金属的塑性精选PPT.ppt

《金属的塑性精选PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属的塑性精选PPT.ppt（38页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、金属的塑性第1页，此课件共38页哦本章导读l金属与合金塑性的研究，是塑性加工理论与实践的重要课题之一，研究的目的在于选择合适的变形方法，确定最好的变形温度、速度条件以及许用的最大变形量，以便使低塑性难变形的金属与合金顺利实现成型过程。第2页，此课件共38页哦本章重点l7-1 塑性和塑性指标l7-2金属化学成分和组织对塑性的影响l7-3 变形温度、变形速度对塑性的影响l7-4 应力状态对塑性的影响l7-5 提高金属塑性的主要途径l7-6 金属的超塑性l7-7 金属的断裂第3页，此课件共38页哦7-1 塑性和塑性指标一、塑性 塑性是指固体材料在外力作用下发生永久变形，而不破坏其完整性的能力。金属塑

2、性的大小，可用金属在断裂前产生的最大变形程度来表示。第4页，此课件共38页哦7-1 塑性和塑性指标一、一、塑性塑性第5页，此课件共38页哦7-1 塑性和塑性指标二、塑性指标二、塑性指标 塑性指标是衡量金属塑性的高低塑性指标是衡量金属塑性的高低 拉伸试验：拉伸试验：延伸率延伸率断面收缩率断面收缩率第6页，此课件共38页哦7-1 塑性和塑性指标二、塑性指标二、塑性指标 压缩变形程度压缩变形程度 作为塑性指标作为塑性指标镦粗实验镦粗实验第7页，此课件共38页哦7-2金属化学成分和组织对塑性的影响一、化学成分的影响1.形成固溶体，使铁原子晶格点阵畸变，钢的变形抗力提高，塑性降低。2.与钢中的碳结合形成

3、碳化物：硬而脆碳化物，使钢的强度提高，塑性下降。高度分散极小颗粒的碳化物，起弥散强化作用，钢的强度提高，塑性的影响不大。在晶界含有大量共晶碳化物，会使塑性很低。合金元素对铁素体伸长率影响 第8页，此课件共38页哦7-2金属化学成分和组织对塑性的影响3.造成组织的多相性，使钢的塑性降低。4.与钢中氧、硫形成氧化物或硫化物夹杂，造成钢的热脆。5.钢材加热时出现晶粒长大倾向，如Si、Ni、Cr等促使铸钢中柱状晶成长，Mn、Si等使奥氏体晶粒加热中粗大化，影响钢的塑性。Ti、V、W等元素在钢材加热时有强烈的阻止晶粒长大倾向作用。6.使钢的再结晶温度提高、再结晶速度降低，使钢的硬化倾向增加，塑性降低。7

4、.Pb、Sn、A5、Bi、Sb等低熔点元素几乎不溶于基体金属，以纯金属相存在于晶界，造成钢的热脆性。第9页，此课件共38页哦7-2金属化学成分和组织对塑性的影响一、化学成分的影响碳：碳对钢的性能影响最大。它使碳钢的塑性降低，强度提高。碳含量越高，碳钢熔化温度越低，奥氏体晶粒长大的倾向越大，再结晶速度越慢，对热成形不利。磷 使钢的强度，硬度显着提高，塑性，韧性显著降低。当含磷量大于0.3时，钢完全变脆冲击韧性接近于零，称为冷脆性。磷具有极大的偏析能力，使钢中局部地区达到较高的含磷量而变脆。在热变形时，含磷量不大于11.5时，磷完全溶于铁中，对钢的塑性影响不大。第10页，此课件共38页哦7-2金属

5、化学成分和组织对塑性的影响一、化学成分的影响硫 不溶于铁中，以FeS及Ni的硫化物夹杂形式存在。FeS的熔点低，当钢在8001200范围热加工时，晶界处硫化铁熔化，导致锻件开裂，称为热脆性。氮 室温或稍高温度下，氮以Fe4N形式析出，使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性降低，即时效脆性。在300左右加工还会出现“兰脆”现象。氢 引起氢脆现象，使钢的塑性大大降低。第11页，此课件共38页哦7-2金属化学成分和组织对塑性的影响二、组织结构1）晶格 面心立方晶格塑性最好，体心立方晶格塑性其次 ，密排六方晶格塑性较差。2）晶粒度的影响 晶粒越细，材料塑性越好。3）相组成 单相材料一般比多相材料塑性高。4）

