材料的變形和在結(jié)晶(參考版)
2025-05-02 12:03本頁面
【正文】 3 消除：去應(yīng)力退火 。 ?Ⅰ 82 第五節(jié) 塑性變形對材料組織和性能的影響 三 殘余應(yīng)力 （ 約占變形功的 10％ ） 利：預(yù)應(yīng)力處理 ， 如汽車板簧的生產(chǎn) 。 第三類殘余應(yīng)力 （ ?Ⅲ ） ：又稱點陣畸變 ， 由位錯 、 空位等引起 。 81 第五節(jié) 塑性變形對材料組織和性能的影響 殘余應(yīng)力 （ 約占變形功的 10％ ） 第一類殘余應(yīng)力（ ?Ⅰ ）：宏觀內(nèi)應(yīng)力，由整個物 體宏觀變形不均勻引起。 如深沖板材變形控制 。 （ 拉拔時形成 ） 板織構(gòu) ：某晶面趨于平行于軋制面 ， 某晶向趨于平行于主變形方向 。 79 第五節(jié) 塑性變形對材料組織和性能的影響 5 形變織構(gòu) （ 1） 形變織構(gòu)：多晶體材料由塑性變形導致的各晶粒呈擇優(yōu)取向的組織 。 例 188不銹鋼， 變形前 = 196MPa ， σb= 588MPa， 40%軋制后 =784980MPa， σ b =1174MPa 4)可降低塑性，改善材料，如低碳鋼的切削加工性能。 2）加工硬化和塑性變形適當配合可使金屬進行均勻塑性變形。 75 鋁的應(yīng)力應(yīng)變曲線與晶粒大小的關(guān)系 76 ，溶質(zhì)原子的加入，在大多數(shù)情況下增大加工硬化率。晶體位向 晶體結(jié)構(gòu)類型 III．拋物線硬化階段：與位錯的多滑移過程有關(guān)，θIII 隨應(yīng)變增加而降低，應(yīng)力應(yīng)變曲線變?yōu)閽佄锞€。 72 單晶體曲線明顯可分為三個階段： I． 易滑移階段：發(fā)生單滑 移，位錯移動和增殖所遇到的阻力很小， θI 很低，約為 104G數(shù)量級。 70 71 性能的變化： a)加工硬化： 定義：金屬經(jīng)冷加工變形后，其強度、硬度增加、塑性降低。 高密度位錯纏結(jié)在胞壁，而胞內(nèi)位錯密度較低。 66 67 68 69 亞結(jié)構(gòu)的變化： 胞狀組織的形成與下列因素有關(guān)： 增大粒子尺寸或增加體積分數(shù)有利于提高強度 。 在實際合金中，起主要作用的往往是 1~2種。 D．由于粒子的層錯能與基體的不同，擴展位錯切過粒子時，其寬度會產(chǎn)生變化，引起能量升高，從而強化。 B． 若共格的粒子是一種有序結(jié)構(gòu)，位錯切過之后，沿滑移面產(chǎn)生反相疇，使位錯切過粒子時需要附加應(yīng)力。 圖 位錯切割粒子機制 63 64 可變形微粒的強化作用 —— 切割機制 (自學 ) 61 62 （ 2）可變形微粒的強化作用 —— 切割機制 適用于第二相粒子較硬并與基體界面為非共格的情形 。變形只在基體中，第二相易破碎或周圍產(chǎn)生裂紋，合金強度塑性不好 . （ b）第二相連續(xù)分布在晶界上，合金很脆 .例：高 C鋼中碳化物，共析鋼（ %C） =780MN/m2 過共析鋼（ %C） =700MN/m2 銅中的少量 Bi，鎳合金中的 S，均為薄膜狀在晶界，可在銅中加入稀土，鎳中加入微量 Mg. 59 2．彌散分布型兩相合金的塑性變形 當?shù)诙嘁约毿浬⒌奈⒘＞鶆蚍植荚诨w相中時，將產(chǎn)生顯著的強化作用，通常將微粒分成不可變形的和可變形的兩類。 58 （ 2）如果兩相中一個是塑性相，而另一個是硬脆相時，則合金的機械性能主要取決于硬脆相的存在情況（數(shù)量、分布、大小、形狀）。 .等應(yīng)力理論 : 假定塑性變形過程中兩相應(yīng)力相同。 這兩種合金的塑性變形情況和強化規(guī)律有所不同。由于第二相的數(shù)量、尺寸、形狀和分布不同，它與基體相的結(jié)合不一，以及第二相的變形特征與基體差異，使得多相合金的塑性變形比較復(fù)雜。 B． 板材在深沖之前進行比屈服伸長范圍稍大的預(yù)變形（約 %~2%變形度），使位錯掙脫氣團的釘扎，然后盡快進行深沖。 如果產(chǎn)生一定量的塑性變形后卸載，在室溫停留幾天或在低溫（如 200℃ ）時效幾小時后再進行拉伸，此時屈服點現(xiàn)象重新出現(xiàn)，并且上屈服點升高，這種現(xiàn)象即 應(yīng)變時效 . 55 3．應(yīng)變時效原因 卸載后重新加載，由于位錯已經(jīng)掙脫處氣團的釘扎，故不出現(xiàn)屈服點； 室溫長期停留或低溫時效期間，溶質(zhì)原子 C、 N通過擴散又聚集到位錯線周圍，重新形成 “ 柯氏氣團 ” ，屈服現(xiàn)象又出現(xiàn)。小的材料，如 Ge， Si， Fe等出現(xiàn)顯著的上下屈服點。 ? 是否產(chǎn)生屈服點現(xiàn)象還與材料的 m 39。 ? 其中： τ0 ：位錯作單位速度運動時所需的應(yīng)力 ? m 39。 ：應(yīng)變速率，可通過試驗機人為控制成固定不變的速度 ρm ：位錯密度， b：柏氏矢量 。 ? 應(yīng)變速率 ε39。 溶質(zhì)原子與位錯的應(yīng)力場發(fā)生彈性交互作用，形成 “ 柯氏氣團 ” ,對位錯運動起釘扎作用，必須在更大的應(yīng)力作用下才能產(chǎn)生新的位錯或使位錯脫釘，表現(xiàn)為上屈服點；一旦脫釘，使位錯繼續(xù)運動的應(yīng)力就不需開始時那么大，故應(yīng)力值下降到下屈服點，試樣繼續(xù)伸長，應(yīng)力保持為定值或有微少的波動。 ? 呂德斯帶會造成拉伸和深沖過程中工件表面不平整。隨后，變形帶不斷產(chǎn)生并擴展，從而產(chǎn)生拉伸曲線平臺。當應(yīng)力集中發(fā)生塑性變形，在試樣表面可觀察到與拉伸軸約呈 45186。 上屈 服點 下屈 服點 51 ? 呂德斯帶： ? 載荷首次降低的最低 載荷或不變載荷稱為 下屈服點 。 （ 2） 影響固溶強化效果因素： A、 溶質(zhì)原子的原子分數(shù)越高 ， 強化效果越好； B、 溶質(zhì)原子與基體金屬原子尺寸相差越大 ， 強化效果越好； C、 間隙型原子比置換型原子具有較好的強化效果； D、 溶質(zhì)原子與基體金屬的價電子數(shù)相差越大 ， 強化效果越好； 49 – 所以，細晶粒組織的高溫強度反而較低。 47 C．晶粒大小對高溫強度的影響 1） 高溫下，原子活動能力大，原子沿晶界擴散速度快，使晶界有一定的粘滯性特點，晶界在應(yīng)力作用下會產(chǎn)生粘滯性流動，對變形阻力減弱，發(fā)
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