塑性變形講解課件

第六章塑性變形本章介紹的內(nèi)容：由簡(jiǎn)單到復(fù)雜單晶體塑性變形單相多晶體塑性變形合金塑性變形塑性變形組織及性能多相機(jī)理1第六章塑性變形本章介紹的內(nèi)容：由簡(jiǎn)單到復(fù)雜單晶體塑性變形一工程應(yīng)力應(yīng)變曲線拉伸試驗(yàn)基本過(guò)程：將GB6397-86制作的標(biāo)準(zhǔn)試樣（長(zhǎng)試樣l＝10d和短試樣l=5d）放在拉伸試驗(yàn)機(jī)上緩慢拉伸，試樣在載荷P下緩慢伸長(zhǎng)，直至斷裂。得到工程應(yīng)力－應(yīng)變曲線。第一節(jié)金屬的應(yīng)力應(yīng)變曲線2一工程應(yīng)力應(yīng)變曲線第一節(jié)金屬的應(yīng)力應(yīng)變曲線2典型的應(yīng)力應(yīng)變－曲線3典型的應(yīng)力應(yīng)變－曲線344彈性：即材料承受最大彈性變形時(shí)的應(yīng)力。指標(biāo)為彈性極限e。剛度：材料受力時(shí)抵抗彈性變形的能力。指標(biāo)為彈性模量E：

彈性模量的大小主要取決于材料的本性，除隨溫度升高而逐漸降低外，其他強(qiáng)化材料的手段如熱處理、冷熱加工、合金化等對(duì)彈性模量的影響很小?？梢酝ㄟ^(guò)增加橫截面積或改變截面形狀來(lái)提高零件的剛度。5彈性：即材料承受最大彈性變形時(shí)的應(yīng)力。指標(biāo)為彈性極限e。彈強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。屈服強(qiáng)度s：材料發(fā)生微量塑性變形時(shí)的應(yīng)力值。條件屈服強(qiáng)度0.2：殘余變形量為0.2%時(shí)的應(yīng)力值?？估瓘?qiáng)度b：材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力值。0.26強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。條件屈服強(qiáng)度0塑性：材料受力破壞前可承受最大塑性變形的能力。指標(biāo)為：斷面收縮率：拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象伸長(zhǎng)率：拉伸前斷裂后7塑性：材料受力破壞前可承受最大塑性變形的能力。指標(biāo)為：斷面二真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線真實(shí)應(yīng)力應(yīng)是瞬時(shí)載荷P與瞬時(shí)面積F之比真應(yīng)變e應(yīng)是瞬時(shí)伸長(zhǎng)量除以瞬時(shí)長(zhǎng)度，即8二真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線真實(shí)應(yīng)力應(yīng)是瞬時(shí)載荷P與瞬時(shí)面積F之比8均勻塑性變形階段的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線，稱為流變曲線：N形變強(qiáng)化指數(shù)，值越大，變形時(shí)的強(qiáng)化效果越明顯9均勻塑性變形階段的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線，稱為流變曲線：N形變第二節(jié)單晶體的塑性變形常溫下塑性變形的主要方式：滑移、孿生、扭折。一滑移1滑移現(xiàn)象定義：在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿著一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）產(chǎn)生相對(duì)位移。10第二節(jié)單晶體的塑性變形常溫下塑性變形的主要方式：滑移、孿特點(diǎn)：晶體結(jié)構(gòu)類型并未改變?；频慕M織形態(tài)：光鏡下：滑移帶（無(wú)重現(xiàn)性）電境下：滑移線。顯微組織特點(diǎn)：拋光后可能看不見(jiàn)。11特點(diǎn)：晶體結(jié)構(gòu)類型并未改變。1112122滑移系滑移是沿著特定的晶面和晶向進(jìn)行的。滑移面（密排面）滑移方向(密排方向)滑移系：一個(gè)滑移面和其上的一個(gè)滑移方向組成一個(gè)滑移系132滑移系13每一種晶格類型的金屬都具有特定的滑移系。滑移系的多少在一定程度上決定了金屬塑性的好壞。滑移系的個(gè)數(shù):(滑移面?zhèn)€數(shù)）×（每個(gè)面上所具有的滑移方向的個(gè)數(shù)）14每一種晶格類型的金屬都具有特定的滑移系?；葡档亩嗌僭谝欢ǔ?a)示意圖(b)晶體外表面的滑移痕跡

單晶體的滑移15(a)示意圖(b)晶體外在其他條件相同時(shí)，金屬塑性的好壞不只取決于滑移系的多少，還與滑移面原子密排程度及滑移方向的數(shù)目等因素有關(guān)晶體結(jié)構(gòu)滑移面滑移方向滑移系數(shù)目常見(jiàn)金屬面心立方{111}×4<110>×312Cu,Al,Ni,Au

