第14章 金屬的塑性

1、第十四章第十四章 金屬的塑性變形金屬的塑性變形本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容1414.1 .1 塑性基本概念及測定方法塑性基本概念及測定方法 1414.2 .2 影響塑性的因素及提高塑性的途徑影響塑性的因素及提高塑性的途徑1414.3 .3 金屬的超塑性金屬的超塑性1 14 4. .4 4 單晶體單晶體塑性變形機制塑性變形機制1 14 4. .5 5 金屬在塑性變形中的硬化金屬在塑性變形中的硬化1 14 4. .6 6 金屬塑性變形的不均勻性與金屬塑性變形的不均勻性與殘余應力殘余應力1 14.74.7 金屬在塑性加工中的金屬在塑性加工中的斷裂斷裂材料成形原理材料成形原理1414.1 .1 塑性基本概

2、念及測定方法塑性基本概念及測定方法1.1.金屬塑性：金屬塑性：金屬在外力作用下發(fā)生永久變形而不破壞金屬在外力作用下發(fā)生永久變形而不破壞其完整性的能力。其完整性的能力。2.2.塑性指標：塑性指標：用金屬在斷裂前產(chǎn)生的最大變形程度。它用金屬在斷裂前產(chǎn)生的最大變形程度。它反映塑性加工時金屬塑性變形的限度，也叫反映塑性加工時金屬塑性變形的限度，也叫 “ “塑性極塑性極限限”。 金屬塑性不是固定不變，同種材料在不同變形條件下金屬塑性不是固定不變，同種材料在不同變形條件下會有不同的塑性，如三向等拉伸時材料的塑性變形程度會有不同的塑性，如三向等拉伸時材料的塑性變形程度低于三向壓縮。低于三向壓縮。1414.1

3、.1 .1.1 塑性基本概念塑性基本概念柔軟性柔軟性反映金屬的軟硬程度，它用變形抗力大小來衡量反映金屬的軟硬程度，它用變形抗力大小來衡量 金屬塑性金屬塑性反映金屬在外力作用下發(fā)生塑性變形不破壞的反映金屬在外力作用下發(fā)生塑性變形不破壞的能力。它用金屬在斷裂前產(chǎn)生的最大變形程度來衡量。能力。它用金屬在斷裂前產(chǎn)生的最大變形程度來衡量。 研究塑性的目的：研究塑性的目的：選擇合適的變形方法，確定最好的變形溫選擇合適的變形方法，確定最好的變形溫度、速度條件以及許用的最大變形量，使金屬與合金順利實度、速度條件以及許用的最大變形量，使金屬與合金順利實現(xiàn)成形過程?，F(xiàn)成形過程。1414.1 .1 塑性基本概念及測

4、定方法塑性基本概念及測定方法 變形抗力小不表示金屬塑性好變形抗力小不表示金屬塑性好3.3.塑性指標塑性指標延伸率：延伸率：斷面收縮率：斷面收縮率：式中：式中：L L0 0拉伸試樣原始標距長度；拉伸試樣原始標距長度； L Lh h拉伸試樣破斷后標距間的長度；拉伸試樣破斷后標距間的長度； F F0 0拉伸試樣原始斷面積；拉伸試樣原始斷面積； F Fh h拉伸試樣破斷處的斷面積拉伸試樣破斷處的斷面積. .%100LLL001延伸率延伸率()和斷面收縮率和斷面收縮率() 只表示在單向拉伸只表示在單向拉伸條件下的塑性變形能力。條件下的塑性變形能力。 %100FFF0011414.1 .1 塑性基本概念及

5、測定方法塑性基本概念及測定方法注意：注意：作為塑性指標作為塑性指標時，必須把計算長度固定下來才能相互比較。時，必須把計算長度固定下來才能相互比較。1414.1 .1 塑性基本概念及測定方法塑性基本概念及測定方法扭轉轉數(shù)扭轉轉數(shù)n n（或扭轉角）：用破斷前的扭轉轉數(shù)（或扭轉角）：用破斷前的扭轉轉數(shù)(n)(n)表示表示塑性大小。塑性大小。n n越大，其塑性越好。反映材料受數(shù)值相等的拉應越大，其塑性越好。反映材料受數(shù)值相等的拉應力和壓應力同時作用時的塑性高低。力和壓應力同時作用時的塑性高低。 K K： K K AK/F AK/F （J/mmJ/mm2 2） 式中：式中： A AK K 試樣所吸收的能

6、量，試樣所吸收的能量，J J ； F F缺口處橫截面積，缺口處橫截面積，mmmm2 2。 1414.1 .1 塑性基本概念及測定方法塑性基本概念及測定方法 沖擊韌度沖擊韌度 變形力學條件對金屬的塑性有很大影響，目前還變形力學條件對金屬的塑性有很大影響，目前還沒有某種實驗方法能測出表示所有塑性加工方式下金沒有某種實驗方法能測出表示所有塑性加工方式下金屬的塑性指標。每種實驗方法測定的塑性指標，僅能屬的塑性指標。每種實驗方法測定的塑性指標，僅能表明金屬在該變形過程中所具有的塑性表明金屬在該變形過程中所具有的塑性金屬塑性的測定方法金屬塑性的測定方法: : 1) 1)機械性能試驗法機械性能試驗法 2)

7、2)模擬試驗法模擬試驗法1414.1 .1 塑性基本概念及測定方法塑性基本概念及測定方法(1)(1)拉伸試驗拉伸試驗: :在材料試驗機上進行，變形速度為在材料試驗機上進行，變形速度為10103 310102 2S S-1-1。 塑性指標塑性指標延伸率延伸率() )和斷面收縮率和斷面收縮率() )(2) (2) 扭轉試驗扭轉試驗: :在專用的扭轉試驗機上進行。將圓柱形試樣一在專用的扭轉試驗機上進行。將圓柱形試樣一端固定，另一端扭轉。端固定，另一端扭轉。 塑性指標塑性指標扭轉轉數(shù)扭轉轉數(shù)n n(3) (3) 沖擊彎曲試驗：將材料制成帶有缺口的標準試樣，把試樣沖擊彎曲試驗：將材料制成帶有缺口的標準試

