塑性變形-變化

材料科學(xué)基礎(chǔ)主講教師：趙忠魁一、

在常壓下，三元合金最多只能存在四個(gè)平衡相。在降溫過程中它們可能發(fā)生哪幾類轉(zhuǎn)變?寫出其轉(zhuǎn)變類型和對(duì)應(yīng)的反應(yīng)式。如果液相為其中的一個(gè)反應(yīng)相，畫出不同轉(zhuǎn)變類型在平衡液相成分附近的液相面投影，并用箭頭表示成分變溫線方向，并標(biāo)出其他平衡相區(qū)的位置。(華中科技大學(xué)2002年研究生入學(xué)試題第四題12分)四相平衡轉(zhuǎn)變的類型（1）共晶轉(zhuǎn)變：L0

αa+βb+γc;（2）包晶轉(zhuǎn)變：L0＋αa+βb

γc;（3）包共晶轉(zhuǎn)變：L0＋αa

βb+γc;二、

在圖示(見附圖1.6)的固態(tài)完全不互熔的三元共晶相圖中，a、b、c分別是組元A，B，C的熔點(diǎn)，e1，e2，e3，分別是A-B，B-C，A-C二元共晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)，E為三元共晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)(已知Ta>Tc>Tb>Te3>Te1>Te2>TE)。(1)

畫出以下不同溫度(T)下的水平截面圖；(a)Tc>T>Tb；

(b)Te3>T>Te1；

(c)Te2>T>TE

(d)T≤TE(2)

寫出圖中O合金的凝固過程及其室溫組織。（上海交通大學(xué)2002年研究生入學(xué)試題第10題）Ee3e2e1ACBACB(a)Tc>T>TbACB(b)Te3>T>Te1ACB(c)Te2>T>TEACB(d)T=TEL+AL+CLL+AL+CLL+BL+A+CL+AL+CL+BLL+A+CL+B+CL+A+BL+A+CL+B+CL+A+BL+A+B+CA+B+CT<TEL

ALA+B+C相組成：組織組成：A+B+CA初+(A+C)+(A+B+C)L

A+CL

A+B+C時(shí)間溫度三、在圖2—2所示濃度三角形中，確定P、R、S三點(diǎn)的成分。若有2kgP

4kg

R7kgS混合，求混合后該合金的成分？（西北工業(yè)大學(xué)2003年研究生試題第二題中2小題12分）四、圖示為Pb-Sn-Bi相圖投影圖。問：（1）寫出合金Q（wBi＝0.7，wSn＝0.2）凝固過程及室溫組織；（2）計(jì)算合金室溫下組織組成物的相對(duì)含量。（西北工業(yè)大學(xué)2004年研究生試題第二題第4小題12分）五、已知三元簡單共晶的投影圖，見附圖，

（1）

請(qǐng)畫出AD代表的垂直截面圖及各區(qū)的相組成（已知TA>TD）；

（2）

請(qǐng)畫出X合金平衡冷卻時(shí)的冷卻曲線，及各階段相變反應(yīng)。（西北工業(yè)大學(xué)2005年研究生試題第二題第5小題12分）LL+AL+BL+A+CL+B+CA+B+CADT/℃eTATBL

ALA+B+C相組成：組織組成：A+B+CA初+(A+C)+(A+B+C)L

A+CL

A+B+C時(shí)間溫度第六章塑性變形

一、工程應(yīng)力-應(yīng)變曲線第一節(jié)金屬的變形概述第一節(jié)金屬變形概述第六章PE

第一節(jié)金屬的變形概述第一節(jié)金屬變形概述第六章標(biāo)稱應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系定義式：

又稱名義應(yīng)力或條件應(yīng)力式中圖1低碳鋼的標(biāo)稱應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖2鋁合金的標(biāo)稱應(yīng)力-應(yīng)變曲線第一節(jié)金屬的變形概述第一節(jié)金屬變形概述第六章第一節(jié)金屬的變形概述第一節(jié)金屬變形概述第六章彈性變形：應(yīng)力去除后能夠恢復(fù)的變形。

σ=Eε彈性模量：E彈性極限：σe屈服極限：σs，σ0.2加工硬化（應(yīng)變硬化）抗拉強(qiáng)度：σb斷裂強(qiáng)度：σk延伸率：δ=(lk-l

