金属材料的塑性变形 (2).ppt

关于金属材料的塑性变形(2)第1页，共30页，星期日，2025年，2月5日

第五章金属材料的塑性变形

第一节单晶体的塑性变形一、滑移第2页，共30页，星期日，2025年，2月5日其特征是：滑移量是滑移方向上原子间距的整数倍，滑移后滑移面两侧的晶体位向保持不变，滑移的结果使晶体产生台阶。第3页，共30页，星期日，2025年，2月5日1、单晶体的滑移铜单晶塑性变形后表面的滑移带单晶体塑性变形时滑移带的形成过程第4页，共30页，星期日，2025年，2月5日2、晶体中的孪生：2、孪生晶体孪生示意图滑移与孪生后表面形貌的差别第5页，共30页，星期日，2025年，2月5日３。滑移系晶体中的一个滑移面加上此面上的一个滑移方向合称一个滑移系。滑移系的数目越多，一个滑移面上的滑移方向越多，则晶体的塑性越好。故金属材料中fcc的塑性最好，bcc次之，hcp最差。第6页，共30页，星期日，2025年，2月5日4滑移的临界分切应力1、作用在滑移面上的剪切应力为：其中：故当φ=45°时m有最大值1/2。m称为Schmit因子第7页，共30页，星期日，2025年，2月5日5临界分切应力定律（Schmit定律）晶体的取向不同，虽然试样开始屈服时（即开始滑移时）的屈服强度变化很大，但是计算出的分切应力总是一个定值，这个值称为临界分切应力，这个规律叫临界分切应力定律。临界分切应力是真正表示晶体屈服实质的一个物理量，它不随试样的取向而变化，只决定于晶体内部的实际状况。实验证明第8页，共30页，星期日，2025年，2月5日二、滑移的本质

1。实际金属滑移所需的切应力比理论值低几个数量级，如：

金属滑移理论切应力滑移实测切应力

Cu6272MPa0.98MPa

Ag4410MPa0.588Mpa

Zn4704Mpa0.921Mpa

2。研究证明：●滑移是通过位错运动进行的。●滑移时又会产生大量新的位错，即位错增殖。3。任何阻碍位错运动的因素都使滑移的阻力增大，增加塑性变形的难度，就可以提高金属材料的强度。这就是强化金属的基本原理。第9页，共30页，星期日，2025年，2月5日30年代，英国物理学家Tayler第10页，共30页，星期日，2025年，2月5日滑移的实质是位错的运动大量的理论研究证明，滑移原来是由于滑移面上的位错运动而造成的。图示例子表示一刃型位错在切应力的作用下在滑移面上的运动过程，通过一根位错从滑移面的一侧运动到另一侧便造成一个原子间距的滑移。第11页，共30页，星期日，2025年，2月5日在这张照片中,“菱型”为位错在样品中的位置.放大倍数为750.材料为LiF第12页，共30页，星期日，2025年，2月5日第二节多晶体金属的塑性变形

一、多晶体塑性变形的特点

多晶体受外力作用时，各晶粒的滑移系上均受到分切应力的作用，但

1。各晶粒的滑移系所受分切应力的大小不一，达到临界值的先后不一，故变形不均匀。

2。因晶界及晶粒取向的影响，变形更困难。

第13页，共30页，星期日，2025年，2月5日1、不均匀的塑性变形过程首先“开动”的是“软取向”，同时这些晶粒发生转动，而变成“硬取向”。2、晶粒间位向差阻碍滑移进行3、晶界阻碍位错运动多晶体的塑性变形过程第14页，共30页，星期日，2025年，2月5日二、细晶粒钢具有优良的综合力学性能细晶强化1。晶粒越细，则晶界越多，位错运动更困难，强度就越高。

Hall-Petch公式：σs=σ0+Kd–1/2

2。晶粒越细，变形分散，应力集中小，裂纹不易产生和发展，塑性和韧性就越好。

第15页，共30页，星期日，2025年，2月5日三、塑性变形对金属组织性能的影响

1。对组织结构的影响

⑴产生纤维组织

晶粒及夹杂物沿变形方向伸长及分布，使纵向力学性能大于横向。

⑵亚结构细化

因塑性变形时的位错运动、增殖和其间复杂的交互作用，位错密度增加，产生位错缠结，使晶粒碎化成更小的亚晶粒。