8、樣，把試樣放在擺錘式?jīng)_擊試驗機的支座上，使重擺從一定高度落下放在擺錘式?jīng)_擊試驗機的支座上，使重擺從一定高度落下將試樣沖斷。將試樣沖斷。 塑性指標塑性指標沖擊韌度沖擊韌度K K機械性能試驗法機械性能試驗法1414.1 .1 塑性基本概念及測定方法塑性基本概念及測定方法(1)(1)頂鍛頂鍛( (鐓粗鐓粗) )試驗試驗將圓柱形試樣在壓力機或落錘上鐓粗，試樣側面出現(xiàn)肉眼看到將圓柱形試樣在壓力機或落錘上鐓粗，試樣側面出現(xiàn)肉眼看到的第一條裂紋時的變形量做為塑性指標。的第一條裂紋時的變形量做為塑性指標。式中：式中：HH試樣的原始高度，試樣的原始高度，mmmm， hh試樣的變形后高度，試樣的變形后高度，mmm

9、m。一般高度一般高度H0H0為直徑為直徑D0D0的的1.51.5倍。倍。60608080：高塑性；：高塑性；40406060：中塑性；：中塑性；20204040：低塑性，：低塑性，2020：塑性差。：塑性差。反映鍛壓變形過程反映鍛壓變形過程( (自由鍛、冷鐓等自由鍛、冷鐓等) )的塑性大小。的塑性大小。 模擬試驗法模擬試驗法1414.1 .1 塑性基本概念及測定方法塑性基本概念及測定方法兩種試驗法兩種試驗法: :1. 1. 平輥軋楔形試樣至扁平帶狀，測量首先發(fā)生裂紋處的壓縮平輥軋楔形試樣至扁平帶狀，測量首先發(fā)生裂紋處的壓縮率，此壓縮率就表示塑性的大小。率，此壓縮率就表示塑性的大小。特點：特點：

10、不需要制備特殊的軋輥，但確定極限變形量比較困難。不需要制備特殊的軋輥，但確定極限變形量比較困難。2. 2. 偏心輥軋矩形軋件成楔形件，用最初出現(xiàn)目視裂紋的變壓偏心輥軋矩形軋件成楔形件，用最初出現(xiàn)目視裂紋的變壓縮率來確定其塑性的大小?？s率來確定其塑性的大小。特點：特點：準確確定極限相對壓縮率，免除楔形軋件加工方面的準確確定極限相對壓縮率，免除楔形軋件加工方面的麻煩。麻煩。 (2) (2) 楔形軋制試驗楔形軋制試驗1414.1 .1 塑性基本概念及測定方法塑性基本概念及測定方法雙輥刻槽偏心輥雙輥刻槽偏心輥單輥刻槽偏心輥單輥刻槽偏心輥 1414.1 .1 塑性基本概念及測定方法塑性基本概念及測定方法

11、(3) (3) 杯突試驗（脹形試驗）杯突試驗（脹形試驗）將試樣置于凹模與壓邊圈之間夾緊，球狀沖頭向上將試樣置于凹模與壓邊圈之間夾緊，球狀沖頭向上運動使試樣脹成凸包，直到凸包產(chǎn)生裂紋為止，測運動使試樣脹成凸包，直到凸包產(chǎn)生裂紋為止，測出此時的凸包高度出此時的凸包高度IEIE記為杯突試驗值。記為杯突試驗值。板料成形性能的模擬實驗還有擴孔試驗、拉深試驗、板料成形性能的模擬實驗還有擴孔試驗、拉深試驗、彎曲試驗和拉深一脹形復合試驗等。彎曲試驗和拉深一脹形復合試驗等。反映沖壓工序中的脹形、局部成形反映沖壓工序中的脹形、局部成形1414.1 .1 塑性基本概念及測定方法塑性基本概念及測定方法 以溫度為橫坐標

12、，以溫度為橫坐標，以延伸率、斷面收縮率、以延伸率、斷面收縮率、扭轉轉數(shù)及沖擊韌度為扭轉轉數(shù)及沖擊韌度為縱坐標繪制而成的塑性縱坐標繪制而成的塑性指標隨溫度而變化的曲指標隨溫度而變化的曲線。線。1414.1 .1 塑性基本概念及測定方法塑性基本概念及測定方法 1414.2 .2 影響塑性主要因素及提高塑性的途徑影響塑性主要因素及提高塑性的途徑影響金屬的塑性的因素：影響金屬的塑性的因素：內(nèi)在因素：內(nèi)在因素：外部條件：外部條件：其它外部條件其它外部條件1 1）碳及雜質）碳及雜質碳碳 使碳鋼的塑性降低，強度提高。碳含量越高，碳鋼熔化使碳鋼的塑性降低，強度提高。碳含量越高，碳鋼熔化 溫度越低，奧氏體晶粒長

13、大的傾向越大，再結晶速度越溫度越低，奧氏體晶粒長大的傾向越大，再結晶速度越 慢，對熱成形不利。慢，對熱成形不利。磷磷 使鋼的強度，硬度顯著提高，塑性，韌性顯著降低。當含使鋼的強度，硬度顯著提高，塑性，韌性顯著降低。當含 磷量大于磷量大于0.30.3時，鋼完全變脆沖擊韌性接近于零。該現(xiàn)時，鋼完全變脆沖擊韌性接近于零。該現(xiàn) 象為象為“冷脆冷脆”，磷具有極大的偏析能力，使鋼中局部地區(qū)，磷具有極大的偏析能力，使鋼中局部地區(qū) 達到較高的含磷量而變脆。在熱變形時，含磷量不大于達到較高的含磷量而變脆。在熱變形時，含磷量不大于1 1 1.5 1.5時，磷完全溶于鐵中，對鋼的塑性影響不大。時，磷完全溶于鐵中，對

14、鋼的塑性影響不大。一、化學成分一、化學成分 1414.2 .2 影響塑性主要因素及提高塑性的途徑影響塑性主要因素及提高塑性的途徑硫硫 不溶于鐵中，以不溶于鐵中，以FeSFeS及及NiNi的硫化物夾雜形式存在。的硫化物夾雜形式存在。FeSFeS的的 熔點低，當鋼在熔點低，當鋼在80080012001200范圍熱加工時，晶界處硫化范圍熱加工時，晶界處硫化 鐵熔化，導致鍛件開裂。該現(xiàn)象為鐵熔化，導致鍛件開裂。該現(xiàn)象為“熱脆熱脆”。 氮氮 室溫或稍高溫度下，氮以室溫或稍高溫度下，氮以Fe4NFe4N形式析出，使鋼的強度、形式析出，使鋼的強度、 硬度提高，塑性、韌性降低，即時效脆性。在硬度提高，塑性、韌