0)/l0斷面收縮率：ψ=（F0-Fk)/F0試件在彈性極限范圍內(nèi)的變形將完全恢復(fù)到原來的形狀。第一節(jié)金屬的變形概述第一節(jié)金屬變形概述第六章彈性變形：變形可逆；應(yīng)力應(yīng)變呈線性關(guān)。彈性模量：原子間結(jié)合力的反映和度量。第一節(jié)金屬的變形概述第一節(jié)金屬變形概述第六章試件變形達(dá)到其彈性極限后，如果繼續(xù)加載，將發(fā)生不可恢復(fù)的變形，稱為塑性變形。第一節(jié)金屬的變形概述第一節(jié)金屬變形概述第六章二、金屬的塑性金屬在外力作用下發(fā)生不可恢復(fù)的變形而保持其完整性不被破壞的性質(zhì)稱為金屬的塑性。應(yīng)力-應(yīng)變曲線碳鋼標(biāo)準(zhǔn)試件第一節(jié)金屬的變形概述第一節(jié)金屬變形概述第六章對(duì)超過彈性極限載荷的金屬金屬試件卸載，卸載曲線近似于彈性曲線。第一節(jié)金屬的變形概述第一節(jié)金屬變形概述第六章試件完全卸載后，殘留部分不可恢復(fù)的變形εP,即塑性變形。塑性變形第一節(jié)金屬的變形概述第一節(jié)金屬變形概述第六章真實(shí)應(yīng)力：瞬時(shí)載荷與瞬時(shí)截面積之比。S=P/F真應(yīng)變e：de=dl/l總應(yīng)變：流變曲線：

n:形變強(qiáng)化指數(shù)，n越大，強(qiáng)化效果越大。第一節(jié)金屬的變形概述第一節(jié)金屬變形概述第六章三、真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線與標(biāo)稱應(yīng)力-應(yīng)變曲線的比較均勻變形存在頸縮——

真實(shí)應(yīng)力-對(duì)數(shù)應(yīng)變曲線——標(biāo)稱應(yīng)力-對(duì)數(shù)應(yīng)變曲線第一節(jié)金屬的變形概述第一節(jié)金屬變形概述第六章一、滑移

1概念

在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿著一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）產(chǎn)生相對(duì)位移，且不破壞晶體內(nèi)部原子排列規(guī)律性的塑變方式。第二節(jié)單晶體的塑性變形第二節(jié)單晶體的塑性變形第六章常溫下塑性變形的主要方式：滑移、孿生、扭折。

塑性變形的滑移帶和滑移線實(shí)驗(yàn)觀察滑移帶滑移線1.外力作用的塑變，使原子平面間發(fā)生相對(duì)切向滑動(dòng)。2.變形只在少數(shù)晶面間發(fā)生切向滑動(dòng)，即金屬塑變相當(dāng)不均勻第二節(jié)單晶體的塑性變形第二節(jié)單晶體的塑性變形第六章2滑移的現(xiàn)象

光鏡下：滑移帶電境下：滑移線（間距幾十nm）。

第二節(jié)單晶體的塑性變形第六章

滑移面

（密排面）（2）幾何要素

滑移方向（密排方向）

2.滑移系（1）概念：一個(gè)滑移面和該面上一個(gè)滑移方向的成一個(gè)滑移系。第二節(jié)單晶體的塑性變形（3）滑移系的個(gè)數(shù)

=(滑移面?zhèn)€數(shù)）×（每個(gè)面上所具有的滑移方向的個(gè)數(shù)）

一般滑移系越多，塑性越好；（4）滑移系數(shù)目與材料塑性的關(guān)系

與滑移面密排程度和滑移方向個(gè)數(shù)有關(guān)；與同時(shí)開動(dòng)滑移系數(shù)目有關(guān)（

c）。面心立方晶格的滑移系典型材料滑移面×個(gè)數(shù)滑移方向×個(gè)數(shù)滑移系數(shù)目Cu,Al,Ni,Ag,Au｛111｝×4<>×312面心立方晶格的滑移系面心立方結(jié)構(gòu)滑移系示意圖體心立方的滑移系典型材料滑移面×個(gè)數(shù)滑移方向×個(gè)數(shù)滑移系數(shù)目α-Fe,W,Moα-Fe,W,Moα-Fe,K｛｝×6｛｝×12｛｝×24<111>×2<111>×1<111>×1121224體心立方晶格的滑移系體心立方結(jié)構(gòu)滑移系示意圖密排六方晶格的滑移系典型材料滑移面×個(gè)數(shù)滑移方向×個(gè)數(shù)滑移系數(shù)目Mg,Zn,TiMg,Zr,TiMg,Ti｛0001｝×1｛｝×3｛｝×6<>×3<>×1<>×1336密排六方晶格的滑移系密排六方結(jié)構(gòu)滑移系示意圖第二節(jié)單晶體的塑性變形第六章第二節(jié)單晶體的塑性變形例題6.2.1：[]和[]均位于fcc鋁的(111)平面上。因此，(111)[]與(111)[]的滑移是可能的。(1)畫出(111)平面并指出單位滑移矢量[]和[]。(2)比較具有此二滑移矢量的位錯(cuò)線的能。FF橫截面AN滑移面法線滑移面面積A/cos?N滑移方向στλ?在單晶體某滑移系上的分切應(yīng)力滑移面面積F在滑移面上的分應(yīng)力為：切應(yīng)力為：λ第二節(jié)單晶體的塑性變形第六章第二節(jié)單晶體的塑性變形3.滑移的臨界分切應(yīng)力（

