形變和斷裂講稿

1、關(guān)于形變與斷裂第一張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第8章 形變與斷裂8.1 力學(xué)性能概述8.2 彈性變形的微觀機(jī)制及影響因素8.3 塑性變形的微觀機(jī)制8.4 粘性變形的微觀機(jī)制8.5 斷裂簡介第二張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月38.1 力學(xué)性能概述 材料的強(qiáng)度和塑性是兩個(gè)重要的力學(xué)性能，它決定了零構(gòu)件的加工成形的工藝性能，同時(shí)又是零構(gòu)件的重要使用性能。 材料的力學(xué)性能是結(jié)構(gòu)敏感的，它和材料的組織和結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，如晶體缺陷密度。 研究金屬形變的意義：deformation第三張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月48.1.1 應(yīng)力、應(yīng)變的概念8.1.1 應(yīng)力、應(yīng)變的概

2、念（Stress & Strain）若體系平衡，內(nèi)部需保持平衡，體系與環(huán)境也要求平衡。如果環(huán)境改變，體系則作出響應(yīng)。應(yīng)力/應(yīng)變第四張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月5一. 應(yīng)力與應(yīng)力場圖8-1 應(yīng)力狀態(tài)正應(yīng)力 切應(yīng)力 正應(yīng)變 切應(yīng)變 應(yīng)力場 第五張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月6二. 應(yīng)力的分解Material圖8-2 應(yīng)力的分解 Schmid取向因子 A：截面積F：拉力：棒內(nèi)均勻的正應(yīng)力 ：作用在滑移面的切應(yīng)力第六張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月7三. 應(yīng)力應(yīng)變曲線() 應(yīng)力為施加的外力除以試棒的截面積應(yīng)變?yōu)槔烨昂笤嚢粲行чL度的相對變化 圖8-3 工程應(yīng)力-應(yīng)變

3、曲線拉伸強(qiáng)度C屈服強(qiáng)度B彈性極限A真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線第七張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月88.1.2 本構(gòu)方程溫度一定時(shí)，應(yīng)力、應(yīng)變及應(yīng)變速率之間的關(guān)系稱為本構(gòu)方程（constitutive equation）一.本構(gòu)方程的一般形式二.本構(gòu)方程的特殊形式對于切應(yīng)力與切應(yīng)變 對于正應(yīng)力與正應(yīng)變 虎克彈性體(或線彈性體) 1.虎克定律第八張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月91.廣義虎克定律矩陣形式 彈性常數(shù)第九張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月10立方系單晶體廣義虎克定律第十張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月112.牛頓粘性定律圖8-4麥克斯韋模型低粘度液體： 牛

4、頓粘性體 3.麥克斯韋模型虎克彈性體+牛頓粘性體=粘彈性體麥克斯韋蠕變方程應(yīng)力松弛方程為松弛常數(shù)其中 第十一張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月124.開爾文模型圖8-5 開爾文模型兩個(gè)元件上的應(yīng)變相等，而總應(yīng)力是兩者之和 開爾文蠕變方程應(yīng)變松弛方程第十二張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月138.1.3 變形的分類1.可逆變形 變形：內(nèi)部原子位置的相對變化 + 材料外形的變化2.不可逆變形 塑性變形粘性變形3. 斷裂 第十三張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月14第8章 形變與斷裂8.1 力學(xué)性能概述8.2 彈性變形的微觀機(jī)制及影響因素8.3 塑性變形的微觀機(jī)制8.4 粘性

