材料塑性变形精选文档.ppt

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1、材料塑性变形本讲稿第一页，共三十二页第一节 金属变形概述弹性变形塑性变形断裂弹性变形塑性变形断裂本讲稿第二页，共三十二页第一节 金属变形概述弹性变形弹性变形：变形可逆；变形可逆；应力应变呈线应力应变呈线性关系。性关系。弹性模量弹性模量：原：原子间结合力的子间结合力的反映和度量。反映和度量。本讲稿第三页，共三十二页第二节 单晶体的塑性变形 常温下塑性变形的主要方式：滑移、孪生、扭折。常温下塑性变形的主要方式：滑移、孪生、扭折。常温下塑性变形的主要方式：滑移、孪生、扭折。常温下塑性变形的主要方式：滑移、孪生、扭折。一一一一 滑移滑移滑移滑移 1 1 1 1 滑滑滑滑移移移移：在在在在切切切切应应应

2、应力力力力作作作作用用用用下下下下，晶晶晶晶体体体体的的的的一一一一部部部部分分分分相相相相对对对对于于于于另另另另一一一一部部部部分分分分沿沿沿沿着着着着一一一一定定定定的的的的晶晶晶晶面面面面（滑滑滑滑移移移移面面面面）和和和和晶晶晶晶向向向向（滑滑滑滑移移移移方方方方向向向向）产产产产生生生生相相相相对对对对位位位位移移移移，且不破坏晶体内部原子排列规律性的塑变方式。且不破坏晶体内部原子排列规律性的塑变方式。且不破坏晶体内部原子排列规律性的塑变方式。且不破坏晶体内部原子排列规律性的塑变方式。光镜下：滑移带（无重现性）。光镜下：滑移带（无重现性）。光镜下：滑移带（无重现性）。光镜下：滑移带

3、（无重现性）。2 2 2 2 滑移的表象学滑移的表象学滑移的表象学滑移的表象学 电境下：滑移线。电境下：滑移线。电境下：滑移线。电境下：滑移线。本讲稿第四页，共三十二页第二节 单晶体的塑性变形 一一一一 滑移滑移滑移滑移 光镜下：滑移带（无重现性）。光镜下：滑移带（无重现性）。光镜下：滑移带（无重现性）。光镜下：滑移带（无重现性）。2 2 2 2 滑移的表象学滑移的表象学滑移的表象学滑移的表象学 电境下：滑移线。电境下：滑移线。电境下：滑移线。电境下：滑移线。本讲稿第五页，共三十二页第二节 单晶体的塑性变形 3 3 3 3 滑移的晶体学滑移的晶体学滑移的晶体学滑移的晶体学 滑移面滑移面滑移面滑

4、移面 （密排面）（密排面）（密排面）（密排面）（1 1 1 1）几何要素）几何要素）几何要素）几何要素 滑移方向（密排方向）滑移方向（密排方向）滑移方向（密排方向）滑移方向（密排方向）本讲稿第六页，共三十二页第二节 单晶体的塑性变形 3 3 3 3 滑移的晶体学滑移的晶体学滑移的晶体学滑移的晶体学 （2 2 2 2）滑移系）滑移系）滑移系）滑移系 滑移系：一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。滑移系：一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。滑移系：一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。滑移系：一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。滑滑滑滑移移移移系系系系的的的的个个个个数数数数:(:(:(:(滑

5、滑滑滑移移移移面面面面个个个个数数数数）（每每每每个个个个面面面面上上上上所所所所具具具具有有有有的的的的滑滑滑滑移移移移方向的个数）方向的个数）方向的个数）方向的个数）本讲稿第七页，共三十二页第二节 单晶体的塑性变形 3 3 3 3 滑移的晶体学滑移的晶体学滑移的晶体学滑移的晶体学 （2 2 2 2）滑移系）滑移系）滑移系）滑移系 滑移系：一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。滑移系：一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。滑移系：一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。滑移系：一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。滑滑滑滑移移移移系系系系的的的的个个个个数数数数:(:(:(:(滑滑滑滑移移移移