6、铸造组织 铸造组织具有粗大柱状晶粒和偏析、夹杂、气体 疏松等缺陷，金属塑性降低。第12页，此课件共38页哦7-3 变形温度、变形速度对塑性的影响l1.1.变形温度变形温度l l随着温度升高，塑性增加。但某些温度区随着温度升高，塑性增加。但某些温度区间，某些合金的塑性会降低。间，某些合金的塑性会降低。低温脆性区低温脆性区低温脆性区低温脆性区蓝脆区蓝脆区蓝脆区蓝脆区红脆区红脆区红脆区红脆区过热和过烧过热和过烧过热和过烧过热和过烧 热振动热振动热振动热振动 再结晶和扩散再结晶和扩散再结晶和扩散再结晶和扩散 单一奥氏体单一奥氏体单一奥氏体单一奥氏体 第13页，此课件共38页哦1 1 1 1）四个脆性区

7、）四个脆性区）四个脆性区）四个脆性区超低温脆性区域超低温脆性区域超低温脆性区域超低温脆性区域I I I I：-200-200-200-200，塑性几乎完全丧失。，塑性几乎完全丧失。，塑性几乎完全丧失。，塑性几乎完全丧失。原因：原因：原因：原因：原子热运动能力极低及晶粒边界的某些组织组成原子热运动能力极低及晶粒边界的某些组织组成原子热运动能力极低及晶粒边界的某些组织组成原子热运动能力极低及晶粒边界的某些组织组成物随温度降低而脆化。物随温度降低而脆化。物随温度降低而脆化。物随温度降低而脆化。脆性区域脆性区域脆性区域脆性区域：位于：位于：位于：位于200200200200400400400400的范

8、围内，为蓝脆区。的范围内，为蓝脆区。的范围内，为蓝脆区。的范围内，为蓝脆区。原因：原因：原因：原因：动态形变时效的结果。动态形变时效的结果。动态形变时效的结果。动态形变时效的结果。脆性区域脆性区域脆性区域脆性区域：位于：位于：位于：位于800800800800950950950950的范围内，为红脆的范围内，为红脆的范围内，为红脆的范围内，为红脆(热脆热脆热脆热脆)区。区。区。区。原因：原因：原因：原因：相变和硫的影响，铁素体和奥氏体共存产生变形不均相变和硫的影响，铁素体和奥氏体共存产生变形不均相变和硫的影响，铁素体和奥氏体共存产生变形不均相变和硫的影响，铁素体和奥氏体共存产生变形不均匀性，出

9、现附加拉应力。匀性，出现附加拉应力。匀性，出现附加拉应力。匀性，出现附加拉应力。脆性区域脆性区域脆性区域脆性区域：接近于金属的熔化温度。：接近于金属的熔化温度。：接近于金属的熔化温度。：接近于金属的熔化温度。原因：原因：原因：原因：晶粒迅速长大，晶间强度逐渐削弱晶粒迅速长大，晶间强度逐渐削弱晶粒迅速长大，晶间强度逐渐削弱晶粒迅速长大，晶间强度逐渐削弱。第14页，此课件共38页哦2 2）塑性增高的区域）塑性增高的区域区域区域1 1：位于位于100100200200的范围。的范围。原因：原因：冷变形时原子动能增加的缘故冷变形时原子动能增加的缘故(热振动热振动)。区域区域2 2：位于位于700700

10、800800的范围。的范围。原因：原因：由由440440到到700700800800，再结晶和扩散，再结晶和扩散过程发生。过程发生。区域区域3 3：位于位于95095012501250的范围。的范围。原因：原因：钢的组织为均匀一致的奥氏体。钢的组织为均匀一致的奥氏体。第15页，此课件共38页哦l l2.变形速度l l单位时间内的应变，又称应变速率单位时间内的应变，又称应变速率 平均变形速度平均变形速度 变形速度与设备工作速度不同。变形速度与设备工作速度不同。变形速度与设备工作速度不同。变形速度与设备工作速度不同。设备的工作速度不等于变形速度，但很大程度上决定变形设备的工作速度不等于变形速度，但