{110}×6×212Fe,W,Mo體心立方{121}×12<111>×112Fe,W

{123}×24×124Fe

{0001}×1×33Mg,Zn,Ti{1010}<1120>3Mg,Zr,Ti

{1011}

6Mg,Ti16在其他條件相同時(shí)，金屬塑性的好壞不只取決于滑移系的多少，還與171718183臨界分切應(yīng)力滑移是在切應(yīng)力作用下發(fā)生的滑移發(fā)生的力學(xué)條件：當(dāng)外力P一定時(shí)，作用于滑移系上的分切應(yīng)力與晶體受力的位向有關(guān)。193臨界分切應(yīng)力當(dāng)外力P一定時(shí)，作用于滑移系上的分切應(yīng)力與晶當(dāng)外加應(yīng)力等于屈服強(qiáng)度時(shí)：宏觀上：晶體出現(xiàn)塑性變形。微觀上：晶體開(kāi)始滑移。此時(shí)滑移方向上的分切應(yīng)力達(dá)到臨界值，稱為臨界分切應(yīng)力。τk：在滑移面上沿滑移方面開(kāi)始滑移的最小分切應(yīng)力。

20當(dāng)外加應(yīng)力等于屈服強(qiáng)度時(shí)：20m稱為取向因子，或稱施密特因子（Schmid）。m與塑性變形：m越大，越有利于滑移。軟取向、硬取向τk的特點(diǎn)：1)臨界分切應(yīng)力的大小主要取決于金屬的本性，與外力無(wú)關(guān)。當(dāng)條件一定時(shí)，各種晶體的臨界分切應(yīng)力各有其定值2)是一個(gè)組織敏感參數(shù)。

21m稱為取向因子，或稱施密特因子（Schmid）。214滑移時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)1）位向和晶面的變化滑移過(guò)程中，滑移面和滑移方向的轉(zhuǎn)動(dòng)必然導(dǎo)致取向因子的改變。2）取向因子的變化幾何硬化幾何軟化224滑移時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)225多滑移1）單滑移：只有一組滑移系處于最有利的取向（m最大）時(shí)，分切應(yīng)力最大，便進(jìn)行單系滑移。2）多滑移：在多個(gè)（>2）滑移系上同時(shí)或交替進(jìn)行的滑移。發(fā)生多滑移時(shí)會(huì)出現(xiàn)幾組交叉的滑移帶。3）交滑移交滑移：晶體在兩個(gè)或多個(gè)不同滑移面上沿同一滑移方向進(jìn)行的滑移。235多滑移23多滑移24多滑移24交滑移25交滑移25交滑移和多滑移的區(qū)別：多滑移是由完全不同的兩個(gè)滑移系分別或交替進(jìn)行滑移；交滑移是由具有同一滑移方向的兩個(gè)或多個(gè)滑移系同時(shí)啟動(dòng)而進(jìn)行發(fā)生多滑移時(shí)會(huì)出現(xiàn)幾組交叉的滑移帶；發(fā)生交滑移時(shí)會(huì)出現(xiàn)曲折或波紋狀的滑移帶。交滑移必須是純螺型位錯(cuò)，因其滑移面不受限制?？梢酝瑫r(shí)進(jìn)行共向滑移。26交滑移和多滑移的區(qū)別：26多腳蟲的爬行6滑移的位錯(cuò)機(jī)制

把滑移設(shè)想為剛性整體滑動(dòng)所需的理論臨界切應(yīng)力值比實(shí)際測(cè)量臨界切應(yīng)力值大3-4個(gè)數(shù)量級(jí)?；剖峭ㄟ^(guò)滑移面上位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。27多腳蟲的爬行6滑移的位錯(cuò)機(jī)制2刃位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)28刃位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)282929二孿生

1孿生現(xiàn)象在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿一定的晶面和晶向發(fā)生均勻切變并形成晶體取向的鏡面對(duì)稱關(guān)系。30二孿生30變形部分與未變形部分以孿晶面為準(zhǔn)，構(gòu)成鏡面對(duì)稱，形成孿晶。孿晶在顯微鏡下呈帶狀或透鏡狀。2孿生變形的特點(diǎn)1）孿生使一部分晶體發(fā)生了均勻的切變，而滑移是不均勻的，只集中在一些滑移面上進(jìn)行。2）孿生后晶體變形部分與未變形部分成鏡面對(duì)稱關(guān)系，位向發(fā)生變化。31變形部分與未變形部分以孿晶面為準(zhǔn)，構(gòu)成鏡面對(duì)稱，形成孿晶。孿5）由于孿生變形時(shí)，局部切變可達(dá)較大數(shù)量，所以在變形試樣的拋光表面上可以看到浮凸，經(jīng)重新拋光后，雖然表面浮凸可以去掉，但因已變形區(qū)的晶體位向不同，所以在偏光下或浸蝕后仍能看到孿晶。而滑移變形后的試樣經(jīng)拋光后滑移帶消失。3）孿生比滑移的臨界分切應(yīng)力高，萌發(fā)于滑移受阻因其的局部應(yīng)力集中區(qū)。4）孿生對(duì)塑性變形的貢獻(xiàn)比滑移小得多。孿生改變了晶體位向325）由于孿生變形時(shí)，局部切變可達(dá)較大數(shù)量，所以在變形試樣的拋第三節(jié)多晶體的塑性變形多晶體塑性變形的基本方式也是滑移和孿生。一、晶粒取向的影響1變形過(guò)程33第三節(jié)多晶體的塑性變形多晶體塑性變形的基本方式也是滑移和2晶粒之間變形的協(xié)調(diào)性（1）原因：各晶粒之間變形具有非同時(shí)性。（2）要求：各晶粒之間變形相互協(xié)調(diào)。（獨(dú)立變形會(huì)導(dǎo)致晶體分裂）（3）條件：獨(dú)立滑移系3～5個(gè)。（保證晶粒形狀的自由變化342晶粒之間變形的協(xié)調(diào)性34二、晶界的影響1多晶體變形的現(xiàn)象2晶粒大小與性能的關(guān)系晶粒越細(xì)，強(qiáng)度越高，塑性韌性越好。35二、晶界的影響351）對(duì)強(qiáng)度的影響－細(xì)晶強(qiáng)化霍爾－配奇公式:HALL-PETCH公式σs=σ