6、面面面面个个个个数数数数）（每每每每个个个个面面面面上上上上所所所所具具具具有有有有的的的的滑滑滑滑移移移移方向的个数）方向的个数）方向的个数）方向的个数）晶体结构滑移面滑移方向滑移系数目常见金属面心立方1114312Cu,Al,Ni,Au1106212Fe,W,Mo体心立方12112112Fe,W12324124Fe0001133Mg,Zn,Ti10103Mg,Zr,Ti10116Mg,Ti密排六方本讲稿第八页，共三十二页第二节 单晶体的塑性变形 3 3 3 3 滑移的晶体学滑移的晶体学滑移的晶体学滑移的晶体学 （2 2 2 2）滑移系）滑移系）滑移系）滑移系 一般滑移系越多，塑性越好；一般

7、滑移系越多，塑性越好；一般滑移系越多，塑性越好；一般滑移系越多，塑性越好；滑移系数目与材料塑性的关系：滑移系数目与材料塑性的关系：滑移系数目与材料塑性的关系：滑移系数目与材料塑性的关系：与滑移面密排程度和滑移方与滑移面密排程度和滑移方与滑移面密排程度和滑移方与滑移面密排程度和滑移方 向个数有关；向个数有关；向个数有关；向个数有关；与同时开动滑移系数目有与同时开动滑移系数目有与同时开动滑移系数目有与同时开动滑移系数目有 关（关（关（关（c c c c）。）。）。）。晶体结构滑移面滑移方向滑移系数目常见金属面心立方1114312Cu,Al,Ni,Au1106212Fe,W,Mo体心立方121121

8、12Fe,W12324124Fe0001133Mg,Zn,Ti10103Mg,Zr,Ti10116Mg,Ti密排六方本讲稿第九页，共三十二页第二节 单晶体的塑性变形 3 3 3 3 滑移的晶体学滑移的晶体学滑移的晶体学滑移的晶体学 （3 3 3 3）滑移的临界分切应力（）滑移的临界分切应力（）滑移的临界分切应力（）滑移的临界分切应力（c c c c）c c：在滑移面上沿滑移方面开始滑移的最小分切应力。：在滑移面上沿滑移方面开始滑移的最小分切应力。：在滑移面上沿滑移方面开始滑移的最小分切应力。：在滑移面上沿滑移方面开始滑移的最小分切应力。外力在滑移方向上的分解。外力在滑移方向上的分解。外力在滑移

9、方向上的分解。外力在滑移方向上的分解。c c s s s scoscoscoscos coscoscoscos 本讲稿第十页，共三十二页第二节 单晶体的塑性变形 3 3 3 3 滑移的晶体学滑移的晶体学滑移的晶体学滑移的晶体学 （3 3 3 3）滑移的临界分切应力（）滑移的临界分切应力（）滑移的临界分切应力（）滑移的临界分切应力（c c c c）c c c c取决于金属的本性，不受取决于金属的本性，不受取决于金属的本性，不受取决于金属的本性，不受 ，的影响；的影响；的影响；的影响；或或或或 90909090 时，时，时，时，s s s s ；c c c c s s s scoscoscosco

10、s coscoscoscos s s s s的取值的取值的取值的取值 ，45454545 时，时，时，时，s s s s最小，晶体易滑移；最小，晶体易滑移；最小，晶体易滑移；最小，晶体易滑移；软取向：值大；软取向：值大；软取向：值大；软取向：值大；取向因子：取向因子：取向因子：取向因子：coscoscoscos coscoscoscos 硬取向：值小。硬取向：值小。硬取向：值小。硬取向：值小。本讲稿第十一页，共三十二页第二节 单晶体的塑性变形 4 4 4 4 滑移时晶体的转动滑移时晶体的转动滑移时晶体的转动滑移时晶体的转动 （1 1 1 1）位向和晶面的变化）位向和晶面的变化）位向和晶面的变化