11、很大程度上决定变形设备的工作速度不等于变形速度，但很大程度上决定变形设备的工作速度不等于变形速度，但很大程度上决定变形速度的大小。速度的大小。速度的大小。速度的大小。第16页，此课件共38页哦1 1）热效应与温度效应）热效应与温度效应热效应：热效应：热效应：热效应：塑性变形过程中变形能转化为热能的现象。塑性变形过程中变形能转化为热能的现象。塑性变形过程中变形能转化为热能的现象。塑性变形过程中变形能转化为热能的现象。温度效应：塑性变形过程中产生的热量使变形体温度升高的现温度效应：塑性变形过程中产生的热量使变形体温度升高的现温度效应：塑性变形过程中产生的热量使变形体温度升高的现温度效应：塑性变形过

12、程中产生的热量使变形体温度升高的现象。象。象。象。影响温度效应因素：影响温度效应因素：影响温度效应因素：影响温度效应因素：（1 1 1 1）变形速度，变形速度越高，单位时间的变形量大，）变形速度，变形速度越高，单位时间的变形量大，）变形速度，变形速度越高，单位时间的变形量大，）变形速度，变形速度越高，单位时间的变形量大，产生的热量越多，热量散失越少，温度效应也越大。产生的热量越多，热量散失越少，温度效应也越大。产生的热量越多，热量散失越少，温度效应也越大。产生的热量越多，热量散失越少，温度效应也越大。（2 2 2 2）变形温度，温度越高，材料真实应力降低，单位体积变）变形温度，温度越高，材料真

13、实应力降低，单位体积变）变形温度，温度越高，材料真实应力降低，单位体积变）变形温度，温度越高，材料真实应力降低，单位体积变形能减小，温度效应减小。在冷塑性变形时，材料真实应力高，形能减小，温度效应减小。在冷塑性变形时，材料真实应力高，形能减小，温度效应减小。在冷塑性变形时，材料真实应力高，形能减小，温度效应减小。在冷塑性变形时，材料真实应力高，单位体积变形功高，温度效应高。单位体积变形功高，温度效应高。单位体积变形功高，温度效应高。单位体积变形功高，温度效应高。第17页，此课件共38页哦2 2 2 2）变形速度对塑性的影响）变形速度对塑性的影响）变形速度对塑性的影响）变形速度对塑性的影响 变形

14、速率不大时，塑性随变形速率增大而下降，当变形变形速率不大时，塑性随变形速率增大而下降，当变形变形速率不大时，塑性随变形速率增大而下降，当变形变形速率不大时，塑性随变形速率增大而下降，当变形速率超过一定值时，塑性随变形速率增大而上升。速率超过一定值时，塑性随变形速率增大而上升。速率超过一定值时，塑性随变形速率增大而上升。速率超过一定值时，塑性随变形速率增大而上升。区：区：区：区：加工硬化及位错受阻加工硬化及位错受阻加工硬化及位错受阻加工硬化及位错受阻形成显微裂口所致。形成显微裂口所致。形成显微裂口所致。形成显微裂口所致。区：区：区：区：由于热效应使变形由于热效应使变形由于热效应使变形由于热效应使

15、变形金属温度升高，硬化消除金属温度升高，硬化消除金属温度升高，硬化消除金属温度升高，硬化消除和变形扩散，位错借攀移和变形扩散，位错借攀移和变形扩散，位错借攀移和变形扩散，位错借攀移重新启动。重新启动。重新启动。重新启动。变形速度变形速度塑塑性性指指标标III第18页，此课件共38页哦从从工工艺艺性性能能的的角角度度来来看看，提提高高变变形形速速度度有有以以下下有利作用：有利作用：降低摩擦系数，降低金属流动阻力。降低摩擦系数，降低金属流动阻力。减少热成形时的热量损失。减少热成形时的热量损失。出现惯性流动，有利于复杂工件的成形。出现惯性流动，有利于复杂工件的成形。第19页，此课件共38页哦3.3.

