第2章 塑性变形与断裂.pdf

第二章 塑性变形与断裂 Jiangsu University School of Material Science and Engineering [Physical Metallurgy] §2-1 概述 一、 塑性变形的作用 1. 一个金属材料在设计中使用得愈有效，其工作应力 愈接近弹性行为的极限，那么对于其在“超过弹性”应 力范围后的行为的知识—塑性变形就愈重要。 2. 在所有锻造的金属上进行的成形操作中涉及到金属 的塑性变形，无论是高温锻造还是冷成型操作都与塑 性变形有密切关系。 3.在受到高于弹性范围的应力时，合金的行为可分为 以下几种 [Physical Metallurgy] 实际上，严格的将塑性现象和断裂现象分开是 困难的。只有少数几个工业合金在断裂前不预先产 生某些塑性变形。 [Physical Metallurgy] 4 为了某些目的，通常总应变的试验测定中需要把 很小的弹性应变分量与滞弹性应变分量区分出来。 这种区分见图4.2 。 5 剩余应变不都是永久的塑性变形，因为一部分剩 余应变及滞弹性应变在卸载后会逐渐消失。 [Physical Metallurgy] [Physical Metallurgy] 二 、塑性变形的研究方法 为全面理解塑像变形，将应用两种方法。 1 位错理论 位错理论解释产生塑性变形的机理，并描述伴随着 变形的结构变化。 2 连续介质力学 连续介质力学用经验常数来描述诸如轧制或挤压等 工艺成型过程。 [Physical Metallurgy] §2-2 单晶体的变形 一 临界分切应力 1 临界分切应力概念 （1） 常温下，单晶体最易于通过位错沿着一组 平行滑移面的滑移而变形，然而，滑移只在那 些特殊的滑移系上，并且只是在切应力达到某 一最小应力 τ0 。即临界应力时才会发生。 [Physical Metallurgy] （2 ） 临界分切应力的概念可借助于图4.3 来阐明 若一个载面为A 的圆柱体形晶体受到轴向力F的作 用，则只是这个力沿滑移方向的分力在推动位错中才是 有效的。这一分力为FCOS λ，若将此力除以滑移面的 面积A/cos Ф ，即得到相应的切应力，因而 τ= F/Acos λcos Ф= σcos λsinx 式中 σ=F/A 是拉应力 x=90 °- Ф 在某一指定金属中，当τ到一定的临界值τ。时，产生 变形。 [Physical Metallurgy] [Physical Metallurgy] 2.具有代表性的临界分切应力 （1）具有代表性的临界分切应力数值见表4.1，对于某 一指定的基础金属，τ。的数值受到固溶合金化的影 响，如银-金系的数据所示。 （2 ）对于某一指定的滑移系，升高温度使τ。稍有减 少。 （3 ）在某些金属中，提高温度的重要作用是激活了附 加的滑移系。 [Physical Metallurgy] [Physical Metallurgy] 二﹑复滑移 1. 在一次滑移进行到一定程度后，式（4.1 ）中 的几何因素可能改变到足以