0+kd-1/22）對(duì)塑性、韌性的影響361）對(duì)強(qiáng)度的影響－細(xì)晶強(qiáng)化36第四節(jié)合金的塑性變形提高強(qiáng)度的另一方法是合金化。合金塑性變形的基本方式仍是滑移和孿生，但因組織、結(jié)構(gòu)的變化，塑性變形各有特點(diǎn)。一、固溶體的塑性變形1固溶強(qiáng)化現(xiàn)象37第四節(jié)合金的塑性變形提高強(qiáng)度的另一方法是合金化。合金塑性2強(qiáng)化機(jī)制1)晶格畸變，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；2）柯氏氣團(tuán)強(qiáng)化。382強(qiáng)化機(jī)制38二、屈服和應(yīng)變時(shí)效1屈服現(xiàn)象呂德斯帶呂德斯帶擴(kuò)展呂德斯帶危害：因屈服延伸區(qū)的不均勻變形（呂德斯帶）使工件表面粗糙不同。39二、屈服和應(yīng)變時(shí)效392應(yīng)變時(shí)效原因：柯氏氣團(tuán)的存在、破壞和重新形成。低碳鋼時(shí)效圖402應(yīng)變時(shí)效低碳鋼時(shí)效圖40三多相合金的塑性變形單相合金的強(qiáng)化：加入第二相形成多相合金。第二相可通過(guò)相變熱處理（沉淀強(qiáng)化，時(shí)效強(qiáng)化）或粉末冶金方法（彌散強(qiáng)化）獲得多相合金根據(jù)第二相粒子的尺寸大小分類多相合金聚合型

彌散型

第二相的尺寸與基體晶粒尺寸屬同一數(shù)量級(jí)第二相很細(xì)小，且彌散分布于基體晶粒內(nèi)41三多相合金的塑性變形多相合金聚合型彌散型第二相的尺寸與1聚合型兩相合金的變形性能按下列方法估計(jì)1）兩相都具有較好的塑性，合金的變形阻力決定于兩相的體積分?jǐn)?shù)。421聚合型兩相合金的變形422）軟基體＋硬第二相合金的性能除與兩相的相對(duì)含量有關(guān)外，在很大程度上取決于脆性相的形狀和分布。第二相網(wǎng)狀分布于晶界（二次滲碳體）,易沿晶脆斷；原因：因塑性相晶粒被脆性相包圍分割，少量塑變即脆斷432）軟基體＋硬第二相合金的性能除與兩相的相對(duì)含量有關(guān)外，在很兩相呈層片狀分布（珠光體）特點(diǎn)：變形主要集中在基體相中，位錯(cuò)的移動(dòng)被限制在很短的距離內(nèi)，增加了繼續(xù)變形的阻力，使其強(qiáng)度提高。片層間距越小，其強(qiáng)度越高

第二相呈顆粒狀分布（球狀滲碳體）。強(qiáng)度降低，塑性、韌性得到改善44兩相呈層片狀分布（珠光體）44二彌散型合金的塑性變形1不可變形微粒的強(qiáng)化作用位錯(cuò)繞過(guò)第二相粒子(粒子、位錯(cuò)環(huán)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng))位錯(cuò)克服第二粒子的阻礙作用，克服位錯(cuò)環(huán)對(duì)位錯(cuò)源的反向應(yīng)力。繼續(xù)變形時(shí)必須增大外應(yīng)力，從而使流變應(yīng)力迅速提高45二彌散型合金的塑性變形位錯(cuò)克服第二粒子的阻礙作用，克服位錯(cuò)2可變形微粒的強(qiáng)化作用當(dāng)?shù)诙噘丝勺冃挝⒘r(shí)，位錯(cuò)將切過(guò)粒子使其與基體一起變形462可變形微粒的強(qiáng)化作用46第五節(jié)冷變形金屬的組織與性能一、對(duì)顯微組織的影響1形成纖維組織塑性變形量很大時(shí)，各晶粒已不能分辨而成為一片如纖維狀的條紋，稱為纖維組織