11、）位向和晶面的变化 拉伸时拉伸时拉伸时拉伸时,滑移面和滑移方向趋于滑移面和滑移方向趋于滑移面和滑移方向趋于滑移面和滑移方向趋于 平行于力轴方向平行于力轴方向平行于力轴方向平行于力轴方向 压缩时，晶面逐渐趋于垂直于压力轴线。压缩时，晶面逐渐趋于垂直于压力轴线。压缩时，晶面逐渐趋于垂直于压力轴线。压缩时，晶面逐渐趋于垂直于压力轴线。几几几几何何何何硬硬硬硬化化化化：，远远远远离离离离45454545 ，滑滑滑滑移移移移变变变变得得得得困困困困难难难难；（2 2 2 2）取取取取向因子的变化向因子的变化向因子的变化向因子的变化 几何软化；几何软化；几何软化；几何软化；，接近接近接近接近4545454

12、5 ，滑移变得容易，滑移变得容易，滑移变得容易，滑移变得容易。本讲稿第十二页，共三十二页第二节 单晶体的塑性变形 5 5 5 5 多滑移多滑移多滑移多滑移 （1 1）滑移的分类）滑移的分类）滑移的分类）滑移的分类 多滑移：在多个（多滑移：在多个（多滑移：在多个（多滑移：在多个（2222）滑移系上同时或交替进行的滑移。）滑移系上同时或交替进行的滑移。）滑移系上同时或交替进行的滑移。）滑移系上同时或交替进行的滑移。双滑移：双滑移：双滑移：双滑移：单滑移：单滑移：单滑移：单滑移：（2 2 2 2）等等等等效效效效滑滑滑滑移移移移系系系系：各各各各滑滑滑滑移移移移系系系系的的的的滑滑滑滑移移移移面面面

13、面和和和和滑滑滑滑移移移移方方方方向向向向与与与与力力力力轴轴轴轴夹夹夹夹角角角角分别相等的一组滑移系。分别相等的一组滑移系。分别相等的一组滑移系。分别相等的一组滑移系。本讲稿第十三页，共三十二页第二节 单晶体的塑性变形 6 6 6 6 交滑移交滑移交滑移交滑移 （1 1 1 1）交交交交滑滑滑滑移移移移：晶晶晶晶体体体体在在在在两两两两个个个个或或或或多多多多个个个个不不不不同同同同滑滑滑滑移移移移面面面面上上上上沿沿沿沿同同同同一一一一滑滑滑滑移移移移方方方方向进行的滑移。向进行的滑移。向进行的滑移。向进行的滑移。（2 2）机制）机制）机制）机制 螺螺螺螺位位位位错错错错的的的的交交交交滑

14、滑滑滑移移移移：螺螺螺螺位位位位错错错错从从从从一一一一个个个个滑滑滑滑移移移移面面面面转转转转移移移移到到到到与与与与之之之之相相相相交交交交的的的的另一滑移面的过程；另一滑移面的过程；另一滑移面的过程；另一滑移面的过程；螺螺螺螺位位位位错错错错的的的的双双双双交交交交滑滑滑滑移移移移：交交交交滑滑滑滑移移移移后后后后的的的的螺螺螺螺位位位位错错错错再再再再转转转转回回回回到到到到原原原原滑滑滑滑移移移移面的过程。面的过程。面的过程。面的过程。本讲稿第十四页，共三十二页第二节 单晶体的塑性变形 7 7 滑移的表面痕迹滑移的表面痕迹滑移的表面痕迹滑移的表面痕迹 单滑移：单一方向的滑移带；单滑移

15、：单一方向的滑移带；单滑移：单一方向的滑移带；单滑移：单一方向的滑移带；多滑移：相互交叉的滑移带；多滑移：相互交叉的滑移带；多滑移：相互交叉的滑移带；多滑移：相互交叉的滑移带；交滑移：波纹状的滑移带。交滑移：波纹状的滑移带。交滑移：波纹状的滑移带。交滑移：波纹状的滑移带。本讲稿第十五页，共三十二页第二节 单晶体的塑性变形二二二二 孪生孪生孪生孪生（1 1 1 1）孪孪孪孪生生生生：在在在在切切切切应应应应力力力力作作作作用用用用下下下下，晶晶晶晶体体体体的的的的一一一一部部部部分分分分相相相相对对对对于于于于另另另另一一一一部部部部分分分分沿沿沿沿一一一一定定定定的的的的晶晶晶晶面和晶向发生均