15、性降低，即時效脆性。在300300左左 右加工還會出現(xiàn)右加工還會出現(xiàn)“藍脆藍脆”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 氫氫 引起氫脆現(xiàn)象，使鋼的塑性大大降低，集中在鋼內(nèi)缺陷引起氫脆現(xiàn)象，使鋼的塑性大大降低，集中在鋼內(nèi)缺陷 處形成氫分子與壓力的相互作用會出現(xiàn)處形成氫分子與壓力的相互作用會出現(xiàn)“白點白點”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 氧氧 在鋼中形成氧化物夾雜物，降低鋼的疲勞強度和塑性。在鋼中形成氧化物夾雜物，降低鋼的疲勞強度和塑性。 FeO FeO還會和還會和FeSFeS形成低熔點的共晶組織，分布于晶界處，形成低熔點的共晶組織，分布于晶界處， 造成鋼的熱脆性。造成鋼的熱脆性。 1414.2 .2 影響塑性主要因素及提高塑性的途徑影響塑

16、性主要因素及提高塑性的途徑合金元素對鐵素體伸長率影響合金元素對鐵素體伸長率影響 （2 2）合金元素對塑性的影響）合金元素對塑性的影響1.1.形成固溶體，使鐵原子晶格點陣形成固溶體，使鐵原子晶格點陣畸變，鋼的變形抗力提高，塑性降畸變，鋼的變形抗力提高，塑性降低。低。 2.2.與鋼中的碳結合形成碳化物：與鋼中的碳結合形成碳化物：硬而脆碳化物，使鋼的強度提硬而脆碳化物，使鋼的強度提高，塑性下降。高，塑性下降。高度分散極小顆粒的碳化物，高度分散極小顆粒的碳化物，起彌散強化作用，鋼的強度提高，起彌散強化作用，鋼的強度提高，塑性的影響不大。塑性的影響不大。在晶界含有大量共晶碳化物，在晶界含有大量共晶碳化物

17、，會使塑性很低。會使塑性很低。 1414.2 .2 影響塑性主要因素及提高塑性的途徑影響塑性主要因素及提高塑性的途徑。 1414.2 .2 影響塑性主要因素及提高塑性的途徑影響塑性主要因素及提高塑性的途徑1 1）晶格）晶格 面心立方晶格塑性最好，體心立方晶格塑性其次，密排面心立方晶格塑性最好，體心立方晶格塑性其次，密排六方晶格塑性較差。六方晶格塑性較差。2 2）晶粒度的影響）晶粒度的影響 晶粒越細，材料塑性越好。晶粒越細，材料塑性越好。3 3）相組成）相組成 單相材料一般比多相材料塑性高。單相材料一般比多相材料塑性高。 4 4）鑄造組織）鑄造組織 鑄造組織具有粗大柱狀晶粒和偏析、夾雜、氣體琉松

18、等鑄造組織具有粗大柱狀晶粒和偏析、夾雜、氣體琉松等缺陷，金屬塑性降低。缺陷，金屬塑性降低。 二、組織結構二、組織結構 1414.2 .2 影響塑性主要因素及提高塑性的途徑影響塑性主要因素及提高塑性的途徑1 1、 變形溫度變形溫度 藍脆區(qū)藍脆區(qū)紅脆區(qū)紅脆區(qū)再再結晶和擴散結晶和擴散 低溫脆性區(qū)低溫脆性區(qū)熱振動熱振動 過熱和過燒過熱和過燒 單一奧氏體單一奧氏體 1414.2.2影響塑性主要因素及提高塑性的途徑影響塑性主要因素及提高塑性的途徑1 1）四個脆性區(qū)）四個脆性區(qū)原因：原因：原因：原因：原因：原因：原因：原因：。 1414.2 .2 影響塑性主要因素及提高塑性的途徑影響塑性主要因素及提高塑性的

19、途徑2 2）塑性增高的區(qū)域）塑性增高的區(qū)域區(qū)域區(qū)域1 1原因：原因：區(qū)域區(qū)域2 2：原因：原因：區(qū)域區(qū)域3 3：原因：原因： 1414.2 .2 影響塑性主要因素及提高塑性的途徑影響塑性主要因素及提高塑性的途徑 2. 2. 變形速度變形速度 單位時間內(nèi)的應變，又稱應變速率單位時間內(nèi)的應變，又稱應變速率 )(1sdtd )(1st變形速度與設備工作速度不同。變形速度與設備工作速度不同。設備的工作速度不等于變形速度，但很大程度上決定設備的工作速度不等于變形速度，但很大程度上決定變形速度的大小。變形速度的大小。 1414.2 .2 影響塑性主要因素及提高塑性的途徑影響塑性主要因素及提高塑性的途徑1

20、1）熱效應與溫度效應）熱效應與溫度效應熱效應：熱效應：塑性變形過程中變形能轉化為熱能的現(xiàn)象。塑性變形過程中變形能轉化為熱能的現(xiàn)象。溫度效應：塑性變形過程中產(chǎn)生的熱量使變形體溫度升高的現(xiàn)象。溫度效應：塑性變形過程中產(chǎn)生的熱量使變形體溫度升高的現(xiàn)象。影響溫度效應因素影響溫度效應因素：（1 1）變形速度，變形速度越高，單位時間的變形量大，產(chǎn)生的）變形速度，變形速度越高，單位時間的變形量大，產(chǎn)生的熱量越多，熱量散失越少，溫度效應也越大。熱量越多，熱量散失越少，溫度效應也越大。 （2 2）變形溫度，溫度越高，材料真實應力降低，單位體積變形）變形溫度，溫度越高，材料真實應力降低，單位體積變形能減小，溫度效

21、應減小。在冷塑性變形時，材料真實應力高，單能減小，溫度效應減小。在冷塑性變形時，材料真實應力高，單位體積變形功高，溫度效應高。位體積變形功高，溫度效應高。 1414.2 .2 影響塑性主要因素及提高塑性的途徑影響塑性主要因素及提高塑性的途徑2 2變形速度對塑性的影響變形速度對塑性的影響 變形速率不大時，塑性隨變形速率增大而下降，當變形速變形速率不大時，塑性隨變形速率增大而下降，當變形速率超過一定值時，塑性隨變形速率增大而上升率超過一定值時，塑性隨變形速率增大而上升區(qū)：區(qū)：區(qū)：區(qū)：變形速度變形速度塑性指標塑性指標III 1414.2 .2 影響塑性主要因素及提高塑性的途徑影響塑性主要因素及提高塑