5、變形的微觀機(jī)制8.5 斷裂簡介第十四張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月158.2 彈性變形的微觀機(jī)制及影響因素一. 點(diǎn)陣原子的可逆位移二. 間隙原子的可逆位移三. 位錯(cuò)的可逆位移四. 高分子鏈結(jié)構(gòu)的可逆位移8.2.1 彈性變形的微觀機(jī)制第十五張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月168.2.1 彈性變形的微觀機(jī)制：點(diǎn)陣原子的可逆位移如果應(yīng)力不是很大，點(diǎn)陣原子的位移遠(yuǎn)小于原子間距，此時(shí)如撤銷應(yīng)力，點(diǎn)陣原子能立刻恢復(fù)到原來的位置。 受力之前力學(xué)平衡狀態(tài)受力之后趨向建立新的平衡，因此點(diǎn)陣原子產(chǎn)生位移第十六張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月178.2.1 彈性變形的微觀機(jī)制： 間隙

6、原子的可逆位移彈性后效（滯彈性）圖8-6 碳在-Fe中的短程擴(kuò)散圖8-7 彈性后效示意圖 三類八面體第十七張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月18三元件粘彈模型 (1)總應(yīng)變是兩部之和圖8-8 三元件粘彈模型(2)對模量為E2的彈性元件 (3)對開爾文模型Material1.在t=0時(shí)施加恒定應(yīng)力0并一直保持三元件粘彈模型蠕變方程2.在0作用達(dá)到平衡后，突然撤銷應(yīng)力0三元件粘彈模型應(yīng)變松弛方程第十八張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月198.2.1 彈性變形的微觀機(jī)制： 位錯(cuò)的可逆運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)在外力作用下弓出呈弧線當(dāng)外應(yīng)力撤銷后，位錯(cuò)發(fā)生可逆運(yùn)動(dòng)，即恢復(fù)到直線狀態(tài) 圖8-9 位錯(cuò)弧可逆

7、運(yùn)動(dòng) 第十九張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月208.2.2 彈性變形的影響因素一.晶體結(jié)構(gòu)與點(diǎn)陣常數(shù)對沒有位錯(cuò)的單晶體，晶體結(jié)構(gòu)和點(diǎn)陣常數(shù)決定了最大彈性變形。 二.位錯(cuò)三.變形方式四.溫度當(dāng)單晶體中有位錯(cuò)時(shí)，最大彈性變形會(huì)大為降低 無位錯(cuò)單晶體的最大彈性正應(yīng)變 最大彈性切應(yīng)變 溫度影響位錯(cuò)的活性，溫度的增加會(huì)降低最大彈性變形 P10第二十張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月21第8章 形變與斷裂8.1 力學(xué)性能概述8.2 彈性變形的微觀機(jī)制及影響因素8.3 塑性變形的微觀機(jī)制8.4 粘性變形的微觀機(jī)制8.5 斷裂簡介第二十一張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月228.3

8、塑性變形的微觀機(jī)制一. 理想單晶體8.3.1 單晶體的塑性變形圖8-10 理想晶體中的周期勢壘當(dāng)CD面處于平衡位置時(shí) “谷底” 當(dāng)CD面向右移動(dòng)從而偏離平衡位置時(shí) “山峰” 位錯(cuò)滑移的應(yīng)力條件結(jié)合能使晶面兩側(cè)原子間的金屬鍵全部斷裂，才能發(fā)生滑移塑性變形切變模量第二十二張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月238.3.1 單晶體的塑性變形二. 有位錯(cuò)的單晶體圖8-11 位錯(cuò)附近的勢壘以簡單立方晶體為例，設(shè)刃位錯(cuò)線平行于x軸 當(dāng)存在刃位錯(cuò)時(shí)，即使不施加應(yīng)力，滑移面(CD面)上每一個(gè)原子的環(huán)境也是不同的，離位錯(cuò)線越近的原子的結(jié)合能越高 在不受力的情況下,原子處于平衡狀態(tài) 施加外力時(shí)，CD面上每個(gè)