c）

(1)外力在滑移方向上的分解。

τ=σcosφcosλ令cosφcosλ

=m(取向因子)則：τ=σm當(dāng)σ=

s，才能開始滑移。(2)

K：在滑移面上沿滑移方面開始滑移的最小分切應(yīng)力。即，

＝

k＝

scos

cos=σsm

取向因子（施密特因子）m：m越大，越有利于滑移。軟取向：φ=λ=45°，m=0.5

硬取向：φ=90°或φ=0

°，m=0第二節(jié)單晶體的塑性變形第六章第二節(jié)單晶體的塑性變形注意：

k取決于金屬的本性，不受

，

的影響,所以，

k＝σsm或σs

＝

k/

m影響臨界分切應(yīng)力因素：金屬的本性（組織，純度），變形速度，加工狀態(tài)4.

滑移時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)第二節(jié)單晶體的塑性變形第六章第二節(jié)單晶體的塑性變形（1）位向和晶面的變化

拉伸時(shí),滑移面和滑移方向趨于平行于力軸方向壓縮時(shí)，晶面逐漸趨于垂直于壓力軸線。（2）取向因子的變化幾何硬化：

，

遠(yuǎn)離45

，滑移變得困難；幾何軟化；

，

接近45

，滑移變得容易。第二節(jié)單晶體的塑性變形第六章第二節(jié)單晶體的塑性變形

5.多滑移和交滑移（1）滑移的分類單滑移：只有一組滑移系處于最有利的位置，進(jìn)行的單系滑移多滑移：在多個(gè)（>2）滑移系上同時(shí)或交替進(jìn)行的滑移。單滑移多滑移第二節(jié)單晶體的塑性變形第六章第二節(jié)單晶體的塑性變形

對(duì)于面心立方，滑移系為{111}<110>。4個(gè){111}面構(gòu)成一個(gè)四面體。對(duì)所有的{111}面，φ相同，對(duì)所有的<110>晶向，λ角都相等第二節(jié)單晶體的塑性變形第六章第二節(jié)單晶體的塑性變形（2）交滑移：晶體在兩個(gè)或多個(gè)不同滑移面上沿同一滑移方向進(jìn)行的滑移。6滑移的位錯(cuò)機(jī)制晶體的滑移通過位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。

第二節(jié)單晶體的塑性變形第六章第二節(jié)單晶體的塑性變形ττττττττττττ依靠晶體整體滑移的塑性變形模型塑性變形依靠晶體整體滑移非常困難，因?yàn)槠湫枰泼鎯蓚?cè)晶體的原子間鍵合幾乎全部同時(shí)斷開?；泼嫒行臀诲e(cuò)運(yùn)動(dòng)使晶體滑移引起塑性變形的模型位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)使塑性變形容易螺型位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)使晶體滑移引起塑性變形的模型混合型位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)使晶體滑移引起塑性變形的模型混合位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)

由于位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)只是少量原子的微量移動(dòng)，因而其所需的臨界切應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于剛性滑移，這也就是塑性變形在外力遠(yuǎn)未達(dá)到理論臨界切應(yīng)力時(shí)就已大量發(fā)生的原因所在。