22、性的途徑3. 3. 應力狀態(tài)應力狀態(tài) 壓應力個數(shù)越多，數(shù)值越大，金屬塑性越好，三向壓應力個數(shù)越多，數(shù)值越大，金屬塑性越好，三向壓應力狀態(tài)圖最好，兩向壓一向拉次之，兩向拉一向壓壓應力狀態(tài)圖最好，兩向壓一向拉次之，兩向拉一向壓更次。更次。 塑性好塑性好塑性差塑性差 1414.2 .2 影響塑性主要因素及提高塑性的途徑影響塑性主要因素及提高塑性的途徑靜水壓力提高金屬塑性，這是因為：靜水壓力提高金屬塑性，這是因為：（1 1）晶間變形使晶間顯微破壞得到積累，進而迅速地引起多晶體）晶間變形使晶間顯微破壞得到積累，進而迅速地引起多晶體的破壞，三向壓縮能遏止晶粒邊界相對移動，使晶間變形困難。的破壞，三向壓縮能

23、遏止晶粒邊界相對移動，使晶間變形困難。（2 2）三向壓縮使金屬變得更為致密，顯微破壞得到修復，宏觀破）三向壓縮使金屬變得更為致密，顯微破壞得到修復，宏觀破壞（組織缺陷）也得到修復；三向拉伸則加速各種破壞的發(fā)展。壞（組織缺陷）也得到修復；三向拉伸則加速各種破壞的發(fā)展。（3 3）三向壓縮能完全或局部地消除變形物體內(nèi)某些夾雜物甚至液）三向壓縮能完全或局部地消除變形物體內(nèi)某些夾雜物甚至液相對塑性的不良影響。三向拉應力會使這些地方形成應力集中，相對塑性的不良影響。三向拉應力會使這些地方形成應力集中，加速金屬破壞出現(xiàn)。加速金屬破壞出現(xiàn)。（4 4）三向壓縮能完全抵償或大大降低不均勻變形所引起的附加拉）三向壓

24、縮能完全抵償或大大降低不均勻變形所引起的附加拉伸應力，減輕拉應力的不良影響。伸應力，減輕拉應力的不良影響。 1414.2 .2 影響塑性主要因素及提高塑性的途徑影響塑性主要因素及提高塑性的途徑4 4變形程度變形程度 變形程度對塑性的影響同加工硬化及加工過程中塑性變形變形程度對塑性的影響同加工硬化及加工過程中塑性變形而產(chǎn)生的裂紋傾向有關。而產(chǎn)生的裂紋傾向有關。 在熱變形過程中，變形程度與變形溫度在熱變形過程中，變形程度與變形溫度- -速度條件是有關，當速度條件是有關，當加工硬化與裂紋胚芽的修復速度大于發(fā)生速度時，可以說變形加工硬化與裂紋胚芽的修復速度大于發(fā)生速度時，可以說變形程度對塑性影響不大。

25、程度對塑性影響不大。 冷變形過程中，變形程度的增加而塑性降低。對硬化強度大的冷變形過程中，變形程度的增加而塑性降低。對硬化強度大的金屬與合金，較小的變形程度即進行下一次中間退火，以恢復金屬與合金，較小的變形程度即進行下一次中間退火，以恢復其塑性；對于硬化強度小的金屬與合金，則在兩次中間退火之其塑性；對于硬化強度小的金屬與合金，則在兩次中間退火之間可給予較大的變形程度。間可給予較大的變形程度。 1414.2 .2 影響塑性主要因素及提高塑性的途徑影響塑性主要因素及提高塑性的途徑變形物體體積對力學性能的影響變形物體體積對力學性能的影響11塑性；塑性；22變形抗力變形抗力5.5.變形狀態(tài)變形狀態(tài) 主

26、變形圖中壓縮分量越多，越有利發(fā)揮金屬的塑性。兩向主變形圖中壓縮分量越多，越有利發(fā)揮金屬的塑性。兩向壓縮向延伸的主變形圖最好，一向壓縮一向延伸次之，兩向壓縮向延伸的主變形圖最好，一向壓縮一向延伸次之，兩向延伸向壓縮的主變形圖最差。延伸向壓縮的主變形圖最差。6. 6. 尺寸因素尺寸因素 隨加工件體積增大，隨加工件體積增大，塑性有所降低。塑性有所降低。 1414.2 .2 影響塑性主要因素及提高塑性的途徑影響塑性主要因素及提高塑性的途徑7 7周圍介質周圍介質 1414.2 .2 影響塑性主要因素及提高塑性的途徑影響塑性主要因素及提高塑性的途徑提高塑性的途徑提高塑性的途徑 ： 控制化學成分控制化學成分

27、 改善組織結構改善組織結構 提高材料的成分和組織的均勻性提高材料的成分和組織的均勻性 采用合適的變形溫度采用合適的變形溫度速度制度速度制度 選用三向壓應力較強的變形過程選用三向壓應力較強的變形過程 減小變形的不均勻性，盡量造成均勻的變形狀態(tài)減小變形的不均勻性，盡量造成均勻的變形狀態(tài) 避免加熱和加工時周圍介質的不良影響。避免加熱和加工時周圍介質的不良影響。 1414.2 .2 影響塑性主要因素及提高塑性的途徑影響塑性主要因素及提高塑性的途徑 1414.3 .3 金屬的超塑性金屬的超塑性1. 1. 定義：定義：2. 2. 超塑性的種類超塑性的種類 細晶超塑性是在特定的恒溫下發(fā)生的，也稱為細晶超塑性

28、是在特定的恒溫下發(fā)生的，也稱為恒溫超塑性恒溫超塑性或或靜超塑性靜超塑性，或，或結構超塑性結構超塑性。 相變超塑性不一定要求材料具有超細晶粒組織，但要求具有相變超塑性不一定要求材料具有超細晶粒組織，但要求具有相變或同素異構轉變，也稱為相變或同素異構轉變，也稱為動態(tài)超塑性動態(tài)超塑性。 也有人把上述的第二及第三類超塑性總稱為也有人把上述的第二及第三類超塑性總稱為動態(tài)超塑性動態(tài)超塑性或或環(huán)環(huán)境超塑性境超塑性。 1414.3 .3 金屬的超塑性金屬的超塑性3.3.細晶超塑性特征細晶超塑性特征 當當應力應力超過最大值后，隨著變形量增加超過最大值后，隨著變形量增加而下降，而變形量則可達到很大而下降，而變形量