16、应力状态应力状态 压应力个数越多，数值越大，金属塑性越好，三向压压应力个数越多，数值越大，金属塑性越好，三向压压应力个数越多，数值越大，金属塑性越好，三向压压应力个数越多，数值越大，金属塑性越好，三向压应力状态图最好，两向压一向拉次之，两向拉一向压更次。应力状态图最好，两向压一向拉次之，两向拉一向压更次。应力状态图最好，两向压一向拉次之，两向拉一向压更次。应力状态图最好，两向压一向拉次之，两向拉一向压更次。塑性好塑性好塑性好塑性好塑性差塑性差塑性差塑性差7-4 应力状态对塑性的影响第20页，此课件共38页哦 静水压力提高金属塑性，这是因为：静水压力提高金属塑性，这是因为：静水压力提高金属塑性，

17、这是因为：静水压力提高金属塑性，这是因为：（1 1 1 1）晶间变形使晶间显微破坏得到积累，进而迅速地引）晶间变形使晶间显微破坏得到积累，进而迅速地引）晶间变形使晶间显微破坏得到积累，进而迅速地引）晶间变形使晶间显微破坏得到积累，进而迅速地引起多晶体的破坏，三向压缩能遏止晶粒边界相对移动，起多晶体的破坏，三向压缩能遏止晶粒边界相对移动，起多晶体的破坏，三向压缩能遏止晶粒边界相对移动，起多晶体的破坏，三向压缩能遏止晶粒边界相对移动，使晶间变形困难。使晶间变形困难。使晶间变形困难。使晶间变形困难。（2 2 2 2）三向压缩使金属变得更为致密，显微破坏得到修复，宏）三向压缩使金属变得更为致密，显微破

18、坏得到修复，宏）三向压缩使金属变得更为致密，显微破坏得到修复，宏）三向压缩使金属变得更为致密，显微破坏得到修复，宏观破坏（组织缺陷）也得到修复；三向拉伸则加速各种破观破坏（组织缺陷）也得到修复；三向拉伸则加速各种破观破坏（组织缺陷）也得到修复；三向拉伸则加速各种破观破坏（组织缺陷）也得到修复；三向拉伸则加速各种破坏的发展。坏的发展。坏的发展。坏的发展。（3 3 3 3）三向压缩能完全或局部地消除变形物体内某些夹杂物甚）三向压缩能完全或局部地消除变形物体内某些夹杂物甚）三向压缩能完全或局部地消除变形物体内某些夹杂物甚）三向压缩能完全或局部地消除变形物体内某些夹杂物甚至液相对塑性的不良影响。三向拉

19、应力会使这些地方形成至液相对塑性的不良影响。三向拉应力会使这些地方形成至液相对塑性的不良影响。三向拉应力会使这些地方形成至液相对塑性的不良影响。三向拉应力会使这些地方形成应力集中，加速金属破坏出现。应力集中，加速金属破坏出现。应力集中，加速金属破坏出现。应力集中，加速金属破坏出现。（4 4 4 4）三向压缩能完全抵偿或大大降低不均匀变形所引起的附）三向压缩能完全抵偿或大大降低不均匀变形所引起的附）三向压缩能完全抵偿或大大降低不均匀变形所引起的附）三向压缩能完全抵偿或大大降低不均匀变形所引起的附加拉伸应力，减轻拉应力的不良影响。加拉伸应力，减轻拉应力的不良影响。加拉伸应力，减轻拉应力的不良影响。

20、加拉伸应力，减轻拉应力的不良影响。第21页，此课件共38页哦4 4变形程度变形程度 变形程度对塑性的影响同加工硬化及加工过程中塑变形程度对塑性的影响同加工硬化及加工过程中塑变形程度对塑性的影响同加工硬化及加工过程中塑变形程度对塑性的影响同加工硬化及加工过程中塑性变形而产生的裂纹倾向有关。性变形而产生的裂纹倾向有关。性变形而产生的裂纹倾向有关。性变形而产生的裂纹倾向有关。在热变形过程中，变形程度与变形温度在热变形过程中，变形程度与变形温度在热变形过程中，变形程度与变形温度在热变形过程中，变形程度与变形温度-速度条件是有关，速度条件是有关，速度条件是有关，速度条件是有关，当加工硬化与裂纹胚芽的修复

21、速度大于发生速度时，可以当加工硬化与裂纹胚芽的修复速度大于发生速度时，可以当加工硬化与裂纹胚芽的修复速度大于发生速度时，可以当加工硬化与裂纹胚芽的修复速度大于发生速度时，可以说变形程度对塑性影响不大。说变形程度对塑性影响不大。说变形程度对塑性影响不大。说变形程度对塑性影响不大。冷变形过程中，变形程度的增加而塑性降低。对硬化强度冷变形过程中，变形程度的增加而塑性降低。对硬化强度冷变形过程中，变形程度的增加而塑性降低。对硬化强度冷变形过程中，变形程度的增加而塑性降低。对硬化强度大的金属与合金，较小的变形程度即进行下一次中间退火，大的金属与合金，较小的变形程度即进行下一次中间退火，大的金属与合金，较

