材料的變形和在結(jié)晶-閱讀頁(yè)
2025-05-14 12:03本頁(yè)面
【正文】 8 第四節(jié) 合金的塑性變形 一 單相固溶體的塑性變形 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)度提高而塑性 、 韌性下降的現(xiàn)象 。固溶強(qiáng)化的機(jī)制： – 溶質(zhì)原子與位錯(cuò)的彈性交互作用 – 溶質(zhì)原子與位錯(cuò)化學(xué)交互作用 – 溶質(zhì)原子與位錯(cuò)靜電交互作用 – 溶質(zhì)原子與位錯(cuò)幾何交互作用 50 一 單相固溶體的塑性變形 屈服現(xiàn)象和應(yīng)變時(shí)效 A） 屈服現(xiàn)象 試樣開(kāi)始屈服時(shí)對(duì)應(yīng) 的應(yīng)力稱(chēng)為 上屈服點(diǎn)。試樣繼續(xù) 伸長(zhǎng)，應(yīng)力保持為定 值或有微小的波動(dòng)， 在拉伸曲線上出現(xiàn)一 個(gè)應(yīng)力平臺(tái)區(qū)，試樣 在此恒定應(yīng)力下的伸 長(zhǎng)稱(chēng)為 屈服伸長(zhǎng) ，此時(shí)，變形是不均勻的。在發(fā)生屈服延伸階段，試樣的應(yīng)變是不均勻的。交角的應(yīng)變痕跡，這種變形帶稱(chēng)為呂德斯帶，與此同時(shí)，應(yīng)力降到下屈服點(diǎn)。應(yīng)力的微小波動(dòng)，對(duì)應(yīng)一個(gè)新變形帶的產(chǎn)生。 52 屈服現(xiàn)象的解釋 解釋 A：與金屬中微量的溶質(zhì)原子有關(guān)。 53 ? 解釋 B：位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)與增殖的結(jié)果。 ∝ ? 其中： ε39。 v:位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速度 . ? 而位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)速度 v=（ τ/τ0） m 39。：應(yīng)力敏感指數(shù)， τ ：外加有效應(yīng)力 ? 開(kāi)始變形時(shí)， ρm低，欲使應(yīng)變速率固定，需要較大的 v值，故需要較高的應(yīng)力 τ ，表現(xiàn)為上屈服點(diǎn)；一旦塑性變形開(kāi)始后，位錯(cuò)迅速增殖， ρm 增加，必然導(dǎo)致 v的突然下降（為保持應(yīng)變速率固定），所以所需的應(yīng)力 τ 突然下降，產(chǎn)生了下屈服點(diǎn)現(xiàn)象。 值有關(guān)， m 39。 54 B)應(yīng)變時(shí)效 將低碳鋼試樣拉伸到產(chǎn)生少量 預(yù)塑性變形 后卸載，然后重新加載，試樣不發(fā)生屈服現(xiàn)象。 解決由于呂德斯帶造成的工件表面不平整的措施： A 加入少量能奪取固溶體合金中的溶質(zhì)原子，使之形成穩(wěn)定化合物的元素。 56 第四節(jié) 合金的塑性變形 工程上用的大多數(shù)是兩相或多相合金。 通常按第二相粒子的尺寸將合金分成兩大類(lèi)： （ 1）如果第二相粒子尺寸與基體晶粒尺寸屬同一數(shù)量級(jí)，稱(chēng)為 聚合型 ； （ 2）如果第二相粒子十分細(xì)小，并且彌散地分布在基體晶粒內(nèi)，稱(chēng)為 彌散分布型 。 57 1．聚合型兩相合金的塑性變形 （ 1）如果兩個(gè)相都具有塑性，則合金的變形決定于兩相的體積分?jǐn)?shù)。等應(yīng)變理論 : 假定塑性變形過(guò)程中兩相應(yīng)變相等。 合金產(chǎn)生一定應(yīng)變的平均流變應(yīng)力 σa = f1σ1 + f2σ2 ： 其中： f f2為兩個(gè)相的體積分?jǐn)?shù) f1+f2=1 σ σ2為兩個(gè)相在此應(yīng)變時(shí)的流變應(yīng)力 對(duì)合金施加一定應(yīng)力時(shí)，平均應(yīng)變 εa= f1ε1+f2ε2 其中： f f2為兩個(gè)相的體積分?jǐn)?shù) ε ε2為此應(yīng)力下兩相的應(yīng)變 一般來(lái)說(shuō)，這類(lèi)合金變形時(shí)，滑移先在較軟的相中進(jìn)行（特別是其數(shù)量少時(shí)），只有當(dāng)?shù)诙酁檩^強(qiáng)相，且體積分?jǐn)?shù)大于 30%時(shí)，才能起到明顯的強(qiáng)化作用。 （ a）第二相粗大。 （ 1）不可變形微粒的強(qiáng)化作用 —— 奧羅萬(wàn)機(jī)制（位錯(cuò)繞過(guò)機(jī)制） 60 位錯(cuò)繞過(guò)機(jī)制 : τ=Gb/λ λ為顆粒間距 只有當(dāng)外力大于 Gb/λ 時(shí)，位錯(cuò)線才能繞過(guò)粒子。減小粒子尺寸（在同樣的體積分?jǐn)?shù)時(shí)，粒子越小則粒子間距也越?。┗蛱岣吡Ｗ拥捏w積分?jǐn)?shù)，都使合金的強(qiáng)度提高。適用于第二相粒子較軟并與基體共格的情形 。強(qiáng)化作用主要決定于粒子本身的性質(zhì)以及其與基體的聯(lián)系，主要有以下幾方面的作用： A．位錯(cuò)切過(guò)粒子后產(chǎn)生新的界面，提高了界面能。 C．由于粒子的點(diǎn)陣常數(shù)與基體不一樣，粒子周?chē)a(chǎn)生共格畸變，存在彈性應(yīng)變場(chǎng)，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。 E． 由于基體和粒子中滑移面的取向不一致，螺型位錯(cuò)線切過(guò)粒子時(shí)必然產(chǎn)生一割階，而割階會(huì)妨礙整個(gè)位錯(cuò)線的移動(dòng)。 65 第五節(jié) 塑性變形對(duì)材料組織和性能的影響 一 對(duì)組織結(jié)構(gòu)的影響 顯微組織的變化： 除了晶粒內(nèi)部出現(xiàn)滑移帶或?qū)\晶帶外 ， 隨變形程度增加 ， 晶粒沿變形方向拉長(zhǎng) ， 變形量大時(shí) ， 晶界模糊不清 ， 晶粒難以分辨 ， 稱(chēng)為 纖維組織 。變形量增加，位錯(cuò)增殖，位錯(cuò)交互作用且分布不均勻，形成位錯(cuò)纏結(jié)，進(jìn)一步增加變形量，大量位錯(cuò)聚集，由纏結(jié)的位錯(cuò)組成胞狀亞結(jié)構(gòu)。此時(shí)，變形的晶粒主要由這種胞狀組織組成。材料類(lèi)型 層錯(cuò)能高的金屬（如 Al、 Fe）等，當(dāng)變形程度較高時(shí)，出現(xiàn)明顯的胞狀組織；低層錯(cuò)能金屬（不銹鋼，黃銅），不易形成位錯(cuò)纏結(jié)，冷變形后的胞狀組織不明顯。 加工硬化是材料強(qiáng)化手段之一，特別是不能通過(guò)熱處理強(qiáng)化的材料，如純金屬、奧氏體不銹鋼等。 II．線性硬化階段：發(fā)生多系滑移，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)困難，θII 遠(yuǎn)大于 θI 約為 G/100— G/300 ，并接近于一常數(shù)。 73 影響單晶體加工硬化曲線的因素 雜質(zhì)含量 試驗(yàn)溫度 74 多晶體的加工硬化 — 應(yīng)變曲線不出現(xiàn)第一階段，且加工硬化率明顯高于單晶體。 AlMg合金中Mg含量對(duì)加工硬化的影響 %Mg %Mg %Mg %Mg 50 %Mg 77 加工硬化的實(shí)際意義 1）使金屬基體具有一定的抗偶然過(guò)載的能力。 3） 是強(qiáng)化金屬的重要手段之一。 78 其它性能的變化 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。 （ 2） 類(lèi)型 絲織構(gòu) ：某一晶向趨于與拔絲方向平行 。 （ 軋制時(shí)形成 ） 80 第五節(jié) 塑性變形對(duì)材料組織和性能的影響 （ 3） 對(duì)性能的影響 弊：各向異性 ， 出現(xiàn)制耳現(xiàn)象 。 利 :物理性能 :硅鋼片在 （ 100） 方向上最容易磁化 ，通過(guò)適當(dāng)軋制工藝 ， 可以獲得在 {100}[100]織構(gòu) ， 可減少鐵損 。 1 分類(lèi) 第二類(lèi)殘余應(yīng)力 （ ?Ⅱ ） ：微觀內(nèi)應(yīng)力 ， 由晶?；騺? 晶粒變形不均勻引起 。 8090%。 2 利弊 弊：引起變形 、 開(kāi)裂 ,如黃銅彈殼的腐蝕開(kāi)裂 。
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