9、原子作出的反應(yīng)不同 使刃位錯(cuò)產(chǎn)生不可逆位移(即滑移)的最小切應(yīng)力 (也稱派-納力) 只要使位錯(cuò)線中心的一列原子間金屬鍵斷裂，就能發(fā)生滑移塑性變形第二十三張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月24派-納力 p （1）離子晶體和共價(jià)晶體的W較小、較大，因此派-納力很高 （2）螺位錯(cuò)的W小于刃位錯(cuò)，因此螺位錯(cuò)派-納力較高，其可動(dòng)性不如刃位錯(cuò)p是材料所固有的，它不隨外應(yīng)力變化 位錯(cuò)滑移的應(yīng)力條件當(dāng)滿足(實(shí)際分解到某一晶面某一方向的切應(yīng)力) (該晶面該方向的派-納力)時(shí),刃位錯(cuò)產(chǎn)生不可逆位移,繼而晶體發(fā)生塑性變形.第二十四張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月25位錯(cuò)滑移的幾何概念滑移與滑移系滑

10、移系的概念、性質(zhì)滑移系的一般規(guī)律滑移線與滑移帶滑移時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)多滑移孿生孿生與孿晶帶的概念面心立方結(jié)構(gòu)中的孿晶面心立方晶體的孿生過程孿生和滑移的差別第二十五張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月26. 滑移與滑移系 （1 ）滑移系概念 滑移是沿著一定的晶面和該面上的一定晶向進(jìn)行的，此晶面稱為滑移面；此晶向則稱為滑移方向，一個(gè)滑移面和此面上的一個(gè)滑移方向組成了一個(gè)滑移系?；泼婕捌浞ㄏ蚴噶縩滑移方向矢量b第二十六張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月27.滑移與滑移系（2） 滑移系的性質(zhì) 每一個(gè)滑移系表示金屬進(jìn)行滑移時(shí)，滑移動(dòng)作可能采取的空間取向。 當(dāng)其它條件相同時(shí)，金屬中的滑移系越多，

11、則滑移時(shí)可供采取的空間取向越多，該金屬的塑性越好。第二十七張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月28.滑移與滑移系 滑移面和滑移方向通常都是密排面和密排晶向；隨著成分、溫度等條件的改變，其它晶面也有可能稱為滑移面，但滑移方向比較穩(wěn)定，總是密排晶向。 每一種晶格類型的金屬都具有特定的滑移系。 同一金屬晶體可以有幾組晶體學(xué)上完全等同的滑移系。但實(shí)際滑移時(shí)，不是沿著這些滑移系同時(shí)滑動(dòng)，而是沿著最有利的滑移系首先滑移。（3） 滑移系的一般規(guī)律第二十八張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月29.滑移與滑移系Eg. fcc滑移系滑移方向,滑移面一般為111,面心立方結(jié)構(gòu)共有四個(gè)不同的111晶面,每

12、個(gè)滑移面上有三個(gè)晶向,故共有43=12個(gè)滑移系.第二十九張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月30.滑移與滑移系Eg. bcc滑移系滑移方向?yàn)?，可能出現(xiàn)的滑移面有110、112、123如果三組滑移面都能啟動(dòng)，則潛在的滑移系數(shù)目為： （個(gè)） 第三十張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月31.滑移與滑移系（4）滑移線和滑移帶 通常把普通金相觀察中看到的線稱為滑移帶，而把電鏡中下看到的細(xì)線稱為滑移線，一簇相互平行的滑移線組成了滑移帶。 在光學(xué)顯微鏡下觀察表現(xiàn)為一條線。電鏡下的觀察結(jié)果圖8-12 滑移線與滑移帶變形的高度不均勻性第三十一張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月32.滑移與滑移

