第三章金属的塑性变形和加工硬化.pptVIP

应力一应变曲线的另一特点是，体心立方金属的明显屈服效应、动态形变时效现象。原因是晶界附近最容易偏析杂质原子，由于溶质原子特别是间隙原子与位错的相互作用强烈，柯垂尔气团对位错的钉扎很牢，应力一应变曲线出现屈服效应现象。当温度从室温上升时，出现动态形变时效，上下屈服点反复出现，这种现象称为波特纹一李一沙特里效应。

图3.9钢的动态应变时效第30页，共52页，星期日，2025年，2月5日2.变形温度与应变速率的影响温度对加工硬化有很大的影响。温度升高，硬化系数降低，对应于一定变形程度的屈服应力值也减小。其原因：1）随温度升高，可能开动新的滑移系统；2）随着温度升高，可在变形过程中出现回复和再结晶的现象；3）随着温度升高，可能出现新的塑性变形机理。第31页，共52页，星期日，2025年，2月5日体心立方晶体对温度的敏感性尤为突出。在低温下，屈服应力上升是特别突出的。原因是：1）体心立方晶体的点阵阻力对温度的依赖性更明显，而由于体心立方晶体的位错宽度较窄，其点阵阻力对屈服强度有重要作用。2）体心立方晶体中的位错与溶质原子特别是间隙原子的相互作用强烈。在低温下，体心立方晶体的屈服应力值很高，很容易发生脆性断裂，即体心立方晶体具有低温脆性。此外，体心立方晶体的屈服效应现象显著，存在着动态形变时效温度区间。第32页，共52页，星期日，2025年，2月5日应变速率对加工硬化的影响具有双重性，包含温度和时间两个方面的因素：由于应变速率升高，软化机理来不及进行而引起屈服应力升高的应变速率效应；在变形过程中由于应变速率很高(如同绝热过程中形变热来不及散失)，塑性功转化成形变热而提高了变形物体温度，产生使屈服应力降低的温度效应，规律较复杂。应变速率对加工硬化的影响用屈服应力相对提高值(提高单位应变速率时，屈服应力增量与原始屈服应力值之比)表示，称为速率效应。第33页，共52页，星期日，2025年，2月5日图3.10温度对速率效应的影响高温区(完全软化区)应变速率效应影响最大。在这个温度区间，塑性变形机理基本是扩散机理、晶间滑动机理。过渡区的应变速率效应居中。在这个温度区有回复和再结晶软化机理作用。低温区效应影响最小，在此温度区间起控制作用的变形机理为切变机理。第34页，共52页，星期日，2025年，2月5日3.3加工硬化理论温度和应变速率对流变应力的影响许多金属晶体其流变应力随着温度的升高和应变速率的减小而降低，但当温度升高至某一数值时，其流变应力就不再改变（如果不考虑切变模量受温度影响的话，流变应力是一个恒定值）。第35页，共52页，星期日，2025年，2月5日Seeger把流变应力分为两部分：?前一部分是与温度有关的流变应力分量，后一部分是与温度无关的流变应力分量。这两项取决于位错运动的障碍，如果是长程障碍，流变应力则主要取决于后一部分，反之，则受前一部分控制。加工硬化的各种机制应该说明流变应力两个分量的来源及其相对贡献。第36页，共52页，星期日，2025年，2月5日1、位错塞积理论该理论以Seeger理论为代表，后来由Friedel和Hirsch等人修正完善。Seeger认为：加工硬化主要来自主滑移系统上平行位错间的弹性交互作用，或者是因为位错反应生成L-C不动位错，构成位错运动的障碍，使位错堆积在障碍前面，形成了长程内应力而造成的。Seeger的硬化理论主要建立在对表面滑移线观察的实验基础之上。第37页，共52页，星期日，2025年，2月5日第1页，共52页，星期日，2025年，2月5日首先来分析纯金属单晶体的塑性变形过程图3.1典型金属的应力-应变曲线在各种结构的金属中，面心立方金属的硬化机理研究得比较深入，下面重点以FCC金属为例加以说明。第2页，共52页，星期日，2025年，2月5日一、FCC晶格单晶体的塑形变形

1、应力一应变曲线图3.2面心立方单晶体典型的应力-应变曲线第3页，共52页，星期日，2025年，2月5日典型曲线的三个阶段特征：第一阶段特征：1）加工硬化率（?Ⅰ）很低；2）滑移线细而长且均匀分布；3）加工硬化速率对晶体位向和杂质十分敏感；4）滑移线上的位错数可以很大；5）三类晶体结构中，没有螺位错存在，这可能是由于在相邻滑移面上两个异号螺位错相遇时，由于交滑移而湮灭了。只有在层错能低的合金（如Cu-10%Al）中才可以看到螺位错。