2.金属塑性变形的物理本质.pptVIP

２．变形有先后在外力作用下，软取向的晶粒或σs低的晶粒首先发生变形。３．变形协调性①所有晶粒都要参加变形。②至少需要五个独立的滑移系。４．变形抗力增加①克服位错在晶内移动的阻力。②克服位错在晶界移动的阻力。③变形不均匀，产生附加应力，变形抗力增加。推论：晶粒细，晶界占的比重大，变形抗力大。Hall-Petch公式：σ＝σ０＋K·d-1/2晶粒细化，可获得强度和塑性都较高的材料。二．多晶体变形机理１．滑移、孪生机理２．晶粒的转动和移动３．溶解－沉积机理４．空位－扩散机理５．粘滞性流动机理（非晶机构）2.3塑性变形时的屈服一．屈服效应屈服——材料由弹性状态进入塑性状态，开始塑性变形。１．屈服极限——开始塑性变形时，作用在物体截面上的最低应力。用σs表示。对于单晶体：σs＝τk／cosλ·cosφ对于多晶体:真实定义σs很困难２．屈服效应①概念在拉伸的σ－ε曲线上，有明显的上、下屈服点及屈服平台的现象。②产生原因间隙原子（C、N）与位错发生交互作用的结果“柯氏气团”，对位错起“钉扎”作用。1脱离“柯氏气团”前后的应力相当于曲线上的上、下屈服点。二．吕德斯带１．概念——由许多已经屈服的晶粒所构成的一个塑性变形区。21２．形成分三个阶段(a)成核阶段(b)成长阶段(c)传播阶段σs上——吕德斯带的成核应力σs下——吕德斯带的传播应力３．后果使工件表面粗糙不平。三．形变时效１．概念——具有明显屈服效应的金属，在变形后于室温长期仃留或短时加热保温，引起屈服应力升高并出现明显屈服点的现象。２．产生原因因为长期仃留，溶质原子通过扩散又重新聚集到位错线周围，形成了“柯氏气团”。３．后果变形抗力↑，设备磨损↑，能耗↑。工件表面粗糙不平。四．防止吕德斯带和形变时效的措施１.加入Nb、V、Ti元素，形成C、N化合物，使间隙原子↓２．湿氢气氛保护退火，还原作用生成CH4↑、NH3↑３．变形后，低温仃留，不利于C、N原子形成“柯氏气团”。４．进行预变形对于深冲钢板，冲压前先进行微量的变形（1～2％），使屈服点消除。2.4塑性变形中的硬化一．加工硬化的概念１．定义——在变形过程中，随着ε↑，材料所有的强度指标均提高，而塑性指标均下降，并伴有物理－化学变化的综合现象。２．本质位错线周围产生弹性应变和应力场。二位错线应力场的相互作用力σ与相互间的距离r有关。σ∝Gb/rr↓，σ↑随ε↑，位错不断增殖，位错密度ρ↑r↓σ↑位错间相互干扰作用增强，位错移动阻力↑，硬化↑，塑性↓。３．意义①改善材料性能，使强度↑。②使材料变形均匀。③保障零部件的安全使用。④能耗↑，磨损↑，变形抗力↑，塑性↓。二．加工硬化曲线（应力－应变曲线）１．单晶体的加工硬化曲线（以面心立方晶体为例）曲线分三段曲线的斜率：加工硬化程度加工硬化率Ⅰ易滑移阶段