16、匀切变并形成晶体取向的镜面对称关系。面和晶向发生均匀切变并形成晶体取向的镜面对称关系。面和晶向发生均匀切变并形成晶体取向的镜面对称关系。面和晶向发生均匀切变并形成晶体取向的镜面对称关系。孪生面孪生面孪生面孪生面 A1111,A2112,A31012A1111,A2112,A31012A1111,A2112,A31012A1111,A2112,A31012（2 2 2 2）孪生的晶体学）孪生的晶体学）孪生的晶体学）孪生的晶体学 孪生方向孪生方向孪生方向孪生方向 A1,A2,A3A1,A2,A3A1,A2,A3A1,A2,A3 孪晶区孪晶区孪晶区孪晶区 本讲稿第十六页，共三十二页第二节 单晶体的塑

17、性变形二二二二 孪生孪生孪生孪生 （3）孪生变形的特点滑移孪生相同点1均匀切变；2 沿一定的晶面、晶向进行；不改变结构。不同点晶体位向不改变（对抛光面观察无重现性）。改变，形成镜面对称关系（对抛光面观察有重现性）位移量滑移方向上原子间距的整数倍，较大。小于孪生方向上的原子间距，较小。对塑变的贡献很大，总变形量大。有限，总变形量小。变形应力有一定的临界分切压力所需临界分切应力远高于滑移变形条件一般先发生滑移滑移困难时发生变形机制全位错运动的结果分位错运动的结果2h本讲稿第十七页，共三十二页第三节 多晶体的塑性变形1 1 1 1 晶粒之间变形的传播晶粒之间变形的传播晶粒之间变形的传播晶粒之间变形的

18、传播 位位位位错错错错在在在在晶晶晶晶界界界界塞塞塞塞积积积积 应应应应力力力力集集集集中中中中 相相相相邻邻邻邻晶晶晶晶粒粒粒粒位位位位错错错错源源源源开开开开动动动动 相相相相邻邻邻邻晶晶晶晶粒粒粒粒变变变变形形形形 塑变塑变塑变塑变 2 2 2 2 晶粒之间变形的协调性晶粒之间变形的协调性晶粒之间变形的协调性晶粒之间变形的协调性 （1 1 1 1）原因：各晶粒之间变形具有非同时性。）原因：各晶粒之间变形具有非同时性。）原因：各晶粒之间变形具有非同时性。）原因：各晶粒之间变形具有非同时性。（2 2 2 2）要求：各晶粒之间变形相互协调。（独立变形会导致晶体分裂）要求：各晶粒之间变形相互协调

19、。（独立变形会导致晶体分裂）要求：各晶粒之间变形相互协调。（独立变形会导致晶体分裂）要求：各晶粒之间变形相互协调。（独立变形会导致晶体分裂）（3 3 3 3）条件：独立滑移系）条件：独立滑移系）条件：独立滑移系）条件：独立滑移系 5 5 5 5个。（保证晶粒形状的自由变化）个。（保证晶粒形状的自由变化）个。（保证晶粒形状的自由变化）个。（保证晶粒形状的自由变化）本讲稿第十八页，共三十二页第三节 多晶体的塑性变形3 3 3 3 晶界对变形的阻碍作用晶界对变形的阻碍作用晶界对变形的阻碍作用晶界对变形的阻碍作用 （1 1 1 1）晶界的特点：原子排列不规则；分布有大量缺陷。）晶界的特点：原子排列不规

20、则；分布有大量缺陷。）晶界的特点：原子排列不规则；分布有大量缺陷。）晶界的特点：原子排列不规则；分布有大量缺陷。（2 2 2 2）晶界对变形的影响）晶界对变形的影响）晶界对变形的影响）晶界对变形的影响:滑移、孪生多终止于晶界滑移、孪生多终止于晶界滑移、孪生多终止于晶界滑移、孪生多终止于晶界,极少穿过。极少穿过。极少穿过。极少穿过。（3 3 3 3）晶粒大小与性能的关系）晶粒大小与性能的关系）晶粒大小与性能的关系）晶粒大小与性能的关系 a a a a 晶粒越细，强度越高晶粒越细，强度越高晶粒越细，强度越高晶粒越细，强度越高(细晶强化细晶强化细晶强化细晶强化：由下列霍尔配奇公式可知：由下列霍尔配奇