13、系設(shè)簡單立方晶體中有N個(gè)位錯(cuò)線及柏氏矢量均平行的位錯(cuò)位錯(cuò)滑移量與應(yīng)變：圖8-13 位錯(cuò)滑移量與應(yīng)變的關(guān)系 i位錯(cuò)對這塊晶體位移的的貢獻(xiàn) 晶體的總位移量切應(yīng)變 由于位錯(cuò)密度 切應(yīng)變 （ 為位錯(cuò)的平均滑移距離）位錯(cuò)的微觀滑移與晶體的宏觀應(yīng)變聯(lián)系起來。 第三十二張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月33.滑移時(shí)晶面的轉(zhuǎn)動(dòng)若晶體在拉伸時(shí)不受約束，滑移時(shí)各滑移層會(huì)象推開撲克牌那樣一層層滑開，每一層和力軸的夾角保持不變。但在實(shí)際拉伸中，夾頭不能移動(dòng)，這迫使晶體轉(zhuǎn)動(dòng)，在靠近夾頭處由于夾頭的約束晶體不能自由滑動(dòng)而產(chǎn)生彎曲，在遠(yuǎn)離夾頭的地方，晶體發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的方向是使滑移方向轉(zhuǎn)向力軸。無約束時(shí) 有約束時(shí)-

14、導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)拉伸時(shí)壓縮時(shí)滑移方向 | 拉伸軸第三十三張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月34. 多滑移當(dāng)外力的取向使2個(gè)或多個(gè)滑移系上的分切應(yīng)力均達(dá)到臨界分切應(yīng)力值時(shí)，這些滑移系可以同時(shí)開動(dòng)而發(fā)生多系滑移。發(fā)生多系滑移時(shí)，在拋光表面看到不止一組的滑移線，而是兩組或多組交叉的滑移線。由于多個(gè)滑移系開動(dòng)，位錯(cuò)交截產(chǎn)生割階及位錯(cuò)帶著割階運(yùn)動(dòng)等原因使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力增加，因而強(qiáng)度也增加。Material第三十四張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月35. 孿生（1）孿生與孿晶帶的概念 孿生通常是在晶體難以進(jìn)行滑移時(shí)所發(fā)生的另一種塑變方式。也將分位錯(cuò)的滑移定義為孿生。在孿生過程中形成孿晶（或?qū)\晶帶）。

15、孿生現(xiàn)象/孿晶-對稱孿晶特點(diǎn)：原子排列以某一晶面成鏡面對稱。孿晶形成過程：形變、晶體生長、退火及相變。(a)天然石英的孿晶的外形，(b)沿圖中方解石體對角線加壓 力形成的孿晶。第三十五張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月36. 孿生（2） 面心立方結(jié)構(gòu)中的孿晶層錯(cuò)能低的fcc晶體會(huì)出現(xiàn)形變孿晶，如銀、黃銅；切變帶第三十六張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月37. 孿生（3）面心立方晶體的孿生過程（a）孿晶面與孿晶方向 （b）孿晶變形時(shí)的晶面移動(dòng)第三十七張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月38. 孿生宏觀外形看不出孿生或?qū)ΨQ關(guān)系微觀原子排列顯示出孿生關(guān)系面心立方晶體孿晶的高分辨

16、率電鏡照片實(shí)驗(yàn)證實(shí)第三十八張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月39. 孿生(1)滑移后整個(gè)晶體的位向沒有改變，而孿生則使孿晶部分的位向與基體成對稱。(2)孿生對宏觀塑性變形的貢獻(xiàn)主要是改變晶體位向，使滑移能夠繼續(xù)進(jìn)行。孿生能夠產(chǎn)生的塑性變形量很小，而滑移很大，所以宏觀變形通常主要靠滑移。 (3)孿生所需的外力往往高于滑移。(4)滑移使表面出現(xiàn)臺階（滑移線），表面重新拋光后，滑移線消失；孿生則使表面出現(xiàn)浮凸，因?qū)\晶與基體的取向不同，表面重新拋光后并浸蝕后仍能看到。（4）孿生PK滑移孿生滑移第三十九張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月408.3.1 單晶體的塑性變形三.位錯(cuò)的相互影響(

