金屬材料性能與塑性變形(編輯修改稿)
2025-05-29 06:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 試驗來測定金屬材料的沖擊韌性。 2） 沖擊試樣尺寸和形狀 尺寸： 10mm 10mm 55mm 形狀： U形 脆性材料 V形 韌性材料 3）表示方法 ak = AK /S0 （ Jcm2） 式中： Ak—沖斷試樣所消耗的沖擊功 （ J） So—試樣缺口處的橫截面面積 （ cm2） 可知： ak值 越大，表示材料的 沖擊韌性 越好。 35 五、 疲勞 強度 （ σ 1） ： 疲勞強度 —當(dāng)金屬材料在無數(shù)次重復(fù)或交變載荷作用下而不 致引起斷裂的最大應(yīng)力。 ： 通常在旋轉(zhuǎn)對稱彎曲疲勞試驗機上進行 σ1的測定 。 循環(huán)基數(shù)（ N） ：一般鋼材： N= 107， 有色金屬和某些超高強度鋼： N=108。 36 一般認為： 是由于材料內(nèi)部有夾雜、表面劃痕及其它能引 起應(yīng)力集中的缺陷。 據(jù)統(tǒng)計：約有 80％ 的機件失效為疲勞斷裂破壞。 通常在疲勞破壞前 沒有明顯的變形 ，斷裂前 沒有預(yù)兆 ，所以疲勞破壞經(jīng)常造成 重大事故 。 37 ： 1）合理選擇材料； 2）細化晶粒； 3）均勻組織； 4）減少材料內(nèi)部缺陷； 5）改善零件的結(jié)構(gòu)形式； 6）減少零件的表面粗糙度，提高表面光潔度； 7）采取各種表面強化的方法（例：表面淬火，噴丸等） 38 167。 ：滑移；孿生 ① 滑移： 晶體的一部分沿著一定的晶面和晶向相對另一部分發(fā)生相對的平行滑動，滑動的距離為原子間距的整數(shù)倍。這種變形方式稱為 ~。 39 ② 滑移特點 ⑴ 發(fā)生在最密排晶面，滑移方向為最密排晶向； ⑵ 只在切應(yīng)力下發(fā)生，存在臨界分切應(yīng)力 —τk 。 斷裂 彈 性 伸 長 ζ η ζ ζ η η ζ η 彈性歪扭 塑性變形 （ 滑移 ） 40 ⑶ 滑移兩部分相對移動的距離是原子間距的整數(shù) 倍，但滑移后滑移面兩邊的晶體位向仍保持一致； ③ 影響 τk 的因素： ⑴取決于金屬本性，與外力無關(guān)，取向無關(guān)； ⑵ 組織敏感參數(shù)： 當(dāng)金屬不純，變形速度愈大， 變形溫度愈低， τk 愈大。 ④ 影響 σs的因素： ⑴主要與 τk 有關(guān)； ⑵ 與外力及取向有關(guān)。 41 ⑷ 伴隨晶體的轉(zhuǎn)動和旋轉(zhuǎn)，滑移面轉(zhuǎn)向與外力平行的方向， 滑移方向旋向最大的切應(yīng)力方向； 滑移面 滑移前 P P 滑移后 力偶 42 （ 1）各晶體結(jié)構(gòu)的滑移系 體心立方 () 面心立方 () (110) 〔 111〕 (111) 〔 110〕 滑移面：｛ 110｝ (110)、 (011)、 (101) (110)、 (011)、 (101) 滑移方向： 〈 111〉 滑移系數(shù)： 6 2=12 滑移面：｛ 111｝ (111)、 (111)、 (111)、 (111) 滑移方向： 〈 110〉 滑移系數(shù) : 4 3=12 43 （ 2）滑移系數(shù)目的實際意義 —判斷塑性變形能力 滑移系數(shù)目愈多，塑性愈好； 滑移系數(shù)相同時，滑移方向多則表示塑性較好。 塑性變形的能力比較： 44 晶體的一部分相對于另一部分沿著一定的晶面（孿生面） 產(chǎn)生一定角度的切變。 45 167。 特點： ⑴ 單個晶粒與單晶體一致； ⑵ 各晶粒的變形具有不同時性：分批、逐次。 原因：取向不同。 ⑶ 變形具有不均勻性 : 晶粒內(nèi)部與邊界或晶粒之間。 晶界 46 ⑷ 多晶體變形抗 (阻 )力 單晶體 ① 晶界阻礙位錯運動； ② 位向差 →晶粒之間須協(xié)調(diào) └ 意義： 產(chǎn)生 晶界強化 47 167。 5. 塑性變形對金屬組織和性能的影響 塑性變形對組織結(jié)構(gòu)影響 （ 1）晶粒變形：等軸狀 →拉長成纖維組織、帶狀組織 └ 性能各向異性 （ 2）亞結(jié)構(gòu)的細化 鑄態(tài)： d = cm；塑變后： d = cm 原因：位錯受阻后塞積、纏結(jié) →亞晶界 → 晶粒分化為許多 位向略有差異的小晶塊。 └ 變形中的晶粒碎化 48 （ 3） 產(chǎn)生形變織構(gòu) 定義 ： 金屬塑性變形到很大程度（ 70%）時，晶粒發(fā)生轉(zhuǎn) 動，各晶粒的位向趨于一致，形成有序化的結(jié)構(gòu)。 有利 ： 增加導(dǎo)磁性，制成高等級硅鋼片。 軋制方向 49 不利 ： 織構(gòu)造成性能各向異性，使得變形不均勻，沖壓產(chǎn)品易 產(chǎn)生“制耳”現(xiàn)象。 50 塑性變形對金屬性能的影響 1 . 加工硬化 定義： 隨變形度增大，金屬的強硬度顯著增高而塑韌性明顯下降的現(xiàn)象 ~。 51 原因：位錯增殖理論 。 意義： （ 1）純金屬的強化手段 —形變強化； （ 2）有利于塑性變形均勻進行； （ 3）有利于金屬構(gòu)件的工作安全性； 不利：再變形困難 └ 解決辦法：在冷加工之間進行再結(jié)晶退火。 52 ⑴ 第一類 內(nèi)應(yīng)力 ——
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