21、公式可知：由下列霍尔配奇公式可知：由下列霍尔配奇公式可知)s s s s=0 0 0 0+kd+kd+kd+kd-1/2-1/2-1/2-1/2 原原原原因因因因：晶晶晶晶粒粒粒粒越越越越细细细细，晶晶晶晶界界界界越越越越多多多多，位位位位错错错错运运运运动动动动的的的的阻阻阻阻力力力力越越越越大大大大。（有有有有尺尺尺尺寸限制）寸限制）寸限制）寸限制）本讲稿第十九页，共三十二页第三节 多晶体的塑性变形3 3 3 3 晶界对变形的阻碍作用晶界对变形的阻碍作用晶界对变形的阻碍作用晶界对变形的阻碍作用 晶粒越多，变形均匀性提高由应力集中晶粒越多，变形均匀性提高由应力集中晶粒越多，变形均匀性提高由应

22、力集中晶粒越多，变形均匀性提高由应力集中 导致的开裂机会减少，可承受更大的变导致的开裂机会减少，可承受更大的变导致的开裂机会减少，可承受更大的变导致的开裂机会减少，可承受更大的变 形量，表现出形量，表现出形量，表现出形量，表现出高塑性高塑性高塑性高塑性。b b b b 晶粒越细，塑韧性提高晶粒越细，塑韧性提高晶粒越细，塑韧性提高晶粒越细，塑韧性提高 细晶粒材料中，应力集中小，裂纹不易细晶粒材料中，应力集中小，裂纹不易细晶粒材料中，应力集中小，裂纹不易细晶粒材料中，应力集中小，裂纹不易 萌生；晶界多，裂纹不易传播，在断裂萌生；晶界多，裂纹不易传播，在断裂萌生；晶界多，裂纹不易传播，在断裂萌生；晶

23、界多，裂纹不易传播，在断裂 过程中可吸收较多能量过程中可吸收较多能量过程中可吸收较多能量过程中可吸收较多能量,表现出表现出表现出表现出高韧性高韧性高韧性高韧性。本讲稿第二十页，共三十二页第四节 合晶的塑性变形一一一一 固溶体的塑性变形固溶体的塑性变形固溶体的塑性变形固溶体的塑性变形 1 1 1 1 固溶体的结构固溶体的结构固溶体的结构固溶体的结构 2 2 2 2 固溶强化固溶强化固溶强化固溶强化 （1 1 1 1）固固固固溶溶溶溶强强强强化化化化：固固固固溶溶溶溶体体体体材材材材料料料料随随随随溶溶溶溶质质质质含含含含量量量量提提提提高高高高其其其其强强强强度度度度、硬硬硬硬度度度度提高而塑性

24、、韧性下降的现象。提高而塑性、韧性下降的现象。提高而塑性、韧性下降的现象。提高而塑性、韧性下降的现象。晶格畸变，阻碍位错运动；晶格畸变，阻碍位错运动；晶格畸变，阻碍位错运动；晶格畸变，阻碍位错运动；（2 2 2 2）强化机制）强化机制）强化机制）强化机制 柯氏气团强化。柯氏气团强化。柯氏气团强化。柯氏气团强化。本讲稿第二十一页，共三十二页第四节 合晶的塑性变形一一一一 固溶体的塑性变形固溶体的塑性变形固溶体的塑性变形固溶体的塑性变形 2 2 2 2 固溶强化固溶强化固溶强化固溶强化 （3 3 3 3）屈服和应变时效）屈服和应变时效）屈服和应变时效）屈服和应变时效 现象：上下屈服点、屈服延伸（吕