17、1)產(chǎn)生割階或扭折 (2)交滑移 (3)位錯(cuò)產(chǎn)生與增殖 第四十張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月41(1)產(chǎn)生割階或扭折 圖8-16 兩個(gè)柏氏矢量垂直的刃位錯(cuò)交割產(chǎn)生割階圖8-17 兩個(gè)柏氏矢量平行的刃位錯(cuò)交割產(chǎn)生扭折割階的特點(diǎn)：割階不在原滑移面中，即PP不在PAB面中。 此時(shí)的PP或QQ均為螺位錯(cuò)，它們都處在原來的滑移面上，稱為扭折。 第四十一張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月42(2)交滑移 圖8-20 螺位錯(cuò)線xy的交滑移Material交滑移 當(dāng)螺型位錯(cuò)在某一晶面上滑移受到阻礙時(shí)，有可能離開原滑移面而轉(zhuǎn)向與其相交的另一滑移面上繼續(xù)滑移，該運(yùn)動(dòng)過程稱為交滑移。雙交滑移 若

18、螺行位錯(cuò)經(jīng)過交滑移后在轉(zhuǎn)回到與原滑移面相平行的晶面上繼續(xù)滑移，稱為雙交滑移。 第四十二張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月43(2)交滑移 刃型位錯(cuò)不能進(jìn)行交滑移和多交滑移嗎? 由于刃型位錯(cuò)的 ,只有一個(gè)滑移面，所以不能發(fā)生交滑移；而螺型位錯(cuò)的 ，在含有位錯(cuò)線的任何密排面上都可能進(jìn)行滑移，所以螺型位錯(cuò)可以發(fā)生交滑移。 交滑移的特點(diǎn) 交滑移使滑移過程具有很大的靈活性，當(dāng)滑移在某個(gè)晶面上受阻時(shí)，通過交滑移可以轉(zhuǎn)移到另一滑移面上繼續(xù)滑移。 層錯(cuò)能高的金屬易于進(jìn)行交滑移。變形溫度越高、變形應(yīng)力或變形量越大，交滑移越顯著。第四十三張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月44擴(kuò)展位錯(cuò)的束集與交滑移

19、 圖8-21 擴(kuò)展位錯(cuò)從 的交滑移第四十四張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月45(3)位錯(cuò)產(chǎn)生與增殖 圖8-22 空位凝聚成位錯(cuò)(a)(b)(c)b-c：空位片崩塌 位錯(cuò)增殖 經(jīng)劇烈變形的晶體中，其位錯(cuò)密度大大增加，表明塑性變形過程中位錯(cuò)產(chǎn)生了增殖。目前被廣泛接受的位錯(cuò)增殖機(jī)制是弗蘭克瑞德（FrankRead）位錯(cuò)增殖機(jī)制（F-R源）。第四十五張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月46(3)位錯(cuò)產(chǎn)生與增殖 圖8-23 F-R源產(chǎn)生位錯(cuò)以F-R源開動(dòng)所需切應(yīng)力作為臨界分切應(yīng)力的估計(jì)估算l是位錯(cuò)源的長度，它可以看作是三維位錯(cuò)網(wǎng)的網(wǎng)孔直徑，約為10-310-5cm，由此估計(jì)出的臨界分切應(yīng)

20、力和實(shí)際的相近。第四十六張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月478.3.2 多晶體的塑性變形第四十七張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月48一.位錯(cuò)的塞積位錯(cuò)塞積 在同一滑移面上運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)如果在運(yùn)動(dòng)過程中遇到障礙（晶界，第二相粒子等），而外力又不足以克服障礙的阻力時(shí)，位錯(cuò)就在障礙物的前沿堆積起來，形成位錯(cuò)塞積。位錯(cuò)塞積的概念與示意位錯(cuò)塞積示意圖第四十八張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月49一.位錯(cuò)的塞積位錯(cuò)塞積不但會(huì)對位錯(cuò)源產(chǎn)生反作用力,還會(huì)在鄰近的晶粒中(如P點(diǎn))產(chǎn)生應(yīng)力,n越大,產(chǎn)生的應(yīng)力越大。這個(gè)應(yīng)力有助于鄰近晶粒內(nèi)的位錯(cuò)源開動(dòng),而這種開動(dòng)相當(dāng)于位錯(cuò)從一個(gè)晶粒傳播到鄰