29、則可達到很大 變形增加真應力變形增加真應力變化很小變化很小真實應變真實應變真實應力真實應力低負荷無細頸的大延伸現(xiàn)象低負荷無細頸的大延伸現(xiàn)象 1414.3 .3 金屬的超塑性金屬的超塑性4.4.變形力學特征變形力學特征mKlglgddm當應力當應力變形速度表示為變形速度表示為對數(shù)曲線時，此變形速度對數(shù)曲線時，此變形速度敏感性指數(shù)為該曲線的斜敏感性指數(shù)為該曲線的斜率率 1414.3 .3 金屬的超塑性金屬的超塑性變形速度敏感性指數(shù)變形速度敏感性指數(shù)m m是表征超塑性的一個極其重要的指標；是表征超塑性的一個極其重要的指標；m m值反映材料抗頸縮的能力；值反映材料抗頸縮的能力；m m值大值大, ,有大

30、延伸率的可能性；有大延伸率的可能性；m m1 1時，時， 變?yōu)榕ｎD粘性流動公式變?yōu)榕ｎD粘性流動公式K K是粘性系數(shù)；是粘性系數(shù)；對于普通金屬，對于普通金屬，m m0.020.020.20.2對于超塑性材料，對于超塑性材料，m=0.3m=0.31.01.0mK 1414.3 .3 金屬的超塑性金屬的超塑性 設試樣橫斷面積設試樣橫斷面積A A上有拉伸負荷上有拉伸負荷P P，則，則=P/A=P/AdtdAA1mmmAdtdAAKPdtdA11111試樣各橫斷面積減小速度與試樣各橫斷面積減小速度與 成正比成正比 mA11APmKAdA 1414.3 .3 金屬的超塑性金屬的超塑性m m值增大時，對局部

31、收縮的抗力增大，變形趨向均值增大時，對局部收縮的抗力增大，變形趨向均勻，有出現(xiàn)大延伸的可能性。勻，有出現(xiàn)大延伸的可能性。 m m值大小與變形速度、變形溫度及晶粒大小等因素值大小與變形速度、變形溫度及晶粒大小等因素有關。有關。只有當變形速度與變形溫度的綜合作用是有利于獲只有當變形速度與變形溫度的綜合作用是有利于獲得較大的得較大的m m值時，合金才能處于超塑性狀態(tài)值時，合金才能處于超塑性狀態(tài) 1414.3 .3 金屬的超塑性金屬的超塑性細晶超塑性要求有極細的等軸晶粒、雙相及穩(wěn)定的組織。細晶超塑性要求有極細的等軸晶粒、雙相及穩(wěn)定的組織。雙相要求：雙相要求：第二相晶粒能阻礙母相晶粒的長大，而母相也能第

32、二相晶粒能阻礙母相晶粒的長大，而母相也能阻礙第二相的長大。阻礙第二相的長大。穩(wěn)定要求：穩(wěn)定要求：在變形過程中晶粒長大的速度要慢，以便有充分在變形過程中晶粒長大的速度要慢，以便有充分的熱變形持續(xù)時間的熱變形持續(xù)時間等軸晶粒要求等軸晶粒要求：孿生普通塑性變形機制，是一種晶界作用，孿生普通塑性變形機制，是一種晶界作用，要求有數(shù)量多而又短的晶粒邊界，且界面要平坦，易于變要求有數(shù)量多而又短的晶粒邊界，且界面要平坦，易于變形流動，以減少組織內(nèi)切應力。形流動，以減少組織內(nèi)切應力。晶粒尺寸：晶粒尺寸：大于大于10m10m的晶粒組織難以實現(xiàn)超塑性的晶粒組織難以實現(xiàn)超塑性 1414.3 .3 金屬的超塑性金屬的超

33、塑性5. 5. 超塑性變形變形特點超塑性變形變形特點 1) 1)、晶粒未被拉長，保持等軸狀態(tài)，晶粒直徑長大、晶粒未被拉長，保持等軸狀態(tài)，晶粒直徑長大 。但不是。但不是原樣簡單粗大化，伴隨晶?；剞D的同時發(fā)生同相晶粒的接近，原樣簡單粗大化，伴隨晶粒回轉的同時發(fā)生同相晶粒的接近，合并和再分割過程的反復進行。合并和再分割過程的反復進行。 2 2）、晶界滑移、移動及晶粒回轉，但并不產(chǎn)生脆性的晶界斷）、晶界滑移、移動及晶?；剞D，但并不產(chǎn)生脆性的晶界斷裂。裂。 3 3）、無位錯組織出現(xiàn)。）、無位錯組織出現(xiàn)。 4 4）、結晶學織構不發(fā)達，若原始取向無序，超塑性變形后仍）、結晶學織構不發(fā)達，若原始取向無序，超塑

34、性變形后仍為無序，超塑性變形后織構破壞，基本上變?yōu)闊o序化。為無序，超塑性變形后織構破壞，基本上變?yōu)闊o序化。 1414.3 .3 金屬的超塑性金屬的超塑性細晶超塑性變形的機制細晶超塑性變形的機制 1 1擴散蠕變理論擴散蠕變理論 2 2晶界滑動理論晶界滑動理論 3 3動態(tài)再結晶理論動態(tài)再結晶理論 1414.3 .3 金屬的超塑性金屬的超塑性影響超塑性的主要因素影響超塑性的主要因素1 1）變形速度的影響很大，超塑性只有在）變形速度的影響很大，超塑性只有在1010-41010-1/s內(nèi)才出內(nèi)才出現(xiàn)現(xiàn). .2)2)變形溫度對超塑性的影響非常明顯，當?shù)陀诨虺^某一溫變形溫度對超塑性的影響非常明顯，當?shù)陀诨?/p>

35、超過某一溫度范圍時，就不出現(xiàn)超塑性現(xiàn)象。度范圍時，就不出現(xiàn)超塑性現(xiàn)象。3 3）晶粒尺寸也影響超塑性。減小晶粒尺寸，有利于超塑性）晶粒尺寸也影響超塑性。減小晶粒尺寸，有利于超塑性變形。變形。4 4）晶粒形狀的影響。當晶粒是等軸晶粒且晶界面平坦時，）晶粒形狀的影響。當晶粒是等軸晶粒且晶界面平坦時，利于晶界滑動，有利于超塑性變形。利于晶界滑動，有利于超塑性變形。 1414.3 .3 金屬的超塑性金屬的超塑性43 1 14 4. .4 4 單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形1 14.44.4.1.1.1.1 滑移滑移 晶體塑性變形是通過平行于一定晶體學平面（即滑移面）晶體塑性變形是通過平

