以下几个方面：拉伸强度、屈服强度和硬度增加塑性降低韧性降低抗疲劳强度提高加工硬化的理论解释位错理论加工硬化主要是由于金属内部位错密度的增加导致的。位错是晶体结构中的缺陷，它们会阻碍位错的运动，从而提高金属的强度和硬度。应变硬化塑性变形过程中，金属内部的位错密度会逐渐增加，导致材料的屈服强度和抗拉强度上升，这种现象被称为应变硬化。晶粒尺寸效应晶粒尺寸越小，位错运动的阻力越大，加工硬化程度越高。这是因为晶界会阻碍位错的运动，从而提高材料的强度和硬度。热处理对加工硬化的影响1退火退火可以降低金属的硬度和强度，并改善其延展性。2正火正火可以细化晶粒，提高金属的强度和硬度。3淬火淬火可以使金属快速冷却，提高其硬度和强度。4回火回火可以降低淬火后的硬度和脆性，提高其韧性。纯金属的加工硬化位错增殖塑性变形过程中，位错密度增加，阻碍位错运动。晶粒细化加工过程中晶粒尺寸减小，晶界面积增加，阻碍位错运动。应变硬化位错之间的相互作用，形成位错缠结，提高材料强度。合金的加工硬化固溶强化合金元素溶解在基体金属中，形成固溶体，提高材料的强度和硬度。第二相强化在合金中加入第二相粒子，阻碍位错运动，提高材料的强度和硬度。晶粒尺寸强化通过细化晶粒尺寸，提高材料的强度和硬度。塑性应变与晶粒尺度1晶粒细化塑性变形会导致晶粒细化，提高材料强度和韧性。2晶粒长大高温下塑性变形会导致晶粒长大，降低材料强度和韧性。塑性应变与位错密度随着塑性应变的增加，位错密度也会增加。塑性应变与晶粒定向塑性应变晶粒定向塑性应变会改变金属的晶粒方向。晶粒的定向影响金属的力学性能。例如，拉伸会使晶粒沿拉伸方向定向。定向后的晶粒更容易在特定方向上变形。塑性应变与相变1马氏体相变2贝氏体相变3奥氏体相变塑性应变与显微组织晶粒尺寸塑性应变会导致晶粒尺寸变小，因为塑性变形会产生新的晶界。位错密度塑性应变会导致位错密度增加，因为塑性变形会产生新的位错。塑性应变与力学性能性能影响强度塑性应变增加，强度提高硬度塑性应变增加，硬度提高韧性塑性应变增加，韧性降低塑性应变与断裂韧性塑性应变断裂韧性增加提高减少降低塑性应变与疲劳寿命2寿命减少塑性应变可降低金属疲劳寿命。3应力集中应变硬化导致应力集中，加速裂纹扩展。1微观结构塑性应变改变微观结构，影响疲劳裂纹萌生。塑性应变与腐蚀性应力腐蚀塑性应变会导致金属内部产生应力集中，为腐蚀提供更容易的途径。腐蚀速率塑性应变会加速腐蚀速率，因为应力集中会使金属更容易被腐蚀介质攻击。塑性应变与应力腐蚀应力腐蚀在腐蚀性环境中，金属材料在拉伸应力作用下发生的一种破坏现象。塑性应变的影响塑性应变会改变金属的微观结构，增加应力集中，降低断裂韧性，加速应力腐蚀的发生。塑性应变与氢致脆氢致脆化是指金属材料在氢气或含氢环境中发生脆化现象，导致强度和塑性下降，甚至发生脆性断裂。塑性应变会增加金属材料内部的缺陷，如空位、位错等，这些缺陷会更容易吸附氢原子，从而促进氢致脆化的发生。塑性应变与辐照脆化1辐照会产生缺陷，影响力学性能2塑性应变会影响辐照脆化程度3材料在辐照环境下更易脆化塑性应变与动态析出动态析出塑性应变在金属材料变形过程中发生的析出促进析出过程的发生改变材料的力学性能提高材料的强度和硬度塑性应变与动态再结晶动态再结晶是指在变形过程中或变形后高温条件下，金属材料发生再结晶而产生新的晶粒的现象。塑性应变对动态再结晶的影响很大。塑性应变越大，动态再结晶发生的温度越低。塑性应变与动态恢复1降低硬度动态恢复导致金属的硬度和强度降低。2改善延展性提高塑性和韧性，使其更易于加工。3稳定组织抑制动态再结晶，稳定金属的显微组织。塑性应变在金属成型中的应用塑性变形金属成型利用塑性变形改变金属的形状，例如拉伸、弯曲、冲压等。加工工艺塑性应变影响金属的加工工艺，例如成型性、韧性、强度等，影响成型产品的质量。应用领域金属成型广泛应用于汽车制造、航空航天、电子产品等领域，满足多样化的产品需求。塑性应变在焊接中的应用焊接过程中，金属材料受到热影响，产生塑性变形。塑性应变影响焊接接头的力学性能和微观结构。控制塑性应变可以优化焊接工艺，提高接头强度和抗裂性。塑性应变在热处理中的应用塑性应变可以影响热处理效果。塑性应变可以改变金属的显微组织。塑性应变可以改善金属的性能。塑性应变在表面工程中的应用表面强化塑性应变可以用于增强金属表面的硬度、耐磨性和疲劳强度。表面改性塑性应变可以改变金属表面的化学组成和显微组织，从而提高其耐腐蚀性和抗氧化性。表面涂层塑性应变可