1）晶粒拉長(zhǎng);2）雜質(zhì)呈細(xì)帶狀或鏈狀分布。纖維組織具有明顯的各向異性，縱向的強(qiáng)度和塑性高于橫向。47第五節(jié)冷變形金屬的組織與性能一、對(duì)顯微組織的影響472形成大量亞結(jié)構(gòu)482形成大量亞結(jié)構(gòu)48二變形織構(gòu)1變形織構(gòu)擇優(yōu)取向：塑性變形過(guò)程中晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng)，使絕大部分晶粒的某一位向與外力方向趨于一致的現(xiàn)象變形織構(gòu)：多晶體材料由塑性變形導(dǎo)致的各晶粒呈擇優(yōu)取向的組織。特征:各向異性

49二變形織構(gòu)492類型絲織構(gòu)：某一晶向趨于與拔絲方向平行。（拉拔時(shí)形成）板織構(gòu)：某晶面趨于平行于軋制面，某晶向趨于平行于主變形方向。（軋制時(shí)形成）502類型503對(duì)性能的影響不利：造成變形不均勻，制耳。有利：硅鋼片<100>織構(gòu)可減少鐵損513對(duì)性能的影響51三、殘余應(yīng)力（約占變形功的10％）儲(chǔ)存能——塑性變形中還有約10%的變形功被保留于金屬內(nèi)部。1第一類殘余應(yīng)力（彈性應(yīng)變）宏觀內(nèi)應(yīng)力:由整個(gè)物體變形不均勻引起。作用：表面殘留壓應(yīng)力，可顯著提高其疲勞強(qiáng)度52三、殘余應(yīng)力（約占變形功的10％）522第二類殘余應(yīng)力微觀內(nèi)應(yīng)力:由晶粒變形不均勻引起。作用：造成顯微裂紋并導(dǎo)致工件的破壞3第三類殘余應(yīng)力：點(diǎn)陣畸變:由位錯(cuò)、空位等引起。80-90%。作用：使金屬處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，是“回復(fù)和再結(jié)晶”的驅(qū)動(dòng)力

532第二類殘余應(yīng)力53四塑性變形對(duì)性能的影響1應(yīng)變硬化（加工硬化）54四塑性變形對(duì)性能的影響542加工硬化的作用對(duì)一些不能用熱處理強(qiáng)化（固態(tài)下無(wú)相變）的材料重要強(qiáng)化手段。使塑性變形均勻，不致集中在某些局部區(qū)域而引起破裂。加工硬化還可以提高零件或構(gòu)件在使用中的安全性。加工硬化使金屬在冷加工過(guò)程中，變形抗力會(huì)不斷增加，增加動(dòng)力及設(shè)備消耗。552加工硬化的作用553加工硬化曲線1）典型的單晶體加工硬化曲線Ⅰ——易滑移階段特點(diǎn)：斜率很小。Ⅱ——線性硬化階段。特點(diǎn)：斜率幾乎恒定且最大值。第Ⅲ階段：拋物線硬化階段。563加工硬化曲線5657572）解釋：位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)易滑移階段:應(yīng)力低，少量的軟取向滑移系開(kāi)動(dòng)位錯(cuò)受阻礙少，易運(yùn)動(dòng)。流變較大。線性硬化階段：多滑移，位錯(cuò)間的交互作用導(dǎo)致位錯(cuò)交割，塞積等作用，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，加工硬化率高。拋物線硬化階段：應(yīng)力極高，位錯(cuò)通過(guò)交滑移繞過(guò)障礙，異號(hào)位錯(cuò)抵消等，降低位錯(cuò)密度，加工硬化率下降。582）解釋：位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)583）不同晶格類型的單晶體加工硬化曲線面心立方晶體為典型的三階段加工硬化特征4）多晶體加工硬化曲線

因其變形中晶界的阻礙作用和晶粒之間的協(xié)調(diào)配合要求，其加工硬化曲線通常更陡，加工硬化速率更高。593）不同晶格類型的單晶體加工硬化曲線596060

61

重要公式1.滑移的臨界分切應(yīng)力（schmid定律）及外力在滑移方向上的分切應(yīng)力表達(dá)式為

τ=σcosλcosφ(6-1)當(dāng)τ達(dá)到臨界值τc時(shí)，宏觀上金屬開(kāi)始屈服，故σ=σs,上式即為τk=σscosλcosφ(6-2)式中φ——外力軸與滑移面法線之間的夾角；

λ——外力軸與滑移方向之間的夾角。

62重要公式1.滑移的臨界分切應(yīng)力（schmid定律）及2.霍爾-配奇（Hall-petch）公式

σs=σ

0+kd-1/2(6-4)式中σ0——常數(shù)（相當(dāng)于單晶體的屈服強(qiáng)度）；

d——多晶體晶粒的平均直徑；

K——表征晶界對(duì)強(qiáng)度影響程度的常數(shù)。

632.霍爾-配奇（Hall-petch）公式

63第六節(jié)聚合物的變形聚合物的變形特點(diǎn)：強(qiáng)烈地依賴于T和t，表現(xiàn)為彈性材料和黏彈性流體性質(zhì)一、熱塑性聚合物的應(yīng)力—應(yīng)變曲線

64第六節(jié)聚合物的變形聚合物的變形特點(diǎn)：強(qiáng)烈地依賴于T和t，AYBYieldingpoint屈服點(diǎn)Pointofelasticlimit彈性極限點(diǎn)Breakingpoint斷裂點(diǎn)Strainsoftening