21、近晶粒,即塑性變形連續(xù)產(chǎn)生,這種現(xiàn)象稱為多晶體的屈服位錯(cuò)塞積的概念與示意第四十九張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月50晶粒尺寸與屈服強(qiáng)度的關(guān)系除屈服強(qiáng)度外，流變應(yīng)力、斷裂強(qiáng)度等與晶粒尺寸間也有H-P關(guān)系，但0與ky常數(shù)的意義及數(shù)值不同。H-P關(guān)系可用位錯(cuò)理論或其它方法導(dǎo)出。0稱晶內(nèi)阻力或晶格摩擦力；ky是和晶格類型、彈性模量、位錯(cuò)分布及位錯(cuò)被釘扎程度有關(guān)的常數(shù)。y為產(chǎn)生屈服所需要的外應(yīng)力。Hall-Petch關(guān)系由Hall-Petch 公式可以看出，d減小，則s 增大，即產(chǎn)生細(xì)晶強(qiáng)化。第五十張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月51二.變形的協(xié)調(diào) 實(shí)現(xiàn)任一變形的條件：必須有5個(gè)獨(dú)立

22、的滑移系開動(dòng)。原因：描述任一應(yīng)變狀態(tài)用9個(gè)分量-對稱張量，6個(gè)分量-形變體積不變，即3個(gè)正應(yīng)變之和不變，只有5個(gè)是獨(dú)立的。 多晶體塑性變形后的宏觀特點(diǎn) (1) 晶粒伸長 (2) 位錯(cuò)增加 (3) 形成亞晶 變形量 層錯(cuò)能 (4) 變形織構(gòu) 第五十一張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月52鋁多晶體拉伸形變試驗(yàn)第五十二張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月53二.變形的協(xié)調(diào)Definition變形織構(gòu)(deformation texture)織構(gòu)(擇優(yōu)取向)的概念：多晶體晶粒取向集中分布在某一個(gè)或某些取向附近的現(xiàn)象。各向異性晶粒取向隨機(jī)分布晶粒取向擇優(yōu)分布不同的取向多晶體、各向異性、晶粒

23、取向的關(guān)系第五十三張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月548.4 粘性變形的微觀機(jī)制 8.4.1 金屬多晶體的粘性變形一.屈服延伸二.動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶三.蠕變金屬多晶體的粘性變形表現(xiàn)在以下幾個(gè)過程中第五十四張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月55一.屈服延伸彈性變形 粘性變形 屈服延伸應(yīng)變強(qiáng)化圖8-25 低碳鋼應(yīng)力-應(yīng)變曲線示意圖在金屬塑性變形的開始階段，外力不增加、甚至下降的情況下，而變形繼續(xù)進(jìn)行的現(xiàn)象，稱為屈服。第五十五張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月56位錯(cuò)釘扎理論碳原子會(huì)沿著正應(yīng)力場梯度增加的方向擴(kuò)散到刃位錯(cuò)的下方，以降低系統(tǒng)彈性應(yīng)變能。碳原子與刃位錯(cuò)的這類交

