04第四章_金属及合金的塑性变形和再结晶

第四章 金属及合金的塑性变形 和再结晶

第四章 金属及合金的塑性变形和再结晶金属经熔炼浇注成铸锭以后，通常要进行各种塑性加工，如轧制、挤压、冷拔、锻压、冲压

等，以获得具有一定形状、尺寸和力学性能的型材、板材、管材或线材，以及零件毛坯或零件。

主要内容：4.1 金属及合金的(冷)塑性变形

4.24.3

塑性变形对金属组织和性能的影响金属与合金的回复与再结晶 金属的热加工 固态金属中的扩散

4.4 4.5

4.1 金属与合金的塑性变形

4.1.1 应力应变曲线和力学性能指标一、强度 strength 概念：强度是指金属抵抗永久变形(塑性变形) 和断裂 的能力。通过拉伸试验测得大小。 强度判据：屈服点 (屈服强度 s )、 抗拉强度 b

d0试样按GB6397—86制 分长试样L0=10d0 F L0拉断前试样

F

短试样 L0=5d0

LK拉断后试样

强度极限 B

颈缩阶段

屈服极限 S强化阶段 屈服阶段 弹性极限 P 弹性阶段

◆屈服点 概念：力不增加仍能继续伸长时的应力。用符号： s 表示

s◆抗拉强度

Fs A0

概念：试样拉断前所承受的最大拉应力。用符号： b表示

b注： s、

Fb A0

b 是设计与选材的重要依据

另： e 表示弹性极限。在外力作用下产生弹性变形时所承受的最大拉应力。

知识扩充： 塑性材料(如：低碳钢)和 脆性材料(如：铸铁) 应力应变曲线的对比

工程技术人员的道德底线

二、塑性 plasticity 概念：在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力。 判据：断后伸长率 、断后断面收缩率 ◆断后伸长率 概念：试样断后标准的伸长量与标准的百分比。

其中：Lk—断后试样长度 Lk Lo X 100% Lo—试样原始长度 Lo

◆断后断面收缩率 概念：断后截面处面积的最大缩减量与原始截面面积百分比。 说明：伸长率和收缩率在实际应用中，一般是用 表示塑性大小。 、 Ψ越大，材料的塑性越好。通常认为 <5%脆性材料。

4.1 金属与合金的塑性变形

4.1.2 单晶体金属的塑性变形1)单晶体的塑变的主要形式滑移 孪晶

1.在切应力作用下，晶体的一部分相对 于另一部分沿着一定的晶面(滑移面)和晶 向(滑移方向)产生相对位移，且不破坏晶 体内部原子排列规律性的塑变方式。2.滑移线和滑移带

3.滑移系

一个滑移面(密排面)和其上的一个滑移方向(密排方 向)组成一个滑移系。 滑移系越多，晶体塑性越好。

4.滑移的临界分切应力 c:在滑移面上沿滑移 方面开始滑移的最小分 切应力。 外力在滑移方向上 的分解： c= scos cos

F cos F cos cos cos cos A / cos A

5.滑移时晶

体的转动和旋转 (1)位向和晶面的变化拉伸时,滑移面和滑移方向趋于平行于力轴方向 压缩时，滑移面逐渐趋于垂直于压力轴线。

Single Crystal Slip

6.滑移是由位错运动造成的 (滑移位错机制)

孪

晶

切应力作用下，晶体的一部分沿一定晶面 (孪晶面)和一定的晶相(孪生方向)相对于另 一部分做均匀的切变所产生的变形。

1.孪生：均匀切变。滑移：塑性变形是不均勺的。

2.孪生：各晶面移动量与其离孪晶面距离成正比，相邻晶团相对移动距离通常只是原子间距的几分之一。滑移：变形时， 滑移距离则是原于间距的整倍数。 3.孪生：晶体变形部分的位向发生变化，并且孪晶面与未变形 部分对称。滑移时，晶体位向并不发生变化。

4.孪生和滑移一样并不改变晶体的点阵类型。5. 孪生临界分切应力值大，因此，只在很难滑移的条件下，

晶体才发生孪生。滑移系少的密排六方金属，常以孪生方式变形。

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