應(yīng)變軟化plasticdeformation塑性形變Strainhardening應(yīng)變硬化非晶態(tài)聚合物在玻璃態(tài)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線yOND65AYBYieldingpoint屈服點(diǎn)Pointof應(yīng)力-應(yīng)變曲線的類型Typesofstress-straincurve軟－硬：模量強(qiáng)－弱：屈服強(qiáng)度韌－脆：斷裂能66應(yīng)力-應(yīng)變曲線的類型Typesofstress-stra聚合物具有黏彈性，其應(yīng)力—應(yīng)變行為受溫度、應(yīng)變速率的影響很大。12345非晶聚合物不同溫度下的－曲線T67聚合物具有黏彈性，其應(yīng)力—應(yīng)變行為受溫度、應(yīng)變速率的影響很大應(yīng)變速的額影響68應(yīng)變速的額影響68二、冷拉69二、冷拉69三、剪切帶與銀紋1剪切帶聚合物的屈服塑性變形是以剪切滑移的方式進(jìn)行的?；谱冃慰删窒抻谀骋痪植繀^(qū)域，形成剪切帶2銀紋某些聚合物在玻璃態(tài)拉伸時(shí)，會(huì)出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的微細(xì)凹槽，類似于微小的裂紋。因其能反射光線而看上去銀光閃閃，故稱之為銀紋。70三、剪切帶與銀紋2銀紋70四、熱固性塑料的變形熱固性塑料：剛硬的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分子不易運(yùn)動(dòng)拉伸特點(diǎn)：表現(xiàn)出脆性金屬或陶瓷一樣的變形特性。壓縮特點(diǎn)：在壓應(yīng)力下能發(fā)生大量的塑性變形。71四、熱固性塑料的變形71第六章塑性變形本章介紹的內(nèi)容：由簡(jiǎn)單到復(fù)雜單晶體塑性變形單相多晶體塑性變形合金塑性變形塑性變形組織及性能多相機(jī)理72第六章塑性變形本章介紹的內(nèi)容：由簡(jiǎn)單到復(fù)雜單晶體塑性變形一工程應(yīng)力應(yīng)變曲線拉伸試驗(yàn)基本過(guò)程：將GB6397-86制作的標(biāo)準(zhǔn)試樣（長(zhǎng)試樣l＝10d和短試樣l=5d）放在拉伸試驗(yàn)機(jī)上緩慢拉伸，試樣在載荷P下緩慢伸長(zhǎng)，直至斷裂。得到工程應(yīng)力－應(yīng)變曲線。第一節(jié)金屬的應(yīng)力應(yīng)變曲線73一工程應(yīng)力應(yīng)變曲線第一節(jié)金屬的應(yīng)力應(yīng)變曲線2典型的應(yīng)力應(yīng)變－曲線74典型的應(yīng)力應(yīng)變－曲線3754彈性：即材料承受最大彈性變形時(shí)的應(yīng)力。指標(biāo)為彈性極限e。剛度：材料受力時(shí)抵抗彈性變形的能力。指標(biāo)為彈性模量E：

彈性模量的大小主要取決于材料的本性，除隨溫度升高而逐漸降低外，其他強(qiáng)化材料的手段如熱處理、冷熱加工、合金化等對(duì)彈性模量的影響很小?？梢酝ㄟ^(guò)增加橫截面積或改變截面形狀來(lái)提高零件的剛度。76彈性：即材料承受最大彈性變形時(shí)的應(yīng)力。指標(biāo)為彈性極限e。彈強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。屈服強(qiáng)度s：材料發(fā)生微量塑性變形時(shí)的應(yīng)力值。條件屈服強(qiáng)度0.2：殘余變形量為0.2%時(shí)的應(yīng)力值?？估瓘?qiáng)度b：材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力值。0.277強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。條件屈服強(qiáng)度0塑性：材料受力破壞前可承受最大塑性變形的能力。指標(biāo)為：斷面收縮率：拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象伸長(zhǎng)率：拉伸前斷裂后78塑性：材料受力破壞前可承受最大塑性變形的能力。指標(biāo)為：斷面二真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線真實(shí)應(yīng)力應(yīng)是瞬時(shí)載荷P與瞬時(shí)面積F之比真應(yīng)變e應(yīng)是瞬時(shí)伸長(zhǎng)量除以瞬時(shí)長(zhǎng)度，即79二真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線真實(shí)應(yīng)力應(yīng)是瞬時(shí)載荷P與瞬時(shí)面積F之比8均勻塑性變形階段的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線，稱為流變曲線：N形變強(qiáng)化指數(shù)，值越大，變形時(shí)的強(qiáng)化效果越明顯80均勻塑性變形階段的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線，稱為流變曲線：N形變第二節(jié)單晶體的塑性變形常溫下塑性變形的主要方式：滑移、孿生、扭折。一滑移1滑移現(xiàn)象定義：在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿著一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）產(chǎn)生相對(duì)位移。81第二節(jié)單晶體的塑性變形常溫下塑性變形的主要方式：滑移、孿特點(diǎn)：晶體結(jié)構(gòu)類型并未改變?；频慕M織形態(tài)：光鏡下：滑移帶（無(wú)重現(xiàn)性）電境下：滑移線。顯微組織特點(diǎn)：拋光后可能看不見(jiàn)。82特點(diǎn)：晶體結(jié)構(gòu)類型并未改變。1183122滑移系滑移是沿著特定的晶面和晶向進(jìn)行的?；泼妫芘琶妫┗品较?密排方向)滑移系：一個(gè)滑移面和其上的一個(gè)滑移方向組成一個(gè)滑移系842滑移系13每一種晶格類型的金屬都具有特定的滑移系?；葡档亩嗌僭谝欢ǔ潭壬蠜Q定了金屬塑性的好壞?；葡档膫€(gè)數(shù):(滑移面?zhèn)€數(shù)）×（每個(gè)面上所具有的滑移方向的個(gè)數(shù)）85每一種晶格類型的金屬都具有特定的滑移系?；葡档亩嗌僭谝欢ǔ?a)示意圖(b)晶體外表面的滑移痕跡