交滑移機(jī)制螺位錯(cuò)的交滑移：螺位錯(cuò)從一個(gè)滑移面轉(zhuǎn)移到與之相交的另一滑移面的過程；螺位錯(cuò)的雙交滑移：交滑移后的螺位錯(cuò)再轉(zhuǎn)回到原滑移面的過程。第二節(jié)單晶體的塑性變形第六章第二節(jié)單晶體的塑性變形第二節(jié)單晶體的塑性變形第六章第二節(jié)單晶體的塑性變形例題6.2.5某面心立方體可以開動(dòng)的滑移系為(111)[011].試回答下列問題：（1）給出引起滑移的單位位錯(cuò)的柏氏矢量，并說明之。（2）如果滑移是由純?nèi)行臀诲e(cuò)引起的，試指出位錯(cuò)線的方向。如果是由純螺形位錯(cuò)引起的又怎么樣？（3）指出上述兩種情況下，滑移時(shí)位錯(cuò)線運(yùn)動(dòng)的方向。（4）假定在該滑移系上作用一大小為7×106N/m2的切應(yīng)力，試計(jì)算單位刃形位錯(cuò)及單位螺形位錯(cuò)受力的大小和方向（設(shè)晶格常數(shù)a=0.2nm）滑移塑性變形的特征:（1）滑移是位錯(cuò)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)所致。（2）存在滑移臨界分切應(yīng)力(其大小影響材料屈服強(qiáng)度),不同晶體結(jié)構(gòu)臨界分切應(yīng)力不同。（3）原子移動(dòng)的距離是晶格常數(shù)的整數(shù)倍，滑移后仍保持晶體結(jié)構(gòu)的完整性。（3）滑移發(fā)生在晶體的密排晶面和密排晶向上。（4）不同的晶體結(jié)構(gòu)常具有不同的滑移系（面心和體心：12個(gè)；密排六方：3個(gè)），滑移系越多，越易塑性變形，塑性越好。第二節(jié)單晶體的塑性變形第六章第二節(jié)單晶體的塑性變形二、孿生

（1）孿生：在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿一定的晶面和晶向發(fā)生均勻切變并形成晶體取向的鏡面對(duì)稱關(guān)系。

2、孿生：晶體中一部分相對(duì)于另一部分沿一定的晶面（孿生）和晶向（孿生方向）作多層均勻切向移動(dòng)。

ττττ孿晶鏡面對(duì)稱

孿生是指在切應(yīng)力作用下，晶體的一部分原子相對(duì)于另一部分原子沿某個(gè)晶面轉(zhuǎn)動(dòng)，使未轉(zhuǎn)動(dòng)部分與轉(zhuǎn)動(dòng)部分的原子排列呈鏡面對(duì)稱。單晶體在切應(yīng)力

作用下的孿生變形過程見動(dòng)畫。5純鋅變形孿晶（2）孿生變形的特點(diǎn)第二節(jié)單晶體的塑性變形第六章第二節(jié)單晶體的塑性變形

滑移孿生相同點(diǎn)沿一定的晶面、晶向進(jìn)行；不改變結(jié)構(gòu)。不同點(diǎn)

晶體位向不改變（對(duì)拋光面觀察無重現(xiàn)性）。改變，形成鏡面對(duì)稱關(guān)系,對(duì)拋光面觀察有重現(xiàn)性位移量滑移方向上原子間距的整數(shù)倍，較大。小于孿生方向上的原子間距，較小。對(duì)塑變貢獻(xiàn)很大，總變形量大。有限，總變形量小。變形應(yīng)力有一定的臨界分切壓力所需臨界分切應(yīng)力遠(yuǎn)高于滑移變形條件一般先發(fā)生滑移滑移困難時(shí)發(fā)生變形機(jī)制全位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果部分位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果第二節(jié)單晶體的塑性變形第六章第二節(jié)單晶體的塑性變形二、多晶體塑性變形特點(diǎn)1、晶粒取向的影響使微觀塑性變形不均勻和更復(fù)雜。

FF晶粒之間塑性變形不均勻（1）取向不同，滑移所需分τ不同：硬取向，軟取向（2）各晶粒都滿足τ臨界后，每晶粒各自沿自己滑移系滑移，又要保持金屬結(jié)構(gòu)的連續(xù)性。－－相互協(xié)調(diào)

相同外力，多晶體比單晶體塑變量小2、晶界的影響（1）阻礙位錯(cuò)滑移故細(xì)化晶粒提高強(qiáng)度：бs=б0+kd-1/2。晶界滑移面位錯(cuò)純鐵（2）使微觀塑性變形更為均勻，推遲斷裂發(fā)生，改善材料塑性、韌性。

原因：

在一定τ作用下，當(dāng)總的變形量一定時(shí)，晶粒細(xì)，位錯(cuò)可在更多的晶粒中運(yùn)動(dòng)→塑變更均勻→不易應(yīng)力集中→↑強(qiáng)度，↑塑韌性第三節(jié)多晶體的塑性變形第三節(jié)多晶體塑變第六章特點(diǎn)：(1)受晶界的阻礙和位向不同的晶粒的影響；

