金屬的塑性變形和再結(jié)晶(已修改)
2025-05-12 12:27 本頁面
【正文】 第六章 金屬及合金的塑性變形 ? 金屬在外力作用下的變形過程分為： 彈性變形、彈塑性變形、斷裂三個(gè)連續(xù)階段 ? 研究金屬的受力變形特性，一般采用拉伸實(shí)驗(yàn)測(cè)得的 應(yīng)力 應(yīng)變曲線 ? 工程應(yīng)用中 ,應(yīng)力 σ 和應(yīng)變 ?分別 按下式計(jì)算 : 第一節(jié) 金屬的變形特性 0AP??00LLL ???Ｐ 載荷 。Ａ 0試樣的原始截面積 。 Ｌ 試樣變形后的長(zhǎng)度 。Ｌ 0試樣的原始標(biāo)距長(zhǎng)度； ? 低碳鋼的應(yīng)力 應(yīng)變曲線 ? 低碳鋼變形過程的分析 ?σe： 彈性極限 σ＜ σe： 試樣處于彈性變形階段 ?σs： 屈服極限（屈服強(qiáng)度 ) ： 條件屈服強(qiáng)度（金屬的殘余應(yīng)變量達(dá)到 ％ 時(shí)的應(yīng)力）； σ＞ σs： 進(jìn)入均勻的塑性變形階段 ?σb： 強(qiáng)度極限（抗拉強(qiáng)度） σ＞ σb： 發(fā)生不均勻的塑性變形 ?σk： 斷裂強(qiáng)度 σ＞ σk： 試樣斷裂 ?強(qiáng)度指標(biāo)： ?彈性極限 σe: 材料能保持彈性變形時(shí)的最大應(yīng)力 ?屈服強(qiáng)度 (屈服極限 )σs:材料產(chǎn)生屈服時(shí)的應(yīng)力 ?抗拉強(qiáng)度 (強(qiáng)度極限 ) σb:材料在拉斷前所能承受的最大應(yīng)力 ?斷裂強(qiáng)度 σk:材料對(duì)塑性變形的極限抗力 ?塑性指標(biāo)： ?延伸率 δ: 斷裂后試樣標(biāo)距長(zhǎng)度的相對(duì)伸長(zhǎng)值 . ?斷面收縮率 ψ : 斷裂后試樣截面相對(duì)收縮值 . %10 000 ???LLL k?%1 0000 ???AAA k?? 幾個(gè)機(jī)械性能指標(biāo) ? 彈性變形 ： ?定義： 金屬受力發(fā)生變形，當(dāng)外力去除，立即恢復(fù)原狀的變形，叫做彈性變形 . ?特點(diǎn)： ①變形是可逆的； ②彈性應(yīng)變很??； ③應(yīng)力與應(yīng)變成正比 ,符合虎克定律： 正應(yīng)力 ?=?? 。 切應(yīng)力 ?=G? 其中 ,Ｅ :正彈性模量；Ｇ :切彈性模量； ?:正應(yīng)變 ； ?:切應(yīng)變 可寫為 : ?=?/? 和 G = ?/? 第二節(jié) 單晶體的塑性變形 ? 塑性變形： 物體的外形尺寸發(fā)生了永久變化的變形 ? 塑性變形的方式 : ? 滑移 ： (塑性變形的最基本方式 ) 晶體的一部分沿著一定的晶面和晶向相對(duì)于另一部分作相對(duì)的滑動(dòng) . ? 孿生 : 晶體的一部分沿著一定的晶面和晶向相對(duì)于另一部分作均勻的切變 ,形成孿晶 ,這個(gè)過程稱為孿生 . ? 分析 ①如圖 a， 外力 P在一定晶面上分解為兩種應(yīng)力：平行于該晶面的切應(yīng)力 τ 和垂直于該晶面的正應(yīng)力 σ ②如圖 b，正應(yīng)力 σ只能引起晶格的彈性伸長(zhǎng)（由 c— c’,a— a’） ,或進(jìn)一步使晶體發(fā)生斷裂 (正斷 ) ③如圖 c， 切應(yīng)力 τ使晶格發(fā)生彈性扭曲，晶格遷移到新的位置，造成滑移 . ④如圖 d， 通過大量晶面的滑移，最終使試樣被拉長(zhǎng)變細(xì)，這樣產(chǎn)生的變形叫滑移變形； 滑移帶與滑移線 滑移的晶體學(xué)特征 ? 滑移面： 能夠發(fā)生滑移的晶面叫之 . ? 滑移方向： 在滑移面上能夠進(jìn)行滑移的方向叫之 ? 滑移系： 晶體中一個(gè)滑移面和其上的一個(gè)滑移方向組成一個(gè)滑移系 . ? 滑移系表示金屬晶體在發(fā)生滑移時(shí) , 滑移動(dòng)作可能采取的空間位向 . ? 其他條件相同時(shí) ,金屬晶體中滑移系越多 ,滑移時(shí)可供采用的空間位向也越多 ,該金屬的塑性也越好 ? 幾種常見金屬的滑移面與滑移方向 ? 特點(diǎn)： 滑移面為原子排列最密的晶面，滑移方向?yàn)樵优帕凶蠲艿木? 