單晶體的滑移86(a)示意圖(b)晶體外在其他條件相同時(shí)，金屬塑性的好壞不只取決于滑移系的多少，還與滑移面原子密排程度及滑移方向的數(shù)目等因素有關(guān)晶體結(jié)構(gòu)滑移面滑移方向滑移系數(shù)目常見(jiàn)金屬面心立方{111}×4<110>×312Cu,Al,Ni,Au

{110}×6×212Fe,W,Mo體心立方{121}×12<111>×112Fe,W

{123}×24×124Fe

{0001}×1×33Mg,Zn,Ti{1010}<1120>3Mg,Zr,Ti

{1011}

6Mg,Ti87在其他條件相同時(shí)，金屬塑性的好壞不只取決于滑移系的多少，還與881789183臨界分切應(yīng)力滑移是在切應(yīng)力作用下發(fā)生的滑移發(fā)生的力學(xué)條件：當(dāng)外力P一定時(shí)，作用于滑移系上的分切應(yīng)力與晶體受力的位向有關(guān)。903臨界分切應(yīng)力當(dāng)外力P一定時(shí)，作用于滑移系上的分切應(yīng)力與晶當(dāng)外加應(yīng)力等于屈服強(qiáng)度時(shí)：宏觀上：晶體出現(xiàn)塑性變形。微觀上：晶體開(kāi)始滑移。此時(shí)滑移方向上的分切應(yīng)力達(dá)到臨界值，稱為臨界分切應(yīng)力。τk：在滑移面上沿滑移方面開(kāi)始滑移的最小分切應(yīng)力。

91當(dāng)外加應(yīng)力等于屈服強(qiáng)度時(shí)：20m稱為取向因子，或稱施密特因子（Schmid）。m與塑性變形：m越大，越有利于滑移。軟取向、硬取向τk的特點(diǎn)：1)臨界分切應(yīng)力的大小主要取決于金屬的本性，與外力無(wú)關(guān)。當(dāng)條件一定時(shí)，各種晶體的臨界分切應(yīng)力各有其定值2)是一個(gè)組織敏感參數(shù)。

92m稱為取向因子，或稱施密特因子（Schmid）。214滑移時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)1）位向和晶面的變化滑移過(guò)程中，滑移面和滑移方向的轉(zhuǎn)動(dòng)必然導(dǎo)致取向因子的改變。2）取向因子的變化幾何硬化幾何軟化934滑移時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)225多滑移1）單滑移：只有一組滑移系處于最有利的取向（m最大）時(shí)，分切應(yīng)力最大，便進(jìn)行單系滑移。2）多滑移：在多個(gè)（>2）滑移系上同時(shí)或交替進(jìn)行的滑移。發(fā)生多滑移時(shí)會(huì)出現(xiàn)幾組交叉的滑移帶。3）交滑移交滑移：晶體在兩個(gè)或多個(gè)不同滑移面上沿同一滑移方向進(jìn)行的滑移。945多滑移23多滑移95多滑移24交滑移96交滑移25交滑移和多滑移的區(qū)別：多滑移是由完全不同的兩個(gè)滑移系分別或交替進(jìn)行滑移；交滑移是由具有同一滑移方向的兩個(gè)或多個(gè)滑移系同時(shí)啟動(dòng)而進(jìn)行發(fā)生多滑移時(shí)會(huì)出現(xiàn)幾組交叉的滑移帶；發(fā)生交滑移時(shí)會(huì)出現(xiàn)曲折或波紋狀的滑移帶。交滑移必須是純螺型位錯(cuò)，因其滑移面不受限制?？梢酝瑫r(shí)進(jìn)行共向滑移。97交滑移和多滑移的區(qū)別：26多腳蟲的爬行6滑移的位錯(cuò)機(jī)制

把滑移設(shè)想為剛性整體滑動(dòng)所需的理論臨界切應(yīng)力值比實(shí)際測(cè)量臨界切應(yīng)力值大3-4個(gè)數(shù)量級(jí)?；剖峭ㄟ^(guò)滑移面上位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。98多腳蟲的爬行6滑移的位錯(cuò)機(jī)制2刃位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)99刃位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)2810029二孿生

