课件金属学热处理.ppt

（二）亚结构的变化 金属晶体在塑性变形的过程中由于应力的作用而使位错不断增殖，同时晶粒的碎化也将产生大量位错。 因此，随变形度的增大，晶体中位错密度迅速提高。一般金属经剧烈冷变形后，其位错密度可由变形前的106~107/cm2（退火态）增至1011~1012/cm2。 金属经一定量的塑性变形后，晶粒中的位错线通过运动与交互作用，开始呈现纷乱的不均匀分布，形成位错缠结； 进一步增加变形度时，大量位错发生聚集，并由缠结的位错组成胞状亚结构 随变形度增加，变形胞数量增多、尺寸减小。 金属学及热处理 第六章 金属及合金的塑性变形与断裂 为什么探讨金属及合金塑性变形?意义? 引言 铸态组织---(铸件和铸锭)---压力加工(轧制、锻造、挤压等）---型材和工件 经过压力加工后,不仅材料的形状和尺寸发生变化,组织和性能也发生相应的变化 强度、硬度、塑性、韧性或断裂 一方面可以揭示金属材料强度和塑性的实质,以探讨强化金属材料的方法和途径; 另一方面为工程实际中的塑性变形问题提供重要的线索和参考,作为改进工艺或提高加工质量的依据. 教学目的: 1 阐明金属塑性变形的主要特点及本质； 2 指出塑性变形对金属组织和性能的影响； 3 揭示加工硬化的本质与意义。 重点： （1）塑性变形的宏观变形规律与微观机制 （2）晶体缺陷对塑性变形的影响； （3）金属塑性变形后的组织与性能； （4）加工硬化的本质及实际意义，残余应力。 难点： （1）塑性变形的位错机制 （2）形变织构与纤维组织的差别 。 §6.1 金属的变形特性 一、工程应力-应变曲线 从此曲线上，可以看出低碳钢的变形过程有如下特点： 当应力低于σe 时，应力与试样的应变成正比，应力去除，变形消失，即试样处于弹性变形阶段，σe 为材料的弹性极限，它表示材料保持完全弹性变形的最大应力。 当应力超过σe 后，应力与应变之间的直线关系被破坏，并出现屈服平台或屈服齿。如果卸载，试样的变形只能部分恢复，而保留一部分残余变形，即塑性变形，这说明钢的变形进入弹塑性变形阶段。σs称为材料的屈服强度或屈服点，对于无明显屈服的金属材料，规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限。 当应力超过σs后，试样发生明显而均匀的塑性变形，若使试样的应变增大，则必须增加应力值，这种随着塑性变形的增大，塑性变形抗力不断增加的现象称为加工硬化或形变强化。 当应力达到σb时试样的均匀变形阶段即告终止，此最大应力σb称为材料的强度极限或抗拉强度，它表示材料对最大均匀塑性变形的抗力。 在σb值之后，试样开始发生不均匀塑性变形并形成缩颈，应力下降，最后应力达到σk时试样断裂。σk为材料的条件断裂强度，它表示材料对塑性的极限抗力。 缩颈现象 真应力-真应变曲线，它不像应力-应变曲线那样在载荷达到最大值后转而下降，而是继续上升直至断裂，这说明金属在塑性变形过程中不断地发生加工硬化，从而外加应力必须不断增高，才能使变形继续进行，即使在出现缩颈之后，缩颈处的真实应力仍在升高，这就排除了应力-应变曲线中应力下降的假象。 二、真应力-应变曲线 三、金属的弹性变形 弹性模量越大,弹性变形越不容易!! 弹性模量是决定材料刚度的指标. 弹性模量的大小主要取决于原子间的结合力，而与材料内部组织结构无关，即属于结构不敏感的性能 σ=E? 在弹性变形阶段，应力与应变呈线性关系，服从胡克定律，在切应力作用下： §6.2单晶体的塑性变形 晶体只有在切应力作用下才发生塑性变形。 塑性变形方式:滑移或孪生 一、滑移 滑移：晶体一部分沿一定晶面和一定晶向与另一部分产生相对滑动。 1、滑移带与滑移线 单晶体表面变形是所显示的滑移条纹，称为滑移带(金相显微镜)，而滑移带又是由一簇相互平行的滑移线(电子显微镜)组成。 2、滑移系 滑移是晶体一部分沿一定晶面和一定晶向与另一部分产生相对滑动。 滑移面是晶体中原子排列最紧密的面，而滑移方向是原子排列最紧密的方向。 晶体的一个滑移面与该面上的一个滑移方向，组成一个滑移系。 滑移系越多,则滑移时可供采用的空间位向也越多,该金属的塑性越好!! 如FCC和BCC的滑移系为12个，HCP为3个，FCC的滑移方向多于BCC，金属塑性如：Cu（FCC）＞Fe（BCC）＞Zn（HCP）。 因而金属的塑性，面心立方晶格好于体心立方晶格，体心立方晶格好于密排六方晶格。 为什么晶体中原子排列最紧密的面是滑移面，而原子排列最紧密的方向是滑移方向?? ?-Fe 、 Cu 、 Al 、 Ag