原因 :在晶體的原子密度最大的晶面上，原子間的結(jié)合力最強(qiáng)，而面與面之間的距離卻最大，所以密排晶面之間的原子間結(jié)合力最弱，滑移的阻力最小，最易于滑移； 同樣，對(duì)于原子排列最密的晶向 ,原子列間距離最大 ,結(jié)合力最弱 ,滑動(dòng)時(shí)阻力最小 ,最易于滑移 . 滑移方向?qū)λ苄缘淖饔么笥诨泼?. 原因 :金屬塑性不僅取決于滑移系的多少 ,還與滑移面上原子的密排程度和滑移方向的數(shù)目有關(guān) . 故 fcc金屬 (鋁銀 )的塑性最好 ,bcc(鐵 )次之 ,hcp最差 滑移的 臨界分切應(yīng)力 定義： 使滑移系開始啟動(dòng)所需的最小分切應(yīng)力 以圓柱形金屬單晶體試樣為例： ? 設(shè)柱體橫截面積為Ａ，受軸向 拉力Ｆ的作用 ,滑移面法線與Ｆ的 夾角為 υ , 滑移方向與Ｆ的夾角為 λ, 則滑移面面積為Ａ /cosυ ,Ｆ在滑移 方向的分力為Ｆ cosλ. 則外力在滑移方向分切應(yīng)力 τ為 : ????? c o sc o sc o sc o sAFAF ???當(dāng)外力 F增加，使某一滑移系上的分切應(yīng)力達(dá)到某一臨界值，滑移開始進(jìn)行，在宏觀上金屬開始屈服，有： F/A=σ s （屈服極限） ?這種在給定滑移系上開始滑移所需的分切應(yīng)力稱為臨界分切應(yīng)力，用 τ k表示。 ?只有當(dāng) τ =τ k時(shí) ,才能開始滑移 . ????? c o sc o sc o sc o sAFAF ???分切應(yīng)力 ? cosλcosυ 的變化 ?cosλcosυ 為取向因子 , 其變化范圍： ?滑移面法線、滑移方向和外力軸處于同一平面時(shí) ,有 λ =90176。－ υ , 則 cosλcosυ =(1/2)sin2υ ① 當(dāng) υ＝ 45176。 時(shí) , cosλcosυ ＝ ,τ 最大，最有利于滑移，稱為軟取向 (取向因子較大的位向 ). ②當(dāng) υ＝ 0176。 或 90176。時(shí) ,即外力與滑移面垂直或平行時(shí) ,cosλcosυ ＝ 0， τ＝ 0， 無論施加多大外力也不能發(fā)生滑移 ,這種取向稱硬取向 (取向因子較小的位向 ) ③ υ小于或大于 45176。 ,都不利于滑移 . 滑移時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)： 以只有一個(gè)滑移面的密排六方金屬為例進(jìn)行分析 : 晶體在拉伸力 F作用下產(chǎn)生滑移 . ? 設(shè)不受夾頭限制 ,滑移面 的滑移方向保持不變 ,則拉 伸軸的取向必不斷變化 .() ? 但實(shí)際肯定有夾頭固定限 制 ,拉伸軸方向不能改變 , 則晶 體取向就會(huì)不斷發(fā)生變化 (c) . 力求使滑移面轉(zhuǎn)到與外力 平行的方向。 υ角增大為 υ ， , λ角減小 ,即拉 伸軸與滑移方向的夾角不斷減 小 ,造成了晶體位向的改變． ?如圖， σ1和 σ2組成力偶使滑移面向外力軸轉(zhuǎn) .τ1和 τ2組成力偶使晶體滑移 ?當(dāng)外力作用在滑移面上的最大切應(yīng)力與滑移方向不一致時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生以滑移面法線方向?yàn)檩S的轉(zhuǎn)動(dòng) . ?此時(shí) ,切應(yīng)力 τ1和 τ2分解 為滑移方向和垂直于滑移 方向的分切應(yīng)力 . ?其中 ,垂直滑移方向的 分切應(yīng)力 τb及 τb,組成的力 偶將使滑移方向轉(zhuǎn)向最 大切應(yīng)力方向 . ? 同理，在壓縮時(shí)也發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，滑移面力求轉(zhuǎn)到與壓力軸垂直的方向 ,如圖 . 晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)使 υ和 λ角發(fā)生
外語相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1