36、行于一定晶體學平面（即滑移面）的滑移引起的。的滑移引起的。 塑性變形的結果，使原來光滑的單晶試樣的表面變成臺階塑性變形的結果，使原來光滑的單晶試樣的表面變成臺階狀，這些臺階是由大量位錯滑出晶體所形成的。這些線條稱為狀，這些臺階是由大量位錯滑出晶體所形成的。這些線條稱為滑移線滑移線，一系列滑移線聚成一束，組成，一系列滑移線聚成一束，組成滑移帶滑移帶44移線：滑移帶中的細線移線：滑移帶中的細線滑移層：相鄰滑移線間的晶體片層滑移層：相鄰滑移線間的晶體片層滑移量：每條滑移線所產(chǎn)生的臺階高度滑移量：每條滑移線所產(chǎn)生的臺階高度 滑移帶示意圖滑移帶示意圖 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶

37、體的塑性變形45當應力超過晶體的彈性極限后，晶體中就會產(chǎn)生層片當應力超過晶體的彈性極限后，晶體中就會產(chǎn)生層片之之 間的相對滑移，大量的層片間滑動的累積就構成晶體的間的相對滑移，大量的層片間滑動的累積就構成晶體的宏觀塑性變形。宏觀塑性變形?；萍性谀承┚嫔?，滑移帶和滑移線間的晶體片滑移集中在某些晶面上，滑移帶和滑移線間的晶體片層并未發(fā)生塑性變形，僅僅發(fā)生了相對滑動層并未發(fā)生塑性變形，僅僅發(fā)生了相對滑動塑性變形時位錯只沿著一定的晶面和晶向運動，晶體塑性變形時位錯只沿著一定的晶面和晶向運動，晶體沿某些特定的晶面及方向相對錯開，這些晶面和晶向分別稱沿某些特定的晶面及方向相對錯開，這些晶面和晶向分別

38、稱“滑移面滑移面”和和“滑移方向滑移方向”。 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形461. 1. 滑移與臨界分切應力定律滑移與臨界分切應力定律滑移：滑移：指晶體在外力的作用下，其中一部分沿著一定晶面和在這指晶體在外力的作用下，其中一部分沿著一定晶面和在這個晶面上的一定晶向，對其另一部分產(chǎn)生的相對移動。個晶面上的一定晶向，對其另一部分產(chǎn)生的相對移動?；泼妫夯泼妫貉刂用芏茸畲蟮木姘l(fā)生。沿著原子密度最大的晶面發(fā)生。滑移方向：滑移方向：沿著原子密度最大的晶向發(fā)生。沿著原子密度最大的晶向發(fā)生?；葡担夯葡担夯泼媾c滑移方向數(shù)值的乘積?；泼媾c滑移方向數(shù)值的乘積?；?/p>

39、移系愈多，滑移過程可能采取的空間取向愈多，滑移愈容易，滑移系愈多，滑移過程可能采取的空間取向愈多，滑移愈容易，塑性愈好。塑性愈好。 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形47金屬的主要滑移面、滑移方向和滑移系金屬的主要滑移面、滑移方向和滑移系對一定結構晶體對一定結構晶體, ,滑移方向隨變形溫度不變滑移方向隨變形溫度不變, ,但滑移面但滑移面隨變形溫度有所改變。隨變形溫度有所改變。 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形48滑移是金屬的一部分相對于另一部分的剪切運動，其運動滑移是金屬的一部分相對于另一部分的剪切運動，其運動的距離是剪切方向上原子

40、間距的整數(shù)倍，剪切運動后不破的距離是剪切方向上原子間距的整數(shù)倍，剪切運動后不破壞晶體內(nèi)原有的原子排列規(guī)則性，滑移后晶體各部分的位壞晶體內(nèi)原有的原子排列規(guī)則性，滑移后晶體各部分的位向仍然一致。向仍然一致。 滑移是金屬的一部分相對于另一部分沿滑移面和滑移方滑移是金屬的一部分相對于另一部分沿滑移面和滑移方向的剪切變形，需要一定的向的剪切變形，需要一定的驅動力驅動力來克服滑移運動的阻力，來克服滑移運動的阻力，這個驅動力即是外力在滑移面、滑移方向作用的這個驅動力即是外力在滑移面、滑移方向作用的分切應力分切應力。當此分切應力的數(shù)值達到一定大小時，晶體在這個滑移系當此分切應力的數(shù)值達到一定大小時，晶體在這個

41、滑移系統(tǒng)上進行滑移。統(tǒng)上進行滑移。 臨界切應力：臨界切應力：能引起滑移的這個分切應力，以能引起滑移的這個分切應力，以k k 表示。表示。 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形49S S n1n111 11 cos1cos112 12 cos2cos213 13 cos3cos3S S n2n212 12 cos1cos122 22 cos2cos23232 cos3 cos3 S S n3n31313 cos1 cos123 23 cos2cos233 33 cos3cos3 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形50S S n1n1cos

42、cos1 1S Sn2 n2 coscos2 2S Sn3 n3 coscos3 3 1111coscos1 1coscos1 11212coscos2 2coscos1 113 13 coscos3 3 cos cos 1 1+12 12 coscos1 1 coscos2 22222 cos cos2 2 cos cos2 232 32 coscos3 3 coscos2 2+13 13 coscos1 1 coscos3 32323 cos cos2 2 coscos3 333 33 coscos3 3 coscos3 3 縮寫為：縮寫為：ijij cos cosi i cos cosj

43、 j 當外力增加，滑移方向的分切應力達到臨界切應力當外力增加，滑移方向的分切應力達到臨界切應力k k時，晶時，晶體產(chǎn)生滑移。體產(chǎn)生滑移。 k kijij cos cosi i coscosj j 即：即：k kcoscos coscos 廣義施密特定律廣義施密特定律 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形51 單向拉伸變形時，拉應力平行于軸單向拉伸變形時，拉應力平行于軸1 1，則，則1111 處于開始屈服時應力狀態(tài)。即應力處于開始屈服時應力狀態(tài)。即應力達到拉伸的屈達到拉伸的屈服應力服應力s s：k kscoscos scoscos 和和角反映外力和單晶角反映外力和單晶

44、體的取向關系。體的取向關系。coscoscoscos稱為稱為取向因子取向因子，或稱為或稱為施密特因子施密特因子。 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形52 當拉伸軸與滑移面和滑移方向都成當拉伸軸與滑移面和滑移方向都成4545角時，即當角時，即當4545，即，即=coscos=0.5=coscos=0.5，這時取向因子達到最大值，這時取向因子達到最大值maxmax，拉伸力在該滑移上沿此滑移方向上的分力最大，即沿此滑移方拉伸力在該滑移上沿此滑移方向上的分力最大，即沿此滑移方向上的分切應力最大這時晶體滑移所需外力最小。向上的分切應力最大這時晶體滑移所需外力最小。 軟取向：