(2)各晶粒協(xié)同變形，一個(gè)晶粒的變形受到相鄰晶粒的約束。（1）晶粒之間變形的傳播

處于有利取向的晶粒內(nèi)的位錯(cuò)首先開動(dòng)，發(fā)生滑移。位錯(cuò)在晶界塞積，造成應(yīng)力集中，促使相鄰晶粒位錯(cuò)源開動(dòng)。相鄰晶粒變形，而發(fā)生塑變。

（2）晶粒之間變形的協(xié)調(diào)性

（1）原因：各晶粒之間變形具有非同時(shí)性。（2）要求：各晶粒之間變形相互協(xié)調(diào)。（獨(dú)立變形會(huì)導(dǎo)致晶體分裂）（3）條件：獨(dú)立滑移系

5個(gè)。（保證晶粒形狀的自由變化）

1晶粒取向的影響第三節(jié)多晶體的塑性變形第三節(jié)多晶體塑變第六章2晶界的影響

（1）晶界的特點(diǎn)：原子排列不規(guī)則；分布有大量缺陷。

（2）晶界對(duì)變形的影響:滑移、孿生終止于晶界。

（3）晶粒大小與性能的關(guān)系

a晶粒越細(xì)，強(qiáng)度越高(細(xì)晶強(qiáng)化）：由下列霍爾－配奇公式可知)

原因：晶粒越細(xì)，晶界越多，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力越大。（有尺寸限制）

晶粒越多，變形均勻性提高由應(yīng)力集中導(dǎo)致的開裂機(jī)會(huì)減少，可承受更大的變形量，表現(xiàn)出高塑性。b晶粒越細(xì)，塑韌性提高細(xì)晶粒材料中，應(yīng)力集中小，裂紋不易萌生；晶界多，裂紋不易傳播，在斷裂過程中可吸收較多能量,表現(xiàn)出高韌性。第三節(jié)多晶體的塑性變形第三節(jié)多晶體塑變第六章第四節(jié)合金的塑性變形一、固溶體的塑性變形

1固溶強(qiáng)化

（1）固溶強(qiáng)化：固溶體材料隨溶質(zhì)含量提高其強(qiáng)度、硬度提高而塑性、韌性下降的現(xiàn)象。晶格畸變，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；

第四節(jié)合金塑變第六章（2）影響固溶強(qiáng)化的因素

1)溶質(zhì)原子不同、濃度不同，強(qiáng)化效果不同2)溶質(zhì)原子與基體金屬原子尺寸差越大，強(qiáng)化作用越大。3)間隙溶質(zhì)原子比置換溶質(zhì)原子強(qiáng)化作用大。4)溶質(zhì)與基體價(jià)電子數(shù)差越大，強(qiáng)化作用越強(qiáng)。第四節(jié)合金的塑性變形第四節(jié)合金塑變第六章第四節(jié)合金的塑性變形第四節(jié)合金塑變第六章（3）

實(shí)質(zhì)：溶質(zhì)與位錯(cuò)的彈性、電、化學(xué)交互作用。使溶質(zhì)原子趨于聚集在位錯(cuò)周圍,以減小畸變,降低體系能量,使體系更加穩(wěn)固,即稱為柯氏(Cotrell)氣團(tuán).2屈服和應(yīng)變時(shí)效（1）現(xiàn)象：上、下屈服點(diǎn)、屈服平臺(tái)屈服延伸呂德斯帶。

第四節(jié)合金的塑性變形第四節(jié)合金塑變第六章上屈服點(diǎn)下屈服點(diǎn)第四節(jié)合金的塑性變形第四節(jié)合金塑變第六章（2）預(yù)變形和時(shí)效的影響：去載后立即加載拉伸，不出現(xiàn)屈服點(diǎn)；去載后放置一段時(shí)間或200℃加熱后，再加載拉伸，出現(xiàn)屈服點(diǎn)，且屈服應(yīng)力提高。該現(xiàn)象稱為應(yīng)變時(shí)效。

（3）原因：柯氏氣團(tuán)的存在、破壞和重新形成。第四節(jié)合金的塑性變形第四節(jié)合金塑變第六章二、多相合金的塑性變形第二相的獲得：相變熱處理，粉末冶金兩相合金類型：聚合型，彌散型