25、德斯带扩展）。现象：上下屈服点、屈服延伸（吕德斯带扩展）。现象：上下屈服点、屈服延伸（吕德斯带扩展）。现象：上下屈服点、屈服延伸（吕德斯带扩展）。预预预预变变变变形形形形和和和和时时时时效效效效的的的的影影影影响响响响：去去去去载载载载后后后后立立立立即即即即加加加加载载载载不不不不出出出出现现现现屈屈屈屈服服服服现现现现象象象象；去载后放置一段时间或去载后放置一段时间或去载后放置一段时间或去载后放置一段时间或200200200200加热后再加载出现屈服。加热后再加载出现屈服。加热后再加载出现屈服。加热后再加载出现屈服。原因：柯氏气团的存在、破坏和重新形成。原因：柯氏气团的存在、破坏和重新形成

26、。原因：柯氏气团的存在、破坏和重新形成。原因：柯氏气团的存在、破坏和重新形成。本讲稿第二十二页，共三十二页第四节 合晶的塑性变形一一一一 固溶体的塑性变形固溶体的塑性变形固溶体的塑性变形固溶体的塑性变形 2 2 2 2 固溶强化固溶强化固溶强化固溶强化 （4 4）固溶强化的影响因素）固溶强化的影响因素）固溶强化的影响因素）固溶强化的影响因素 溶质原子含量越多，强化效果越好；溶质原子含量越多，强化效果越好；溶质原子含量越多，强化效果越好；溶质原子含量越多，强化效果越好；溶剂与溶质原子半径差越大，强化效果越好；溶剂与溶质原子半径差越大，强化效果越好；溶剂与溶质原子半径差越大，强化效果越好；溶剂与溶

27、质原子半径差越大，强化效果越好；价电子数差越大，强化效果越好；价电子数差越大，强化效果越好；价电子数差越大，强化效果越好；价电子数差越大，强化效果越好；间隙式溶质原子的强化效果高于置换式溶质原子。间隙式溶质原子的强化效果高于置换式溶质原子。间隙式溶质原子的强化效果高于置换式溶质原子。间隙式溶质原子的强化效果高于置换式溶质原子。本讲稿第二十三页，共三十二页第四节 合晶的塑性变形二二二二 多相合金的塑性变形多相合金的塑性变形多相合金的塑性变形多相合金的塑性变形 1 1 1 1 结构：基体第二相。结构：基体第二相。结构：基体第二相。结构：基体第二相。2 2 2 2 性能性能性能性能 （1 1）两相性

28、能接近：按强度分数相加计算。）两相性能接近：按强度分数相加计算。）两相性能接近：按强度分数相加计算。）两相性能接近：按强度分数相加计算。（2 2）软基体硬第二相）软基体硬第二相）软基体硬第二相）软基体硬第二相 第二相网状分布于晶界（二次渗碳体）；第二相网状分布于晶界（二次渗碳体）；第二相网状分布于晶界（二次渗碳体）；第二相网状分布于晶界（二次渗碳体）；a a a a结构结构结构结构 两相呈层片状分布（珠光体）；两相呈层片状分布（珠光体）；两相呈层片状分布（珠光体）；两相呈层片状分布（珠光体）；第二相呈颗粒状分布（三次渗碳体）。第二相呈颗粒状分布（三次渗碳体）。第二相呈颗粒状分布（三次渗碳体）。

29、第二相呈颗粒状分布（三次渗碳体）。本讲稿第二十四页，共三十二页第四节 合晶的塑性变形二二二二 多相合金的塑性变形多相合金的塑性变形多相合金的塑性变形多相合金的塑性变形 2 2 2 2 性能性能性能性能 （2 2）软基体硬第二相）软基体硬第二相）软基体硬第二相）软基体硬第二相 弥散强化：位错绕过第二相粒子弥散强化：位错绕过第二相粒子弥散强化：位错绕过第二相粒子弥散强化：位错绕过第二相粒子(粒子、位错环阻碍位错运动粒子、位错环阻碍位错运动粒子、位错环阻碍位错运动粒子、位错环阻碍位错运动)b b b b强化强化强化强化 沉淀强化：位错切过第二相粒子（表面能、错排能、粒子阻碍沉淀强化：位错切过第二相粒