45、軟取向：=0.5=0.5及接近于及接近于0.50.5的方位，或叫的方位，或叫有利方位硬取向：有利方位硬取向：=0=0及接近于及接近于0 0的方位，或叫的方位，或叫不利方位。不利方位。 處于這些硬取向的晶體在外應力數(shù)值很大，但在滑移系統(tǒng)上處于這些硬取向的晶體在外應力數(shù)值很大，但在滑移系統(tǒng)上的切分應力仍為零，或數(shù)值仍然很小，難的切分應力仍為零，或數(shù)值仍然很小，難 以滑移。當外力足夠以滑移。當外力足夠大可能發(fā)生斷裂。大可能發(fā)生斷裂。 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形532 2. . 晶體滑移的實質晶體滑移的實質 晶體的滑移過程晶體的滑移過程, ,實質是位錯移動和增殖的

46、過程。實質是位錯移動和增殖的過程。 滑移首先在其局部區(qū)域產(chǎn)生，逐步擴大直至最后整個滑移面滑移首先在其局部區(qū)域產(chǎn)生，逐步擴大直至最后整個滑移面 上完成滑移。局部區(qū)域首先滑移的原因：該處存在著位錯，引上完成滑移。局部區(qū)域首先滑移的原因：該處存在著位錯，引 起應力集中，使其應力大到足夠引起物體的滑移。塑性變形過起應力集中，使其應力大到足夠引起物體的滑移。塑性變形過 程中為保證塑性變形的不斷進行，必須要有大量新的位錯的出程中為保證塑性變形的不斷進行，必須要有大量新的位錯的出 現(xiàn)這些新的位錯產(chǎn)生，稱為位錯增殖?，F(xiàn)這些新的位錯產(chǎn)生，稱為位錯增殖。 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑

47、性變形543. 3. 晶體滑移時的轉動晶體滑移時的轉動滑移面上最大分切應力與滑移方向一致時，晶體轉動滑移面上最大分切應力與滑移方向一致時，晶體轉動 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形55滑移面上最大分切應力與滑移方滑移面上最大分切應力與滑移方向不一致時，拉伸時晶體的轉動向不一致時，拉伸時晶體的轉動 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形56壓縮時晶面的轉動：壓縮時晶面的轉動：滑移面逐漸轉向與壓力軸線垂直，滑移面逐漸轉向與壓力軸線垂直， 與拉伸時相反與拉伸時相反壓縮時晶體轉動示意圖壓縮時晶體轉動示意圖 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變

48、形單晶體和多晶體的塑性變形57滑移的基本類型滑移的基本類型單滑移：單滑移：外加切應力外加切應力 c,c,開動一組滑移系；開動一組滑移系；特征：表面平行的滑移線特征：表面平行的滑移線; ; 發(fā)生在滑移系較少或塑發(fā)生在滑移系較少或塑性變形開始階段。性變形開始階段。雙滑移：雙滑移：指從某一變形程度開納，同時有兩個滑移指從某一變形程度開納，同時有兩個滑移系統(tǒng)進行工作。系統(tǒng)進行工作。 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形58交滑移：交滑移：特征：特征：交滑移交滑移 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形59CuCu的單滑移的單滑移AlAl的多滑移的多

49、滑移AlAl單晶的交滑移單晶的交滑移 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形60 多系滑移多系滑移 具有多組滑移系的晶體，滑移首先在取向最有利的滑移具有多組滑移系的晶體，滑移首先在取向最有利的滑移系（其分切應力最大）中進行，但變形時晶面轉動，使另一系（其分切應力最大）中進行，但變形時晶面轉動，使另一組滑移面上的分切應力逐漸增加到足以發(fā)生滑移的臨界值以組滑移面上的分切應力逐漸增加到足以發(fā)生滑移的臨界值以上，晶體的滑移可能在兩組或更多的滑移面上同時進行或交上，晶體的滑移可能在兩組或更多的滑移面上同時進行或交替地進行。產(chǎn)生多系滑移。替地進行。產(chǎn)生多系滑移。 滑移的位錯機制滑

50、移的位錯機制 晶體滑移不是晶體的一部分相對于另一部分沿著滑移面晶體滑移不是晶體的一部分相對于另一部分沿著滑移面作剛性整體位移，而是借助位錯在滑移面上運動來逐步地進作剛性整體位移，而是借助位錯在滑移面上運動來逐步地進行的。行的。 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形6114.4.114.4.1.2 .2 孿生孿生孿生：孿生：晶體在切應力的作用下，其一部分沿某一定晶面和晶向，晶體在切應力的作用下，其一部分沿某一定晶面和晶向，按一定的關系發(fā)生相對的位向移動，其結果使晶體的一部分與按一定的關系發(fā)生相對的位向移動，其結果使晶體的一部分與原晶體的位向處于相互對稱的位置，其晶面和

51、晶向分別為孿生原晶體的位向處于相互對稱的位置，其晶面和晶向分別為孿生晶面和晶向。晶面和晶向。孿晶孿晶: :相對某一特定晶面兩邊原子排列成鏡像對稱的一對晶體。相對某一特定晶面兩邊原子排列成鏡像對稱的一對晶體。 孿生的形成方式孿生的形成方式: : 1) 1)晶體生長晶體生長, ,如退火孿晶如退火孿晶; ; 2) 2)塑性變形塑性變形, ,稱變形孿晶稱變形孿晶. . 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形62孿生特點孿生特點: :1)1)均勻切變均勻切變, ,即切變區(qū)內(nèi)與孿晶面平行的每一層原子面即切變區(qū)內(nèi)與孿晶面平行的每一層原子面 均相對于其毗鄰晶面沿孿生方向位移一定距離。

52、均相對于其毗鄰晶面沿孿生方向位移一定距離。 2)2)具有晶體學要素具有晶體學要素: :孿生面和孿生方向孿生面和孿生方向, ,統(tǒng)稱孿生系統(tǒng)稱孿生系; ;3)3)不改變晶體的點陣類型不改變晶體的點陣類型; ;4)4)相鄰層間相對切變量相等且小于一個原子間距相鄰層間相對切變量相等且小于一個原子間距, ,每層每層 總切變量與它和孿生面的距離成正比總切變量與它和孿生面的距離成正比; ;5)5)所產(chǎn)生的形變較小所產(chǎn)生的形變較小, ,但便于隨后的變形但便于隨后的變形; ;6)6)具有可逆性具有可逆性: :應力反向時應力反向時, ,去孿去孿, ,且去孿易于孿生且去孿易于孿生 14.414.4單晶體和多晶體的塑