1聚合型兩相合金的變形變形阻力取決于兩相的體積分?jǐn)?shù)：等應(yīng)變理論：σ=φ1σ1+φ2σ2可見：只有第二相較強(qiáng)時(shí)，合金才能強(qiáng)化。第四節(jié)合金的塑性變形第四節(jié)合金塑變第六章第二相為硬脆相合金性能除了與兩相相對(duì)含量有關(guān)外，還取決于脆性相的形狀和分布。(1)連續(xù)網(wǎng)狀第二相：使合金塑形變差，強(qiáng)度降低(2)層片狀第二相：使強(qiáng)度提高，(3)粗顆粒狀第二相：強(qiáng)度降低，塑性、韌性改善第四節(jié)合金的塑性變形第四節(jié)合金塑變第六章2彌散型兩相合金的塑性變形兩種類型：彌散強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化(1)彌散強(qiáng)化（不可變形微粒的強(qiáng)化作用）：位錯(cuò)繞過機(jī)制位錯(cuò)繞過硬質(zhì)點(diǎn)所需要的切應(yīng)力：第二相微粒間距越小，強(qiáng)化效果越好。第四節(jié)合金的塑性變形第四節(jié)合金塑變第六章(2)沉淀強(qiáng)化（可變形微粒的強(qiáng)化作用）：位錯(cuò)切過機(jī)制

位錯(cuò)切過粒子，造成滑移面上原子錯(cuò)排，要求錯(cuò)排能。位錯(cuò)切過粒子，在滑移面上產(chǎn)生反相疇界，要求反相疇界能位錯(cuò)切過粒子，生成寬為b的臺(tái)階，需要表面能彈性應(yīng)力場(chǎng)與位錯(cuò)交互作用，阻礙其運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)能量、線張力變化

第五節(jié)組織性能變化第五節(jié)冷變形金屬的組織與性能第六章一、纖維組織的變化晶粒被拉長為扁平晶粒纖維組織位錯(cuò)密度增加，形成位錯(cuò)胞變形亞結(jié)構(gòu)或變形亞晶冷變形度5%冷變形度10%冷變形度15%冷變形度20%冷變形度70%冷變形度50%冷變形度30%低碳鋼（0.05wt.%）經(jīng)不同冷變形度冷變形后的組織變化冷變形度50%變形量很大時(shí)，晶粒拉長，出現(xiàn)纖維組織，晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)形成織構(gòu)（擇優(yōu)取向），產(chǎn)生各向異性。等軸晶沿變形方向晶粒拉長變形前變形后

第五節(jié)組織性能變化第五節(jié)冷變形金屬的組織與性能第六章二、變形織構(gòu)1概念：多晶材料的塑性變形中，隨變形度的增加，多晶體中原先任意取向的各個(gè)晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使取向趨于一致，形成擇優(yōu)取向，稱為變形織構(gòu)。2類型(1)絲織構(gòu)：概念：各晶粒一相同指數(shù)的晶向與拉拔方向平行或接近平行。形成條件：拉拔時(shí)形成。表示方法：<uvw>第五節(jié)組織性能變化第五節(jié)冷變形金屬的組織與性能第六章(2)板織構(gòu)：概念：各晶粒某一同指數(shù)晶面平行于軋制平面、某一同指數(shù)的晶向平行于軋制方向。形成條件：軋制時(shí)形成表示方法：{hkl}<uvw>3對(duì)性能的影響：各相異性不利：制耳有利：硅鋼片<100>織構(gòu)可減少鐵損。三、形變后的殘余應(yīng)力（分三類殘余應(yīng)力）。

（1）宏觀殘余應(yīng)力（第一類殘余應(yīng)力）因材料各部分之間塑性變形不均而產(chǎn)生。心部變形大摩擦力使表層變形小拔絲模具金屬材料拉拔力金屬拔絲示意圖金屬拔絲變形后殘余應(yīng)力金屬彎曲變形后殘余應(yīng)力（2）微觀殘余應(yīng)力（第二類殘余應(yīng)力）因晶粒之間塑性變形不均而產(chǎn)生。（3）晶格畸變殘余應(yīng)力（第三類殘余應(yīng)力）因晶粒內(nèi)部位錯(cuò)等造成晶格畸變而產(chǎn)生。晶粒之間塑性變形不均勻產(chǎn)生第二類殘余應(yīng)力變形金屬晶粒中位錯(cuò)胞產(chǎn)生第三類殘余應(yīng)力高應(yīng)力區(qū)l