30、子（表面能、错排能、粒子阻碍沉淀强化：位错切过第二相粒子（表面能、错排能、粒子阻碍沉淀强化：位错切过第二相粒子（表面能、错排能、粒子阻碍 位错运动）位错运动）位错运动）位错运动）本讲稿第二十五页，共三十二页第五节 塑性变形对材料组织和性能的塑性变形对材料组织和性能的影响影响 一一一一 对组织结构的影响对组织结构的影响对组织结构的影响对组织结构的影响 晶粒拉长晶粒拉长晶粒拉长晶粒拉长;1 1 1 1 形成纤维组织形成纤维组织形成纤维组织形成纤维组织 杂质呈细带状或链状分布。杂质呈细带状或链状分布。杂质呈细带状或链状分布。杂质呈细带状或链状分布。本讲稿第二十六页，共三十二页第五节 塑性变形对材料组

31、织和性能的塑性变形对材料组织和性能的影响影响 一一一一 对组织结构的影响对组织结构的影响对组织结构的影响对组织结构的影响 2 2 2 2 形成形变织构形成形变织构形成形变织构形成形变织构（1 1 1 1）形变织构：多晶体材料由塑性变形导致的各晶粒呈择优）形变织构：多晶体材料由塑性变形导致的各晶粒呈择优）形变织构：多晶体材料由塑性变形导致的各晶粒呈择优）形变织构：多晶体材料由塑性变形导致的各晶粒呈择优 取向的组织。取向的组织。取向的组织。取向的组织。丝织构丝织构丝织构丝织构：某一晶向趋于与拔丝方向平行。（拉拔时形成）某一晶向趋于与拔丝方向平行。（拉拔时形成）某一晶向趋于与拔丝方向平行。（拉拔时形

32、成）某一晶向趋于与拔丝方向平行。（拉拔时形成）（2 2 2 2）常见类型）常见类型）常见类型）常见类型 板织构板织构板织构板织构：某晶面趋于平行于轧制面，某晶向趋于平某晶面趋于平行于轧制面，某晶向趋于平某晶面趋于平行于轧制面，某晶向趋于平某晶面趋于平行于轧制面，某晶向趋于平 行于主变形方向。（轧制时形成）行于主变形方向。（轧制时形成）行于主变形方向。（轧制时形成）行于主变形方向。（轧制时形成）力学性能：利：深冲板材变形控制；弊：制耳力学性能：利：深冲板材变形控制；弊：制耳力学性能：利：深冲板材变形控制；弊：制耳力学性能：利：深冲板材变形控制；弊：制耳。（3 3 3 3）对性能的影响）对性能的影

33、响）对性能的影响）对性能的影响 (各向异性各向异性各向异性各向异性)物理性能：硅钢片物理性能：硅钢片物理性能：硅钢片物理性能：硅钢片织构可减少铁损。织构可减少铁损。织构可减少铁损。织构可减少铁损。本讲稿第二十七页，共三十二页第五节 塑性变形对材料组织和性能的影塑性变形对材料组织和性能的影响响 一一一一 对组织结构的影响对组织结构的影响对组织结构的影响对组织结构的影响 3 3 3 3 形成位错胞形成位错胞形成位错胞形成位错胞 变变变变形形形形量量量量 位位位位错错错错缠缠缠缠结结结结 位位位位错错错错胞胞胞胞（大大大大量量量量位位位位错错错错缠缠缠缠结结结结在在在在胞胞胞胞壁壁壁壁，胞胞胞胞内内

34、内内位位位位错错错错密密密密度低。）度低。）度低。）度低。）本讲稿第二十八页，共三十二页第五节 塑性变形对材料组织和性能的影塑性变形对材料组织和性能的影响响 二二二二 对性能的影响对性能的影响对性能的影响对性能的影响 1 1 1 1 对力学性能的影响（加工硬化）对力学性能的影响（加工硬化）对力学性能的影响（加工硬化）对力学性能的影响（加工硬化）（1 1 1 1）加加加加工工工工硬硬硬硬化化化化（形形形形变变变变强强强强化化化化、冷冷冷冷作作作作强强强强化化化化）：随随随随变变变变形形形形量量量量的的的的增增增增加加加加，材材材材料料料料的强度、硬度升高而塑韧性下降的现象。的强度、硬度升高而塑韧

