塑性变形知识讲解只是分享.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,塑性变形知识讲解,依靠晶体整体滑移的塑性变形模型,塑性变形依靠晶体整体滑移非常困难，因为其需要滑移面两侧晶体的原子间键合几乎全部同时断开。,滑移面,刃型位错运动使晶体滑移,引起塑性变形的模型,位错运动使塑性变形容易,螺型位错运动使晶体滑移,引起塑性变形的模型,混合型位错运动使晶体滑移,引起塑性变形的模型,晶体的滑移塑性变形位错机制,晶体的滑移塑性变形,未变形 弹性变形 弹塑性变形 塑性变形,未变形 弹性变形 弹塑性变形 塑性变形,滑移面（面间结合力最小的晶面）,实验观察结论,：,（1）通常晶体宏观塑性变形由微观滑移（切向,变形）引起。,（2）微观滑移发生在晶体中确定的晶面（滑移面）,和确定的晶向（滑移方向）上（合称为滑移,系）,。,滑移面（密排面）,滑移面上的滑移方向（密排晶向）,滑移塑性变形的特征,:,（1）滑移是,位错的连续运动,所致。,（2）存在滑移临界分,切应力,(其大小影响材料屈,服强度),不同晶体结构临界分切应力不同。,（3）原子移动的距离是,晶格常数的整数倍,，滑移,后仍保持晶体结构的完整性。,（3）滑移发生在晶体的,密排晶面,和,密排晶向,上。,（4）不同的晶体结构常具有不同的滑移系（面心,和体心：12个；密排六方：3个），滑移系,越多，越易塑性变形，塑性越好。,密排六方结构滑移系示意图,面心立方结构滑移系示意图,研究结论,：阻碍位错运动将提高材料屈服强度,。,体心立方结构滑移系示意图,2、,孪生,：晶体中一部分相对于另一部分沿一定的晶面（孪生）和晶向（孪生方向）作多层均匀切向移动,。,孪晶,镜面对称,二、多晶体塑性变形特点,1、晶粒取向的影响,使微观塑性变形不均匀和更复杂。,F,F,晶粒之间塑性变形不均匀,（1）取向不同，滑移所需,分,不同：硬取向，软取向,（2）各晶粒都满足,临界,后，每晶粒各自沿自己滑移系滑移，又要保持金属结构的连续性。,相互协调,相同外力，多晶体比单晶体塑变量小,2、晶界的影响,（1）阻碍位错滑移,故细化晶粒,提高强度,：,s,=,0,+kd,-1/2,。,晶界,滑移面,位错,纯铁,（2）使微观塑性变形更为均匀，推迟断裂发生，改善材料塑性、韧性。,原因：,在一定作用下，当总的变形量一定时，晶粒细，,位错可在更多的晶粒中运动,塑变更均匀不易应力集中强度，塑韧性,第二节 金属的形变强化,一、形变强化（加工硬化）,1、冷变形（冷加工）后晶体内部组织的变化,（1）,晶粒碎化，点缺陷、位错密度增大,。内部,能量增大（储存了部分形变能）。,变形金属中位错胞,位错密集区,（2）变形量很大时，晶粒拉长，出现,纤维组织,，,晶粒转动形成,织构,（择优取向）,，产生各向异性,。,等轴晶,沿变形方向晶粒拉长,变形前 变形后,塑性变形量很大时会使各个晶粒的取向基本一致而产生“织构”并造成各向异性。,织构：晶粒空间取向趋于一致的组织状态,。,2、冷变形（冷加工）后晶体性能的变化,产生形变强化，电阻率上升，耐蚀性下降。,形变强化,：随塑性变形量的增大，晶体材料的强,度不断提高，塑性不断下降的现象,。,原因：位错缠结，阻碍位错运动。,s,b,HB,塑性变形量,塑性变形对30号钢力学性能的影响,性能指标,3、形变后的残余应力（分三类残余应力）。,（1）,宏观残余应力,（第一类残余应力）,因材料各部分之间塑性变形不均而产生。,心部变形大,摩擦力使表,层变形小,拔丝模具,金属材料,拉拔力,金属拔丝示意图,金属拔丝变形后残余应力,金属弯曲变形后残余应力,（2）,微观残余应力,（第二类残余应力）,因晶粒之间塑性变形不均而产生。,（3）,晶格畸变残余应力,（第三类残余应力）,因晶粒内部位错等造成晶格畸变而产生。