1孿生現(xiàn)象在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿一定的晶面和晶向發(fā)生均勻切變并形成晶體取向的鏡面對(duì)稱關(guān)系。101二孿生30變形部分與未變形部分以孿晶面為準(zhǔn)，構(gòu)成鏡面對(duì)稱，形成孿晶。孿晶在顯微鏡下呈帶狀或透鏡狀。2孿生變形的特點(diǎn)1）孿生使一部分晶體發(fā)生了均勻的切變，而滑移是不均勻的，只集中在一些滑移面上進(jìn)行。2）孿生后晶體變形部分與未變形部分成鏡面對(duì)稱關(guān)系，位向發(fā)生變化。102變形部分與未變形部分以孿晶面為準(zhǔn)，構(gòu)成鏡面對(duì)稱，形成孿晶。孿5）由于孿生變形時(shí)，局部切變可達(dá)較大數(shù)量，所以在變形試樣的拋光表面上可以看到浮凸，經(jīng)重新拋光后，雖然表面浮凸可以去掉，但因已變形區(qū)的晶體位向不同，所以在偏光下或浸蝕后仍能看到孿晶。而滑移變形后的試樣經(jīng)拋光后滑移帶消失。3）孿生比滑移的臨界分切應(yīng)力高，萌發(fā)于滑移受阻因其的局部應(yīng)力集中區(qū)。4）孿生對(duì)塑性變形的貢獻(xiàn)比滑移小得多。孿生改變了晶體位向1035）由于孿生變形時(shí)，局部切變可達(dá)較大數(shù)量，所以在變形試樣的拋第三節(jié)多晶體的塑性變形多晶體塑性變形的基本方式也是滑移和孿生。一、晶粒取向的影響1變形過(guò)程104第三節(jié)多晶體的塑性變形多晶體塑性變形的基本方式也是滑移和2晶粒之間變形的協(xié)調(diào)性（1）原因：各晶粒之間變形具有非同時(shí)性。（2）要求：各晶粒之間變形相互協(xié)調(diào)。（獨(dú)立變形會(huì)導(dǎo)致晶體分裂）（3）條件：獨(dú)立滑移系3～5個(gè)。（保證晶粒形狀的自由變化1052晶粒之間變形的協(xié)調(diào)性34二、晶界的影響1多晶體變形的現(xiàn)象2晶粒大小與性能的關(guān)系晶粒越細(xì)，強(qiáng)度越高，塑性韌性越好。106二、晶界的影響351）對(duì)強(qiáng)度的影響－細(xì)晶強(qiáng)化霍爾－配奇公式:HALL-PETCH公式σs=σ

0+kd-1/22）對(duì)塑性、韌性的影響1071）對(duì)強(qiáng)度的影響－細(xì)晶強(qiáng)化36第四節(jié)合金的塑性變形提高強(qiáng)度的另一方法是合金化。合金塑性變形的基本方式仍是滑移和孿生，但因組織、結(jié)構(gòu)的變化，塑性變形各有特點(diǎn)。一、固溶體的塑性變形1固溶強(qiáng)化現(xiàn)象108第四節(jié)合金的塑性變形提高強(qiáng)度的另一方法是合金化。合金塑性2強(qiáng)化機(jī)制1)晶格畸變，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；2）柯氏氣團(tuán)強(qiáng)化。1092強(qiáng)化機(jī)制38二、屈服和應(yīng)變時(shí)效1屈服現(xiàn)象呂德斯帶呂德斯帶擴(kuò)展呂德斯帶危害：因屈服延伸區(qū)的不均勻變形（呂德斯帶）使工件表面粗糙不同。110二、屈服和應(yīng)變時(shí)效392應(yīng)變時(shí)效原因：柯氏氣團(tuán)的存在、破壞和重新形成。低碳鋼時(shí)效圖1112應(yīng)變時(shí)效低碳鋼時(shí)效圖40三多相合金的塑性變形單相合金的強(qiáng)化：加入第二相形成多相合金。第二相可通過(guò)相變熱處理（沉淀強(qiáng)化，時(shí)效強(qiáng)化）或粉末冶金方法（彌散強(qiáng)化）獲得多相合金根據(jù)第二相粒子的尺寸大小分類多相合金聚合型

彌散型

第二相的尺寸與基體晶粒尺寸屬同一數(shù)量級(jí)第二相很細(xì)小，且彌散分布于基體晶粒內(nèi)112三多相合金的塑性變形多相合金聚合型彌散型第二相的尺寸與1聚合型兩相合金的變形性能按下列方法估計(jì)1）兩相都具有較好的塑性，合金的變形阻力決定于兩相的體積分?jǐn)?shù)。1131聚合型兩相合金的變形422）軟基體＋硬第二相合金的性能除與兩相的相對(duì)含量有關(guān)外，在很大程度上取決于脆性相的形狀和分布。第二相網(wǎng)狀分布于晶界（二次滲碳體）,易沿晶脆斷；原因：因塑性相晶粒被脆性相包圍分割，少量塑變即脆斷1142）軟基體＋硬第二相合金的性能除與兩相的相對(duì)含量有關(guān)外，在很兩相呈層片狀分布（珠光體）特點(diǎn)：變形主要集中在基體相中，位錯(cuò)的移動(dòng)被限制在很短的距離內(nèi)，增加了繼續(xù)變形的阻力，使其強(qiáng)度提高。片層間距越小，其強(qiáng)度越高