53、性變形單晶體和多晶體的塑性變形63鍛造鍛造TiTi產(chǎn)生的孿晶產(chǎn)生的孿晶 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形64面心立方晶體的孿生變形面心立方晶體的孿生變形（a a）孿晶面和孿生方向）孿晶面和孿生方向 （b b）孿生變形時原子的移動）孿生變形時原子的移動 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形65孿生要引起堆垛層錯的改變孿生要引起堆垛層錯的改變. .孿晶形成的位錯機制孿晶形成的位錯機制: : 由肖克萊不全位錯運動掃過相繼的層面造成的均勻切變由肖克萊不全位錯運動掃過相繼的層面造成的均勻切變。 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多

54、晶體的塑性變形66孿生與滑移的區(qū)別：孿生與滑移的區(qū)別：孿生孿生滑移滑移臨界切應力臨界切應力大大小小切變均勻性切變均勻性均勻均勻不均勻不均勻切變量切變量 原子間距的非整原子間距的非整數(shù)倍數(shù)倍原子間距的整原子間距的整數(shù)倍數(shù)倍位的變化位的變化改變改變不變不變拋光后浸蝕后拋光后浸蝕后可見可見不可見不可見發(fā)生難易程度發(fā)生難易程度不易（低溫、高不易（低溫、高速）速）易易 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形67 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形14.414.4.2.2.1.1多晶體變形的特點多晶體變形的特點1 1變形不均勻變形不均勻 多晶體塑性變

55、形的竹節(jié)現(xiàn)象多晶體塑性變形的竹節(jié)現(xiàn)象 （a a）變形前）變形前 （b b）變形后）變形后 多晶體塑性變形的不均勻性多晶體塑性變形的不均勻性 682 2晶界的作用及晶粒大小的影響晶界的作用及晶粒大小的影響 多晶鋁的幾個晶粒各處的應變量。多晶鋁的幾個晶粒各處的應變量。 垂直虛線是晶界，線上的數(shù)字為總變形量垂直虛線是晶界，線上的數(shù)字為總變形量 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形6914.4.214.4.2.2 .2 多晶體的塑性變形機制多晶體的塑性變形機制 1 1晶粒的轉動與移動晶粒的轉動與移動晶粒的轉動晶粒的轉動 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體

56、的塑性變形702 2溶解溶解沉積機制沉積機制實質：實質：一相晶體的原子迅速而飛躍式的轉移到另一相一相晶體的原子迅速而飛躍式的轉移到另一相的晶體中去。的晶體中去。保證兩相有較大的相互溶解度外，還必須具備下列條保證兩相有較大的相互溶解度外，還必須具備下列條件件 : :（1 1）隨著溫度的變化或原有相晶體表面大小及曲率）隨著溫度的變化或原有相晶體表面大小及曲率的變化，伴隨有最大的溶解度改變。的變化，伴隨有最大的溶解度改變。 (2 (2）變形時，應具備足夠高的溫度條件。）變形時，應具備足夠高的溫度條件。 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形713 3非晶機構非晶機構 定向定

57、向 14.414.4單晶體和多晶體的塑性變形單晶體和多晶體的塑性變形72 14.5 14.5 金屬在塑性變形中的硬化金屬在塑性變形中的硬化1. 1. 單晶體的加工硬化單晶體的加工硬化曲線斜率曲線斜率=d=d/d/d 稱為加工硬化率稱為加工硬化率 剪切力剪切力c c c 塑性變形階段塑性變形階段塑性變形階段的曲線分為：塑性變形階段的曲線分為：v易滑移階段易滑移階段v線性硬化階段線性硬化階段v拋物線硬化階段拋物線硬化階段73.線性硬化階段線性硬化階段多系滑移多系滑移多系滑移多系滑移位錯反應位錯反應位錯塞積纏結位錯塞積纏結胞狀亞結構胞狀亞結構 必須加大外加切應力必須加大外加切應力變形抗力變形抗力硬化

58、率硬化率.易滑移階段易滑移階段單系滑移單系滑移滑移線相互平行滑移線相互平行, ,一組滑移系開動一組滑移系開動, ,硬化率很小硬化率很小.拋物線硬化階段拋物線硬化階段交滑移交滑移 交滑移交滑移異號位錯抵消異號位錯抵消位錯密度位錯密度硬化率硬化率 1 14.54.5金屬在塑性變形中的硬化金屬在塑性變形中的硬化742.2.多晶體金屬加工硬化多晶體金屬加工硬化 對于多晶體對于多晶體, ,多系滑移多系滑移, ,無易滑移階段無易滑移階段, ,加工硬化率比較高。加工硬化率比較高。I: I: 小變形區(qū)域小變形區(qū)域IIII：強烈硬化塑性變形：強烈硬化塑性變形 區(qū)，區(qū)，IIIIII：織構形成區(qū)：織構形成區(qū)IVIV

59、：高變形區(qū)：高變形區(qū)IIIIIIIV 1 14.54.5金屬在塑性變形中的硬化金屬在塑性變形中的硬化751 14.6 4.6 金屬塑性變形的不均勻性與殘余應力金屬塑性變形的不均勻性與殘余應力 1 1 金屬塑性變形的不均勻性金屬塑性變形的不均勻性均勻變形：物體同時在高度方向和寬度方向上均勻變形：物體同時在高度方向和寬度方向上( (從而也在長度從而也在長度方向上方向上) )變形均勻時。否則就是不均勻變形變形均勻時。否則就是不均勻變形 均勻變形條件：均勻變形條件：(1) (1) 受變形物體是等向性，受變形物體是等向性，(2) (2) 物體內(nèi)任意點處物理狀態(tài)完全均勻，物體內(nèi)任意點處物理狀態(tài)完全均勻，(

60、3) (3) 接觸面上任意質點的絕對及相對壓下量相同，接觸面上任意質點的絕對及相對壓下量相同，(4) (4) 變形是在沒有外端變形是在沒有外端( (外區(qū)外區(qū)) )的情況下進行，的情況下進行，(5) (5) 接觸面上完全沒有外摩擦，或沒有由外摩擦所引起的阻力。接觸面上完全沒有外摩擦，或沒有由外摩擦所引起的阻力。762 2 基本應力與附加應力基本應力與附加應力基本應力：基本應力：金屬塑性變形時由外力作用所引起的應力，表示金屬塑性變形時由外力作用所引起的應力，表示這種應力分布的圖形叫做基本應力圖。這種應力分布的圖形叫做基本應力圖。附加應力：附加應力：由于物體內(nèi)各處的不均勻變形受到物體整體性的由于物體