殘余應(yīng)力危害：減低工件承載能力；使工件尺寸、形狀變化；降低工件耐蝕性。殘余拉應(yīng)力拉應(yīng)力拉應(yīng)力表層殘余壓應(yīng)力拉應(yīng)力拉應(yīng)力殘余拉應(yīng)力與外加應(yīng)力疊加殘余壓應(yīng)力抵消部分外加應(yīng)力l殘余應(yīng)力利用：表面壓應(yīng)力提高疲勞強(qiáng)度。l消除：去應(yīng)力退火。

第五節(jié)組織性能變化第五節(jié)冷變形金屬的組織與性能第六章四、應(yīng)變硬化（加工硬化）：

1概念：隨變形量的增加，金屬的強(qiáng)度、硬度上升，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。第五節(jié)組織性能變化第五節(jié)冷變形金屬的組織與性能第六章2加工硬化曲線：金屬流變應(yīng)力與位錯(cuò)密度ρ的關(guān)系：第I階段：易滑移階段第II階段：線形滑移階段第III階段：拋物線硬化階段3對(duì)性能的影響

（1）對(duì)力學(xué)性能的影響（加工硬化）

（2）對(duì)物理、化學(xué)性能的影響導(dǎo)電率、導(dǎo)磁率下降，比重、熱導(dǎo)率下降；結(jié)構(gòu)缺陷增多，擴(kuò)散加快；化學(xué)活性提高，腐蝕加快。第五節(jié)組織性能變化第五節(jié)冷變形金屬的組織與性能第六章利弊利弊強(qiáng)化金屬的重要途徑；提高材料使用安全性；材料加工成型的保證。變形阻力提高，動(dòng)力消耗增大；脆斷危險(xiǎn)性提高。第六節(jié)聚合物的變形第六節(jié)聚合物的變形第六章聚合物變形的特點(diǎn)：強(qiáng)烈依賴于溫度和時(shí)間，表現(xiàn)為粘彈性，即介于彈性材料與粘性流體之間。一、熱塑性聚合物的變形1應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖6-51聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線●B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的屈服應(yīng)變較大，比金屬大得多。

●縮頸變形階段很長，C點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的斷裂伸長量較大。A點(diǎn)為初始狀態(tài)，B點(diǎn)為屈服點(diǎn)，C點(diǎn)為斷裂點(diǎn)。第六節(jié)聚合物的變形第六節(jié)聚合物的變形第六章在拉伸變形中，聚合物有以下特征：（1）聚合物的模量和強(qiáng)度比金屬材料低得多，屈服應(yīng)變和斷裂伸長比金屬高得多。（2）屈服后出現(xiàn)應(yīng)變軟化。（3）屈服應(yīng)力強(qiáng)烈地依賴溫度和應(yīng)變速率。2屈服和冷拉

如果試樣在拉斷前卸載，或試樣因拉斷而自動(dòng)卸載，則拉伸中產(chǎn)生的大變形除少量可恢復(fù)外，大部分變形將保留下來，這樣的拉伸過程稱為冷拉。應(yīng)變應(yīng)力圖6-53冷拉過程的應(yīng)力-應(yīng)變曲線和試樣形狀變形示意圖4℃

σ/MPaε

20℃

30℃

40℃

50℃

60℃

圖6-52溫度對(duì)有機(jī)玻璃拉伸應(yīng)力應(yīng)變形為的影響第六節(jié)聚合物的變形第六節(jié)聚合物的變形第六章

玻璃態(tài)聚合物冷拉后殘留有變形，只要把試樣加熱到Tg以上，形變基本上完全恢復(fù)，說明冷拉中產(chǎn)生的變形屬于高彈性變形。在外力作用下被迫產(chǎn)生的高彈性，稱為強(qiáng)迫高彈性。部分結(jié)晶高聚物冷拉后殘留的變形大部分必須在Tm以上才能恢復(fù)。05-101234單位伸長ε伸長比λ真應(yīng)力σ圖6-54高聚物冷拉過程的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線高聚物冷拉過程的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線第六節(jié)聚合物的變形第六節(jié)聚合物的變形第六章3剪切帶與銀紋

（1）剪切帶聚合物的屈服塑性變形是以剪切滑移形式進(jìn)行的。

滑移變形可局限于某一局部區(qū)域，形成剪切帶。剪切帶是具有高剪切應(yīng)變的薄層，雙折射度很高，說明剪切帶內(nèi)分子鏈高度取向。

剪切帶通常發(fā)生在材料缺陷或裂縫處，或應(yīng)力集中引起的高應(yīng)力區(qū)。

（2）銀紋某些聚合物在玻璃態(tài)拉伸時(shí)，會(huì)出現(xiàn)肉眼可見的微細(xì)凹槽，它可能發(fā)生光的反射和散射。這些微細(xì)凹槽因能反射光線而看上去閃閃發(fā)光，稱為銀紋。銀紋起源于試樣表面并和拉伸軸垂直，它是由于材料在張應(yīng)力作用下局部屈服和冷拉造成的。