35、性下降的现象。的强度、硬度升高而塑韧性下降的现象。的强度、硬度升高而塑韧性下降的现象。本讲稿第二十九页，共三十二页第五节 塑性变形对材料组织和性能的影塑性变形对材料组织和性能的影响响 二二二二 对性能的影响对性能的影响对性能的影响对性能的影响 1 1 1 1 对力学性能的影响（加工硬化）对力学性能的影响（加工硬化）对力学性能的影响（加工硬化）对力学性能的影响（加工硬化）强化金属的重要途径；强化金属的重要途径；强化金属的重要途径；强化金属的重要途径；利利利利 提高材料使用安全性；提高材料使用安全性；提高材料使用安全性；提高材料使用安全性；（2 2 2 2）利弊）利弊）利弊）利弊 材料加工成型的保

36、证。材料加工成型的保证。材料加工成型的保证。材料加工成型的保证。弊弊弊弊 变形阻力提高，动力消耗增大；变形阻力提高，动力消耗增大；变形阻力提高，动力消耗增大；变形阻力提高，动力消耗增大；脆断危险性提高。脆断危险性提高。脆断危险性提高。脆断危险性提高。本讲稿第三十页，共三十二页第五节 塑性变形对材料组织和性能的影塑性变形对材料组织和性能的影响响 二二二二 对性能的影响对性能的影响对性能的影响对性能的影响 2 2 2 2 对物理、化学性能的影响对物理、化学性能的影响对物理、化学性能的影响对物理、化学性能的影响 导电率、导磁率下降，比重、热导率下降；导电率、导磁率下降，比重、热导率下降；导电率、导磁

37、率下降，比重、热导率下降；导电率、导磁率下降，比重、热导率下降；结构缺陷增多，扩散加快；结构缺陷增多，扩散加快；结构缺陷增多，扩散加快；结构缺陷增多，扩散加快；化学活性提高，腐蚀加快。化学活性提高，腐蚀加快。化学活性提高，腐蚀加快。化学活性提高，腐蚀加快。本讲稿第三十一页，共三十二页第五节 塑性变形对材料组织和性能的影塑性变形对材料组织和性能的影响响 三三三三 残余应力（约占变形功的残余应力（约占变形功的残余应力（约占变形功的残余应力（约占变形功的10101010）第一类残余应力（第一类残余应力（第一类残余应力（第一类残余应力（）：宏观内应力，由整个物）：宏观内应力，由整个物）：宏观内应力，由

38、整个物）：宏观内应力，由整个物 体变形不均匀引起。体变形不均匀引起。体变形不均匀引起。体变形不均匀引起。1 1 1 1 分类分类分类分类 第二类残余应力（第二类残余应力（第二类残余应力（第二类残余应力（）：微观内应力，由晶粒变）：微观内应力，由晶粒变）：微观内应力，由晶粒变）：微观内应力，由晶粒变 形不均匀引起。形不均匀引起。形不均匀引起。形不均匀引起。第三类残余应力（第三类残余应力（第三类残余应力（第三类残余应力（）：点阵畸变，由位错、空）：点阵畸变，由位错、空）：点阵畸变，由位错、空）：点阵畸变，由位错、空 位等引起。位等引起。位等引起。位等引起。80-90%80-90%80-90%80-90%。利：预应力处理，如汽车板簧的生产。利：预应力处理，如汽车板簧的生产。利：预应力处理，如汽车板簧的生产。利：预应力处理，如汽车板簧的生产。2 2 2 2 利弊利弊利弊利弊 弊：引起变形、开裂，如黄铜弹壳的腐蚀开裂。弊：引起变形、开裂，如黄铜弹壳的腐蚀开裂。弊：引起变形、开裂，如黄铜弹壳的腐蚀开裂。弊：引起变形、开裂，如黄铜弹壳的腐蚀开裂。3 3 3 3 消除：去应力退火。消除：去应力退火。消除：去应力退火。消除：去应力退火。本讲稿第三十二页，共三十二页