第六章金属的塑性变形和断裂分析VIP免费

第六章金属及合金的塑性变形与断裂引言：金属材料的铸态组织存在：①晶粒粗大；②组织不均匀；③成分不均匀（偏析）；④材质不致密；金属材料经压力加工（塑变）后：①改变外形尺寸；②组织变化、性能变化；塑性加工（压力加工）：利用金属在利用金属在外力下所产生的塑性变形，来获得具有一定形外力下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零件的状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零件的生产方法。生产方法。塑性加工包括锻造、轧制、挤压、拉拔、冲压等方法。研究意义：通过分析金属在外力作用下的变形过程和机理：①了解金属材料强度和塑性的实质，探索金属强化的途径和方法；②为制定压加工艺、分析、控制加工件的质量打下基础；本章重点：（1）拉伸曲线及其所反映的常规机械性能指标；（2）塑性变形的宏观变形规律与微观机制；（3）加工硬化的本质及实际意义；（4）塑性变形对金属与合金组织、性能的影响：（5）金属材料的强化机制。第一节金属的变形特性1、应力－应变曲线：公式：0AP00LLL式中：Ｐ：载荷；Ａ0：试样的原始截面积；Ｌ：试样变形后的长度；Ｌ0：试样的原始标距长度；低碳钢的应力－应变曲线：如图6－1所示；其中：σe：弹性极限；σ＜σe：σs：屈服极限（屈服强度）（金属开始产生屈服现象时的应力）σ0.2：条件屈服强度（金属的残余应变量达到0.2％时的应力）；σ＞σs：σb：强度极限（抗拉强度）；σ＞σb：σk：断裂强度；σ＞σk：•强度指标：σe、σs（σ0.2）、σb、σk；•塑性指标：延伸率δ、断面收缩率ψ%10000LLLk其中Ｌｋ：断裂时试样的标距长度；%10000AAAk其中Ａｋ：断裂处试样横截面积；工程应力—应变曲线中“颈缩”现象掩盖了“加工硬化”颈缩σ—ε：工程应力应变曲线σ—εS—eσεS—e：真应力真应变曲线3、弹性变形：定义：金属受力发生变形，当外力去除，立即恢复原状的变形，叫做弹性变形；实质：利用双原子作用力模型解释：仅原子间距发生微小的弹性变化，无显微组织的变化；特点：①变形是可逆的；②弹性应变很小；③应力与应变成正比：符合虎克定律：正应力：E切应力：G则有：或Ｇ＝Ｅ＝•其中Ｅ：发生单位变形时所需的应力。反映了材料对弹性变形的抗力，代表了材料的刚度。•刚度：零件或构件保持原形状、尺寸的能力；•主要取决于：金属的本性、晶格类型、晶格常数等（原子间的结合力）；对组织不敏感；•书表6－1，一些金属材料的弹性模量；Ｅ：正弹性模量；Ｇ：切弹性模量；第二节单晶体的塑性变形塑性变形：物体的外形尺寸发生了永久变化的变形；塑性变形的方式：滑移、孪生、扭折等；1、滑移：晶体的一部分沿着一定的晶面和晶向相对于另一部分作相对的滑动；2.滑移特点：由图可知：①外力P在一定的晶面上分解为两种应力，一为平行于该晶面的切应力τ，另一为垂直于该晶面的正应力σ，如图（a）所示；②σ只能引起晶格的弹性伸长，（由c—c’，a—a’），或进一步把晶体拉断，如图（b）所示；③τ可使晶格发生弹性扭曲后，进一步造成滑移，如图（c）所示；④通过大量晶面的滑移，最终使试样被拉长变细，如图（d）所示；这样产生的变形叫做滑移变形；特点：①不改变晶体的点阵类型；②在晶体表面产生台阶；③滑移在切应力的作用下发生。2.1滑移带：高锰钢中的滑移带，500X2.2滑移的晶体学特征：滑移系；滑移面：能够发生滑移的晶面；滑移方向：在滑移面上能够进行滑移的方向；滑移系：晶体中一个滑移面和其上的一个滑移方向组成一个滑移系；（表示金属晶体发生滑移时滑移动作可能采取的空间位向）特点：滑移面总是原子最密排面，滑移方向总是原子的最密排方向；①在晶体的原子密度最大的晶面上，原子间的结合力最强，而面与面之间的距离却最大，所以密排晶面之间的原子间结合力最弱，滑移的阻力最小，最易于滑移；②同理，沿原子密度最大的晶向滑动时，阻力最小；•几种常见金属的滑移面与滑移方向如表6－2所示；说明：滑移系越多，滑移时可供采用的空间位向也越多，所以该金属的塑性也越好，而且滑移方向的作...