,晶粒之间塑性变形不均匀,产生第二类残余应力,变形金属晶粒中位错胞,产生第三类残余应力,高应力区,l,残余应力危害：减低工件承载能力；使工件,尺寸、形状变化；降低工件耐蚀性。,残余拉应力,拉应力,拉应力,表层残余压应力,拉应力,拉应力,残余拉应力与外加应力叠加,残余压应力抵消部分外加应力,l,残余应力利用：表面压应力提高疲劳强度。,第三节 冷变形金属在加热时的变化,一、,回复、再结晶与晶粒长大,冷变形金属在加热时经历三个变化阶段：,加热时组织变化：,回复,晶粒长大,再结晶,升高加热温度或延长保温时间,加热时金属性能变化,：,回复,再结晶,晶粒长大,温度,性能及其他指标,1、回复,l,加热温度,：T,回,=（0.250.3）T,熔,（K）,l,组织、性能变化,：,点缺陷密度减少：离位原子与空位复合,位错呈较规则排列：高密度位错短程运动,残余应力明显下降:引起,强、硬略有下降。,电阻率下降。,l,回复驱动力,：冷变形时储存的能量,应用,：去应力退火,2、,再结晶,l,再结晶,：高温加热冷变形金属（再结晶退火），,使其形成无畸变等轴晶粒并完全替代原变形晶,粒，各种性能恢复到冷变形前状态的过程。,l,组织、性能变化,：位错密度明显降低，变形晶粒,变为等轴晶粒，各种性能恢复到冷变形前状态,。,l,最低再结晶温度,：能发生再结晶的最低加热温度,经验公式：T,再,=0.4 T,熔,（K）,l,再结晶驱动力,：冷变形储存能,应用,：再结晶退火,3、再结晶后晶粒的长大,再结晶结束后继续保温，晶粒将进一步长大。,晶粒长大驱动力,：晶界总面积减少导致的晶界,能下降。,二、冷变形（加工）与热变形（加工）,冷变形,：在,再结晶温度以下,进行的塑性变形。,冷变形特点：变形抗力高，变形获得的金属硬度、,精度高。,热变形,：在,再结晶温度以上,进行的塑性变形。,热变形特点：,（1）变形过程伴随有形变强化和回复与再结晶带,来的材料软化。,（2）热变形温度越高、变形速率越低，软化作用,越强。,（3）热变形产生纤维组织“流线”。变形量越大，,纤维化越明显。,变形前组织 变形后组织,流线,流线：塑性变形时，金属中,夹杂物、第二相等,沿,变形方向分布排列。,低碳钢热加工后的流线,三、热变形纤维组织的应用,l,“流线”使材料具有各向异性：,平行于流线方向抗拉强度高、塑性好,垂直于流线方向抗剪强度高、塑性差,l,应使“流线”合理分布：,使零件承受的最大,正,应力,平行,于,纤维方向,；,使零件承受的最大,切,应力,垂直,于,纤维方向,。,用轧材切削,用锻造加工,金属挂钩中流线,第四节 塑性加工性能及其影响因素,一、塑性加工性能及其指标,塑性加工：通过使材料塑性变形而获得具有一定,形状、尺寸和质量的零件的加工方法。,塑性加工性能：金属材料通过塑性加工获得优质,零件的难易程度。,塑性加工性能指标：,塑性,、,变形抗力,。,塑性越好、变形抗力越小，则塑性加工性能越好。,二、塑性加工性能影响因素,1、材料本质（内在因素）,（1）化学成分,（2）微观组织,2、加工条件（外在因素）,（1）变形温度：温度高，变形抗力小，塑性好，,塑性加工性能好。,注意，温度过高，材料氧化、脱碳严重，并可出,现过热（晶粒粗大）和过烧（局部熔化）。,变形速度较高时，回复、再结晶不及进行，不能克服形变强化，金属变形抗力增大，塑性下降。,变形速度很高时，热效应促进回复、再结晶，金属变形抗力下降，塑性提高。,塑性、抗力,变形速度,变形抗力,塑性,（2）变形速度,（3）应力状态,金属变形时，三个主应力中压应力数目越,多，则金属表现出的塑性越好。,金属变形时，同号应力状态下的变形抗力大,于异号应力状态下的变形抗力。,挤压金属变形时应力状态,拉拔金属变形时应力状态,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,