金属材料塑性变形机制与特点.pptx

3.1金属材料塑性变形机制与特点3.2屈服现象及本质3.3真应力-应变曲线及形变强化规律3.4应力状态对塑性变形的影响第三章塑性变形

3.1金属材料塑性变形机制与特点3.1.1金属晶体塑性变形的机制3.1.2多晶体材料塑性变形特点

3.1.1金属晶体塑性变形的机制定义fcc:{111}110;bcc:{110}{112}{123}111滑移系hcp:{0001}定义hcp滑移系少，故常以孪生方式进行fccbcc孪生变形量是很有限的，它的作用改变晶体取向，以便启动新的滑移系统，或使难于滑移的取向改变为易于滑移的取向。滑移孪生低温下，高速变形条件下进行

各晶粒塑变的不同时性和不均匀性01各晶粒塑变的相互制约与协调023.1.2多晶体材料塑性变形特点

01物理屈服现象02屈服现象的本质3.2屈服现象及本质

像低碳钢这类材料，从弹性变形阶段同塑性变形阶段过度十分明显。表现在应力增加到一定数值时突然下降，随后，在应力不增加或应力在一微小范围内波动的情况下，变形继续增大，这便是屈服现象。01它标志着材料的力学响应由弹性变形阶段进入塑性变形阶段，这一变化属于质的变化，有特定的物理含义，因此称为物理屈服现象。023.2.1物理屈服现象

屈服间段的变形是不均匀的，从上屈服点下降到下屈服点时，在试样局部区域开始形成与拉伸轴成45度的皱纹形带状变形区域（luders带），然后沿试样长度方向逐渐扩展，当luders带布满整个试样长度时，屈服伸长结束。试样进入均匀塑性变形阶段，屈服现象不仅在退火、正火、调质的中低碳钢中有，在铜及其合金中也有。01这种屈服现象还有时效效应。如果在屈服一定的塑性变形处卸载。随后立即再拉伸，则屈服现象不出现。若卸载后在室温停留较长时间，或在较高温度留一定时间后，再拉伸，则曲线上屈服现象又重新出现，且新的屈服平台高于卸载时的曲线——应变时效。02

低碳钢的屈服与时效现象可由cottrell提出的气团概念来解释。1退火低碳钢的屈服过程，如图3－1所示，属于物理屈服的典型情况。塑性变形在试样中的迅速传播开始于A点，伴随着明显的载荷降落，由A陡降到B。与屈服传播相对应的应力－应变曲线为BC，成一平台，或成锯齿状，至C点屈服过程结束，并由此进入形变强化阶段。与最高屈服应力相对应的A点称为上屈服点，屈服平台BC对应的力称为下屈服点，BC段长度对应的应变量称为屈服应变。2

物理屈服现象首先在低碳钢中发现，尔后在含有微量间隙溶质原子的体心立方金属，如Fe、Mo、Nb、Ta等，以及密排六方金属，如Cd和Zn中也发现有屈服现象。01对屈服现象的解释，早期比较公认的是溶质原子形成Cottrell气团对位错钉扎的理论。以后在共价键晶体如硅和锗，以及无位错晶体如铜晶须中也观察到物理屈服现象。02这些事实说明，晶体材料的屈服是带有一定普遍性的现象，对屈服的理解也比当初复杂一些。03屈服现象的本质

b——柏氏矢量ρ——可动位错密度——位错运动速度其中——材料的塑性应变速率01m——材料本身的应力敏感系数。τo——使位错得到单位运动速度所需的应力。位错运动速度，又决定于它所承受的应力τ。02

材料在变形前可动位错密度很小（或虽有大量位错但被钉扎住）;随塑性变形发生，位错能快速增殖;位错运动速率与外力有强烈依存关系。030102屈服现象产生与下述三个因素有关：

冷变形金属的真应力-应变关系颈缩条件分析韧性的概念及静力韧度分析0102033.3真应力-应变曲线及形变强化规律

当应力超过屈服强度之后，塑性变形并不像屈服平台那样连续流变下去，而需要继续增加外力才能继续进行，于是应力-应变曲线上表现为流变应力不断上升，出现了所谓形变强化现象。材料在形变强化阶段的变形规律用其应力-应变曲线（也叫流变曲线）描述。其应力S=P/A其应变3.3真应力-应变曲线及形变强化规律

（因为条件应力—条件应变不能真实反映变形过程中的应力—应变的变化）图3-3比较了S-ε和σ-δ曲线，从应力的变化就可直观地看出使用S-ε曲线更为合理。在σ-δ曲线中，当载荷达到最大值时试样开始发生颈缩。此后虽然实际应力是在不断提高，但条件应力却在下降，致使断裂应力反比抗拉强度σb低，这显然是不真实的，实际上在应力达到Sb（对应σb的真应力）之后，几乎是按线形关系增加到断裂为