22、小的变形程度即进行下一次中间退火，大的金属与合金，较小的变形程度即进行下一次中间退火，以恢复其塑性；对于硬化强度小的金属与合金，则在两次以恢复其塑性；对于硬化强度小的金属与合金，则在两次以恢复其塑性；对于硬化强度小的金属与合金，则在两次以恢复其塑性；对于硬化强度小的金属与合金，则在两次中间退火之间可给予较大的变形程度。中间退火之间可给予较大的变形程度。中间退火之间可给予较大的变形程度。中间退火之间可给予较大的变形程度。第22页，此课件共38页哦5.5.变形状态变形状态 主变形图中压缩分量越多，越有利发挥金属的塑性。主变形图中压缩分量越多，越有利发挥金属的塑性。主变形图中压缩分量越多，越有利发挥

23、金属的塑性。主变形图中压缩分量越多，越有利发挥金属的塑性。两向压缩向延伸的主变形图最好，一向压缩一向延伸两向压缩向延伸的主变形图最好，一向压缩一向延伸两向压缩向延伸的主变形图最好，一向压缩一向延伸两向压缩向延伸的主变形图最好，一向压缩一向延伸次之，两向延伸向压缩的主变形图最差。次之，两向延伸向压缩的主变形图最差。次之，两向延伸向压缩的主变形图最差。次之，两向延伸向压缩的主变形图最差。6.6.尺寸因素尺寸因素 随加工件体积增大，随加工件体积增大，随加工件体积增大，随加工件体积增大，塑性有所降低。塑性有所降低。塑性有所降低。塑性有所降低。变形物体体积对力学性能的影响变形物体体积对力学性能的影响变形

24、物体体积对力学性能的影响变形物体体积对力学性能的影响1111塑性；塑性；塑性；塑性；2222变形抗力变形抗力变形抗力变形抗力第23页，此课件共38页哦7 7周围介质周围介质（1 1）使变形物体表面层溶解与金属基体形成）使变形物体表面层溶解与金属基体形成脆性相，使物体变脆脆性相，使物体变脆（2 2）引起变形物体表面层腐蚀及化学成分改）引起变形物体表面层腐蚀及化学成分改变，使塑性降低。变，使塑性降低。（3 3）有些介质（如润滑剂）吸附在变形金属）有些介质（如润滑剂）吸附在变形金属的表面上，使金属塑性变形能力增加。的表面上，使金属塑性变形能力增加。第24页，此课件共38页哦7-5 提高金属塑性的主要

25、途径控制化学成分控制化学成分控制化学成分控制化学成分改善组织结构改善组织结构改善组织结构改善组织结构提高材料的成分和组织的均匀性提高材料的成分和组织的均匀性提高材料的成分和组织的均匀性提高材料的成分和组织的均匀性采用合适的变形温度采用合适的变形温度采用合适的变形温度采用合适的变形温度速度制度速度制度速度制度速度制度选用三向压应力较强的变形过程选用三向压应力较强的变形过程选用三向压应力较强的变形过程选用三向压应力较强的变形过程减小变形的不均匀性，尽量造成均匀的变形状态减小变形的不均匀性，尽量造成均匀的变形状态减小变形的不均匀性，尽量造成均匀的变形状态减小变形的不均匀性，尽量造成均匀的变形状态避免

26、加热和加工时周围介质的不良影响。避免加热和加工时周围介质的不良影响。避免加热和加工时周围介质的不良影响。避免加热和加工时周围介质的不良影响。第25页，此课件共38页哦7-6 金属的超塑性金属的超塑性 1.1.1.1.定义：定义：定义：定义：超塑性：材料的延伸率超过超塑性：材料的延伸率超过超塑性：材料的延伸率超过超塑性：材料的延伸率超过100100100100。超塑性材料超塑性材料超塑性材料超塑性材料 ：具有超过：具有超过：具有超过：具有超过100100100100延伸率的材料延伸率的材料延伸率的材料延伸率的材料2.2.2.2.超塑性的种类超塑性的种类超塑性的种类超塑性的种类 1 1 1 1）细