24、互作用形成了所謂柯氏氣團(tuán)?？率蠚鈭F(tuán)對位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)起釘扎作用，會(huì)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。要使位錯(cuò)掙脫集團(tuán)的束縛或拖著氣團(tuán)一起運(yùn)動(dòng)，都必須施加更大的外力額外作用，從而使基體的強(qiáng)度提高。固溶強(qiáng)化的位錯(cuò)機(jī)理通常，間隙原子和尺寸較大的置換原子傾向于聚集在正刃型位錯(cuò)的下部（拉應(yīng)力區(qū)），而尺寸較小的置換原子則傾向于聚集在上部（壓應(yīng)力區(qū)）。第五十六張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月57位錯(cuò)釘扎理論圖8-26 低碳鋼中應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象1.預(yù)塑性變形 2.去載后立刻加載 3.去載后放置一段時(shí)間再加載Definition應(yīng)變時(shí)效在發(fā)生屈服后撤消外應(yīng)力，并放置一段時(shí)間，則重新施加應(yīng)力時(shí)，屈服會(huì)再次出現(xiàn)，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變時(shí)效。（

25、1）塑性變形量（2）碳原子濃度（3）溫度影響因素第五十七張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月58二. 動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶塑性變形過程中出現(xiàn)的回復(fù)和再結(jié)晶稱為動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。 圖8-27 純鐵的高溫應(yīng)力-應(yīng)變曲線溫度越低、應(yīng)變率越大，應(yīng)變強(qiáng)化作用越大 第五十八張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月59動(dòng)態(tài)回復(fù)（1）真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線 I微應(yīng)變階段 II動(dòng)態(tài)回復(fù)的初始階段 III穩(wěn)態(tài)變形階段（2）組織結(jié)構(gòu)的變化 熱加工后的晶粒沿變形方向伸長，同時(shí)，晶粒內(nèi)部出現(xiàn)動(dòng)態(tài)回復(fù)所形成的等軸亞晶粒.亞晶尺寸與穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力成反比，并隨變形溫度升高和變形速度降低而增大。動(dòng)態(tài)回復(fù)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(

26、流變曲線)第五十九張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月60動(dòng)態(tài)回復(fù)(3）動(dòng)態(tài)回復(fù)機(jī)制動(dòng)態(tài)回復(fù)機(jī)制是位錯(cuò)的攀移和交滑移，攀移在動(dòng)態(tài)回復(fù)中起主要的作用。 層錯(cuò)能的高低是決定動(dòng)態(tài)回復(fù)進(jìn)行充分與否的關(guān)鍵因素。動(dòng)態(tài)回復(fù)易在層錯(cuò)能高的金屬，如鋁及鋁合金中發(fā)生。第六十張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月61動(dòng)態(tài)再結(jié)晶（1）真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線I加工硬化階段(0c)II動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的初始階段(cs)III穩(wěn)態(tài)流變階段 (s)（2）組織結(jié)構(gòu)的變化 晶粒是等軸的,大小不均勻,晶界呈鋸齒狀,等軸晶內(nèi)存在被纏結(jié)位錯(cuò)所分割成的亞晶粒。低層錯(cuò)能金屬在熱加工溫度的應(yīng)力-應(yīng)變曲線(示意圖),其中1代表連續(xù)的快速動(dòng)態(tài)再

27、結(jié)晶, 2代表反復(fù)的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 .第六十一張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月62動(dòng)態(tài)再結(jié)晶（3）層錯(cuò)能較低的金屬，如銅及銅合金，熱加工過程中發(fā)生的軟化過程主要來自動(dòng)態(tài)再結(jié)晶?，F(xiàn)存的晶界往往是動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的主要形核之處.形變溫度越高.應(yīng)變速率越小,應(yīng)變量越大,越有利于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶.動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的晶粒大小d主要決定于熱變形時(shí)的流變應(yīng)力.d-n n：常數(shù) 0.1-0.5第六十二張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月63三.蠕變（1）第一階段 減速蠕變（2）第二階段 恒速蠕變（3）第三階段 加速蠕變 蠕變是材料在高溫及恒定載荷作用下，經(jīng)長時(shí)間產(chǎn)生的緩慢塑性變形現(xiàn)象。Definition蠕變速率 =三個(gè)階段圖8-28 金屬蠕變曲線第六十三張，PPT共七十三頁，創(chuàng)作于2022年6月64金屬