銀紋面之間有高度取向的纖維束和空穴組成，仍具有一定的強(qiáng)度。第六節(jié)聚合物的變形第六節(jié)聚合物的變形第六章二、熱固性塑性的變形

剛性的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

拉伸時(shí)表現(xiàn)出脆性金屬或陶瓷一樣的變形特性。壓應(yīng)力下它們?nèi)阅馨l(fā)生大量的塑性變形。102010050拉伸壓縮應(yīng)變/10-2σ/MPa圖6-57環(huán)氧樹脂在室溫下拉伸和壓縮時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線第七節(jié)陶瓷材料的塑性變形第七節(jié)陶瓷材料的變形第六章一、陶瓷晶體的塑性變形

與金屬材料相比，陶瓷晶體具有以下特點(diǎn)：1）彈性模量比金屬大，常高出幾倍。2）陶瓷晶體的彈性模量，不僅與結(jié)合鍵有關(guān)，而且與其相的種類、分布及氣孔率有關(guān)。3）陶瓷的壓縮強(qiáng)度高于抗拉強(qiáng)度一個(gè)數(shù)量級(jí)。4）陶瓷的理論強(qiáng)度和實(shí)際強(qiáng)度相差1～3個(gè)數(shù)量級(jí)。5）陶瓷晶體在高溫下具有良好的抗蠕變性能，且在高溫下也具有一定的塑性。應(yīng)力應(yīng)變低溫高速低速加載高溫高速加載低溫低速加載σf圖6-60陶瓷材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線aabbc陶瓷金屬εσ0圖6-58金屬材料與陶瓷材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線二、非晶體陶瓷的變形

玻璃的變形表現(xiàn)為各向同性的粘滯性流動(dòng)。

玻璃的韌化方法：將玻璃加熱到退火溫度，然后快速冷卻，玻璃表面收縮硬化而內(nèi)部仍然很熱，流動(dòng)性好，將玻璃變形，使表面的拉應(yīng)力松弛，當(dāng)玻璃心部冷卻和收縮時(shí)，表層已經(jīng)剛硬，在表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力使玻璃表面微裂紋不易萌生和擴(kuò)展，因而不宜破碎。一．

什么是交滑移?為什么只有螺位錯(cuò)可以發(fā)生交滑移而刃位錯(cuò)卻不能？(華中科大2002年二(4)題)螺位錯(cuò)的交滑移：螺位錯(cuò)從一個(gè)滑移面轉(zhuǎn)移到與之相交的另一滑移面的過程.

交滑移：晶體在兩個(gè)或多個(gè)不同滑移面上沿同一滑移方向進(jìn)行的滑移。二、

對(duì)鋁單晶，當(dāng)拉力軸沿[110]方向，拉應(yīng)力為1.0MPa，在(111)畫上的[101]方向的分切應(yīng)力是多少？如果鋁單晶的臨界分切應(yīng)力為0.79MPa，需加多大的拉應(yīng)力才能開始發(fā)生滑移變形？(華中科大2002年5題,12分)三1、應(yīng)變硬化在生產(chǎn)中有何意義？作為一種強(qiáng)化方法，它有什么局限性？2、一種合金能夠產(chǎn)生析出硬化的必要條件是什么？

(西工大2003年第一題第(4)\(5)題)

四、合金強(qiáng)化途徑有哪些？各有什么特點(diǎn)？(西工大2004年第一題第5)題)

（1）

請(qǐng)指出引起滑移的單位位錯(cuò)的柏氏矢量；（2）

若滑移由刃位錯(cuò)引起，試指出位錯(cuò)線的方向；（3）

請(qǐng)指出在（2）的情況下，位錯(cuò)線的運(yùn)動(dòng)方向；（4）

假設(shè)在該滑移系上作用一大小為0.7MPa的切應(yīng)力，試計(jì)算單位刃位錯(cuò)線受力的大小和方向（取點(diǎn)陣常數(shù)為a＝0.2nm）。五、某面心立方晶體的可動(dòng)滑移系為(111)[110].(西工大2004年第三(1)題)

六.在面心立方晶體中，分別畫、、和，指出哪些是滑移面、滑移方向，并就圖中情況分析它