27、晶超塑性：在具有稳定的超细等轴晶粒的材料上出现的超塑性）细晶超塑性：在具有稳定的超细等轴晶粒的材料上出现的超塑性）细晶超塑性：在具有稳定的超细等轴晶粒的材料上出现的超塑性）细晶超塑性：在具有稳定的超细等轴晶粒的材料上出现的超塑性行为，其晶粒一般多在行为，其晶粒一般多在行为，其晶粒一般多在行为，其晶粒一般多在5m5m5m5m以下。以下。以下。以下。2 2 2 2）相变超塑性：在载荷作用下使金属和合金在相变温度附近反）相变超塑性：在载荷作用下使金属和合金在相变温度附近反）相变超塑性：在载荷作用下使金属和合金在相变温度附近反）相变超塑性：在载荷作用下使金属和合金在相变温度附近反复加热和冷却，经过多次

28、循环后，可获得很大的延伸率。复加热和冷却，经过多次循环后，可获得很大的延伸率。复加热和冷却，经过多次循环后，可获得很大的延伸率。复加热和冷却，经过多次循环后，可获得很大的延伸率。3 3 3 3）第三类超塑性：在消除应力退火过程中，在应力作用下可以得到）第三类超塑性：在消除应力退火过程中，在应力作用下可以得到）第三类超塑性：在消除应力退火过程中，在应力作用下可以得到）第三类超塑性：在消除应力退火过程中，在应力作用下可以得到超塑性。超塑性。超塑性。超塑性。第26页，此课件共38页哦细晶超塑性是在特定的恒温下发生的，也称细晶超塑性是在特定的恒温下发生的，也称为为恒温超塑性恒温超塑性或或静超塑性静超塑

29、性，或，或结构超塑性结构超塑性。相变超塑性不一定要求材料具有超细晶粒组相变超塑性不一定要求材料具有超细晶粒组织，但要求具有相变或同素异构转变，也称织，但要求具有相变或同素异构转变，也称为为动态超塑性动态超塑性。也有人把上述的第二及第三类超塑性总称为也有人把上述的第二及第三类超塑性总称为动态超塑性动态超塑性或或环境超塑性环境超塑性。第27页，此课件共38页哦3.细晶超塑性特征细晶超塑性特征l l变形力学特征变形力学特征变形力学特征变形力学特征 l l1 1 1 1）没有加工硬化，或加工硬化很小）没有加工硬化，或加工硬化很小）没有加工硬化，或加工硬化很小）没有加工硬化，或加工硬化很小 当应力超过最

30、大值后，随着变形量增加而下降，而变形量则可达到很大 变形增加真应力变化变形增加真应力变化很小很小真实应变真实应变真真实实应应力力低负荷无细颈的大延伸现象低负荷无细颈的大延伸现象低负荷无细颈的大延伸现象低负荷无细颈的大延伸现象 第28页，此课件共38页哦变形力学特征变形力学特征2 2）对变形速度极其敏）对变形速度极其敏 感感 真应力真应力 K K 决定于试验条件决定于试验条件 的常数的常数 m m 变形速度敏感性变形速度敏感性 指数指数当应力当应力当应力当应力变形速度表示变形速度表示变形速度表示变形速度表示为对数曲线时，此变为对数曲线时，此变为对数曲线时，此变为对数曲线时，此变形速度敏感性指数为

31、形速度敏感性指数为形速度敏感性指数为形速度敏感性指数为该曲线的斜率该曲线的斜率该曲线的斜率该曲线的斜率 第29页，此课件共38页哦变形速度敏感性指数变形速度敏感性指数m m是表征超塑性的一个极其重要的指标；是表征超塑性的一个极其重要的指标；m m值反映材料抗颈缩的能力；值反映材料抗颈缩的能力；m m值大值大,有大延伸率的可能性；有大延伸率的可能性；m m1 1时，时，变为牛顿粘性流动公式变为牛顿粘性流动公式K K是粘性系数；是粘性系数；对于普通金属，对于普通金属，m m0.020.020.20.2对于超塑性材料，对于超塑性材料，m=0.3m=0.31.01.0第30页，此课件共38页哦l l设