第二相呈顆粒狀分布（球狀滲碳體）。強(qiáng)度降低，塑性、韌性得到改善115兩相呈層片狀分布（珠光體）44二彌散型合金的塑性變形1不可變形微粒的強(qiáng)化作用位錯(cuò)繞過(guò)第二相粒子(粒子、位錯(cuò)環(huán)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng))位錯(cuò)克服第二粒子的阻礙作用，克服位錯(cuò)環(huán)對(duì)位錯(cuò)源的反向應(yīng)力。繼續(xù)變形時(shí)必須增大外應(yīng)力，從而使流變應(yīng)力迅速提高116二彌散型合金的塑性變形位錯(cuò)克服第二粒子的阻礙作用，克服位錯(cuò)2可變形微粒的強(qiáng)化作用當(dāng)?shù)诙噘丝勺冃挝⒘r(shí)，位錯(cuò)將切過(guò)粒子使其與基體一起變形1172可變形微粒的強(qiáng)化作用46第五節(jié)冷變形金屬的組織與性能一、對(duì)顯微組織的影響1形成纖維組織塑性變形量很大時(shí)，各晶粒已不能分辨而成為一片如纖維狀的條紋，稱為纖維組織

1）晶粒拉長(zhǎng);2）雜質(zhì)呈細(xì)帶狀或鏈狀分布。纖維組織具有明顯的各向異性，縱向的強(qiáng)度和塑性高于橫向。118第五節(jié)冷變形金屬的組織與性能一、對(duì)顯微組織的影響472形成大量亞結(jié)構(gòu)1192形成大量亞結(jié)構(gòu)48二變形織構(gòu)1變形織構(gòu)擇優(yōu)取向：塑性變形過(guò)程中晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng)，使絕大部分晶粒的某一位向與外力方向趨于一致的現(xiàn)象變形織構(gòu)：多晶體材料由塑性變形導(dǎo)致的各晶粒呈擇優(yōu)取向的組織。特征:各向異性

120二變形織構(gòu)492類型絲織構(gòu)：某一晶向趨于與拔絲方向平行。（拉拔時(shí)形成）板織構(gòu)：某晶面趨于平行于軋制面，某晶向趨于平行于主變形方向。（軋制時(shí)形成）1212類型503對(duì)性能的影響不利：造成變形不均勻，制耳。有利：硅鋼片<100>織構(gòu)可減少鐵損1223對(duì)性能的影響51三、殘余應(yīng)力（約占變形功的10％）儲(chǔ)存能——塑性變形中還有約10%的變形功被保留于金屬內(nèi)部。1第一類殘余應(yīng)力（彈性應(yīng)變）宏觀內(nèi)應(yīng)力:由整個(gè)物體變形不均勻引起。作用：表面殘留壓應(yīng)力，可顯著提高其疲勞強(qiáng)度123三、殘余應(yīng)力（約占變形功的10％）522第二類殘余應(yīng)力微觀內(nèi)應(yīng)力:由晶粒變形不均勻引起。作用：造成顯微裂紋并導(dǎo)致工件的破壞3第三類殘余應(yīng)力：點(diǎn)陣畸變:由位錯(cuò)、空位等引起。80-90%。作用：使金屬處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，是“回復(fù)和再結(jié)晶”的驅(qū)動(dòng)力

1242第二類殘余應(yīng)力53四塑性變形對(duì)性能的影響1應(yīng)變硬化（加工硬化）125四塑性變形對(duì)性能的影響542加工硬化的作用對(duì)一些不能用熱處理強(qiáng)化（固態(tài)下無(wú)相變）的材料重要強(qiáng)化手段。使塑性變形均勻，不致集中在某些局部區(qū)域而引起破裂。加工硬化還可以提高零件或構(gòu)件在使用中的安全性。加工硬化使金屬在冷加工過(guò)程中，變形抗力會(huì)不斷增加，增加動(dòng)力及設(shè)備消耗。1262加工硬化的作用553加工硬化曲線1）典型的單晶體加工硬化曲線Ⅰ——易滑移階段特點(diǎn)：斜率很小。Ⅱ——線性硬化階段。特點(diǎn)：斜率幾乎恒定且最大值。第Ⅲ階段：拋物線硬化階段。1273加工硬化曲線56128572）解釋：位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)易滑移階段:應(yīng)力低，少量的軟取向滑移系開(kāi)動(dòng)位錯(cuò)受阻礙少，易運(yùn)動(dòng)。流變較大。線性硬化階段：多滑移，位錯(cuò)間的交互作用導(dǎo)致位錯(cuò)交割，塞積等作用，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，加工硬化率高。拋物線硬化階段：應(yīng)力極高，位錯(cuò)通過(guò)交滑移繞過(guò)障礙，異號(hào)位錯(cuò)抵消等，降低位錯(cuò)密度，加工硬化率下降。1292）解釋：位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)583）不同晶格類