32、试样横断面积设试样横断面积A A上有拉伸负荷上有拉伸负荷P P，则，则=P/A=P/A试样各横断面积减小速度与试样各横断面积减小速度与 成正比成正比 m=1m=1，dA/dtdA/dt与与A A无关无关,达到很大的延伸率不会达到很大的延伸率不会出细颈倾向出细颈倾向 第31页，此课件共38页哦l lm m值增大时，对局部收缩的抗力增大，变形值增大时，对局部收缩的抗力增大，变形趋向均匀，有出现大延伸的可能性。趋向均匀，有出现大延伸的可能性。l lm m值大小与变形速度、变形温度及晶粒大小值大小与变形速度、变形温度及晶粒大小等因素有关。等因素有关。l l只有当变形速度与变形温度的综合作用是有只有当变

33、形速度与变形温度的综合作用是有利于获得较大的利于获得较大的m m值时，合金才能处于超塑值时，合金才能处于超塑性状态性状态 第32页，此课件共38页哦细晶超塑性要求有极细的等轴晶粒、双相及稳定的组细晶超塑性要求有极细的等轴晶粒、双相及稳定的组细晶超塑性要求有极细的等轴晶粒、双相及稳定的组细晶超塑性要求有极细的等轴晶粒、双相及稳定的组织。织。织。织。双相要求：双相要求：双相要求：双相要求：第二相晶粒能阻碍母相晶粒的长大，而母相第二相晶粒能阻碍母相晶粒的长大，而母相第二相晶粒能阻碍母相晶粒的长大，而母相第二相晶粒能阻碍母相晶粒的长大，而母相也能阻碍第二相的长大。也能阻碍第二相的长大。也能阻碍第二相的

34、长大。也能阻碍第二相的长大。稳定要求：稳定要求：稳定要求：稳定要求：在变形过程中晶粒长大的速度要慢，以便有充在变形过程中晶粒长大的速度要慢，以便有充在变形过程中晶粒长大的速度要慢，以便有充在变形过程中晶粒长大的速度要慢，以便有充分的热变形持续时间分的热变形持续时间分的热变形持续时间分的热变形持续时间等轴晶粒要求：等轴晶粒要求：等轴晶粒要求：等轴晶粒要求：孪生普通塑性变形机制，是一种晶界作用，孪生普通塑性变形机制，是一种晶界作用，孪生普通塑性变形机制，是一种晶界作用，孪生普通塑性变形机制，是一种晶界作用，要求有数量多而又短的晶粒边界，且界面要平坦，易于变形要求有数量多而又短的晶粒边界，且界面要平

35、坦，易于变形要求有数量多而又短的晶粒边界，且界面要平坦，易于变形要求有数量多而又短的晶粒边界，且界面要平坦，易于变形流动，以减少组织内切应力。流动，以减少组织内切应力。流动，以减少组织内切应力。流动，以减少组织内切应力。晶粒尺寸：晶粒尺寸：晶粒尺寸：晶粒尺寸：大于大于大于大于10m10m10m10m的晶粒组织难以实现超塑性的晶粒组织难以实现超塑性的晶粒组织难以实现超塑性的晶粒组织难以实现超塑性 第33页，此课件共38页哦l影响超塑性的主要因素l变形速度流动应力 l变形温度l 温度对超塑性的影响非常明显，当低于或超过某一温度范围时，就不出现超塑性现象。l一般合金0.5T熔l组织结构l晶粒尺寸 S

36、 、m 第34页，此课件共38页哦5.5.超塑性变形变形特点超塑性变形变形特点 1)1)、晶粒未被拉长，保持等轴状态，晶粒直径长晶粒未被拉长，保持等轴状态，晶粒直径长晶粒未被拉长，保持等轴状态，晶粒直径长晶粒未被拉长，保持等轴状态，晶粒直径长 大大大大 。但不是原样简单粗大化，伴随晶粒回转的同时发。但不是原样简单粗大化，伴随晶粒回转的同时发。但不是原样简单粗大化，伴随晶粒回转的同时发。但不是原样简单粗大化，伴随晶粒回转的同时发生同相晶粒的接近，合并和再分割过程的反复进行。生同相晶粒的接近，合并和再分割过程的反复进行。生同相晶粒的接近，合并和再分割过程的反复进行。生同相晶粒的接近，合并和再分割过

37、程的反复进行。2 2 2 2）、晶界滑移、移动及晶粒回转，但并不产生脆性的晶）、晶界滑移、移动及晶粒回转，但并不产生脆性的晶）、晶界滑移、移动及晶粒回转，但并不产生脆性的晶）、晶界滑移、移动及晶粒回转，但并不产生脆性的晶界断裂。界断裂。界断裂。界断裂。3 3 3 3）、无位错组织出现。）、无位错组织出现。）、无位错组织出现。）、无位错组织出现。4 4 4 4）、结晶学织构不发达，若原始取向无序，超塑性变形）、结晶学织构不发达，若原始取向无序，超塑性变形）、结晶学织构不发达，若原始取向无序，超塑性变形）、结晶学织构不发达，若原始取向无序，超塑性变形后仍为无序，超塑性变形后织构破坏，基本上变为无序

38、化。后仍为无序，超塑性变形后织构破坏，基本上变为无序化。后仍为无序，超塑性变形后织构破坏，基本上变为无序化。后仍为无序，超塑性变形后织构破坏，基本上变为无序化。第35页，此课件共38页哦细晶超塑性变形的机制细晶超塑性变形的机制 l 1扩散蠕变理论l 2晶界滑动理论l 3动态再结晶理论第36页，此课件共38页哦7-7 金属的断裂 1 1 1 1脆性断裂脆性断裂脆性断裂脆性断裂 断面外观上没有明显的塑性变形迹象，直接由弹性变形断面外观上没有明显的塑性变形迹象，直接由弹性变形断面外观上没有明显的塑性变形迹象，直接由弹性变形断面外观上没有明显的塑性变形迹象，直接由弹性变形状态过渡到断裂，断裂面和拉伸轴

39、接近正交，断口平齐。状态过渡到断裂，断裂面和拉伸轴接近正交，断口平齐。状态过渡到断裂，断裂面和拉伸轴接近正交，断口平齐。状态过渡到断裂，断裂面和拉伸轴接近正交，断口平齐。2 2 2 2韧性断裂韧性断裂韧性断裂韧性断裂 断裂前金属塑性变形较大，断口呈纤维状，灰暗无光。断裂前金属塑性变形较大，断口呈纤维状，灰暗无光。断裂前金属塑性变形较大，断口呈纤维状，灰暗无光。断裂前金属塑性变形较大，断口呈纤维状，灰暗无光。韧性断裂主要是穿晶断裂，如果晶界处有夹杂物或沉韧性断裂主要是穿晶断裂，如果晶界处有夹杂物或沉韧性断裂主要是穿晶断裂，如果晶界处有夹杂物或沉韧性断裂主要是穿晶断裂，如果晶界处有夹杂物或沉淀物聚

40、集，则也会发生晶间断裂。淀物聚集，则也会发生晶间断裂。淀物聚集，则也会发生晶间断裂。淀物聚集，则也会发生晶间断裂。一、断裂的基本类型一、断裂的基本类型第37页，此课件共38页哦二、断裂过程与物理本质二、断裂过程与物理本质 金属断裂的基本过程：裂纹生核和裂纹扩展。金属断裂的基本过程：裂纹生核和裂纹扩展。金属断裂的基本过程：裂纹生核和裂纹扩展。金属断裂的基本过程：裂纹生核和裂纹扩展。1.1.1.1.微裂纹的萌生机理微裂纹的萌生机理微裂纹的萌生机理微裂纹的萌生机理 金属先形成微裂纹。裂纹来源：金属先形成微裂纹。裂纹来源：金属先形成微裂纹。裂纹来源：金属先形成微裂纹。裂纹来源：材料内部原有，如实际金属

41、材料内部的气孔、材料内部原有，如实际金属材料内部的气孔、材料内部原有，如实际金属材料内部的气孔、材料内部原有，如实际金属材料内部的气孔、夹杂、微裂纹等缺陷；夹杂、微裂纹等缺陷；夹杂、微裂纹等缺陷；夹杂、微裂纹等缺陷；塑性变形过程中位错的运动和塞积使裂塑性变形过程中位错的运动和塞积使裂塑性变形过程中位错的运动和塞积使裂塑性变形过程中位错的运动和塞积使裂 纹形核。变形发展导致裂纹不断长大，当纹形核。变形发展导致裂纹不断长大，当纹形核。变形发展导致裂纹不断长大，当纹形核。变形发展导致裂纹不断长大，当 裂纹长大到一定尺寸后，便失稳扩展，直至裂纹长大到一定尺寸后，便失稳扩展，直至裂纹长大到一定尺寸后，便失稳扩展，直至裂纹长大到一定尺寸后，便失稳扩展，直至 最终断裂。最终断裂。最终断裂。最终断裂。第38页，此课件共38页哦