《金属材料与热处理》第三章金属的塑性变形对组织性能ppt课件.ppt
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1、1,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响,一、了解塑性变形的本质,单晶体金属塑性变形的主要形状;二、了解压力加工对金属组织与性能的影响;三、了解冷加工和热加工的区别;四、了解断裂的方式和原因。,2,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响,塑性变形的定义 金属或合金在外力作用下,都能或多或少地发生变形,去除外力后,永远残留的那部分变形叫塑性变形。,塑性变形对使用性能和加工性能的影响:,抵抗塑性变形是一般工程构件的基本要求,不希望结构件在承载时产生不可恢复的塑性变形; 塑性变形是金属材料的一种重要加工成形方法,在材料加工过程中,人们希望它易于加工变形。塑性变形还可改变材料内部组织与结构并
2、影响其宏观性能。,3,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1,第一节 金属的塑性变形,1、单晶体的塑性变形2、多晶体的塑性变形3、合金的塑性变形,4,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1,塑性加工包括锻造、轧制、 挤压、拉拔、冲压等方法。,5,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1,滑移,晶体在切应力的作用下,晶体的一部分沿一定的晶面(滑移面)上的一定方向(滑移方向)相对于另一部分发生滑动叫滑移。,一、单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形基本方式:滑移、孪生 1. 滑移,6,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1,滑移特征(1) 滑移是在切应力作用
3、下发生的:当切应力超过弹性极限,晶体上下部分产生相对滑移。当应力足够大,晶体就会发生断裂。,7,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1,(2).滑移的结果是使晶体表面形成台阶,产生滑移线和滑移带。,8,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1,滑移面、滑移方向:晶体中易发生滑移的晶面和晶向分别称为。,2、滑移面、滑移方向和滑移系,晶体滑移大多优先发生在原子密度最大的晶面上;滑移系越多,金属发生滑移的可能性越大,塑性就越好;滑移方向对滑移所起的作用比滑移面作用大;面心立方晶格金属比体心立方晶格金属的塑性更好;,9,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1,塑性对比
4、:面心立方体心立方密排六方,10,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1,课堂思考题1、滑移是在( )的作用下发生的。2、常温下金属塑性变形的主要方式有()和()。3、体心立方晶格和面心立方晶格,哪种的塑性好一些?,11,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1,3. 孪生变形,在切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面(孪生面)和晶向(孪生方向)发生切变的变形过程,发生切变后位向改变的一部分晶体称为孪晶;孪晶与未变形部分晶体原子分布对称。,12,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1,孪生变形过程示意图,13,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影
5、响 3.1,孪生所需的临界切应力比滑移的大得多,孪生只在滑移很难进行的情况下才发生;滑移系较少的密排六方晶格金属如镁、锌、镉等, 容易发生孪生;体心立方晶格金属(如铁)在低温或受冲击时才发生孪生。,孪生变形的特征:,14,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1,晶格取向:滑移前后晶格方向不变,孪生后晶格方向发生变化;发生条件:孪生所需的临界切应力比滑移的大得多,孪生只在滑移很难进行的情况下才发生。,滑移与孪生的区别:,15,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1,二、多晶体的塑性变形工程上使用的金属绝大部分是多晶体;多晶体中每个晶粒的变形基本方式与单晶体相同;多晶体材料
6、中,各个晶粒位向不同,存在许多晶界,变形要复杂得多。,1. 晶界的影响晶界上原子排列不很规则, 阻碍位错的运动, 使变形抗力增大;金属晶粒越细,晶界越多,变形抗力越大,金属的强度和塑性就越大;,提示:细晶强化是金属的一种很重要的强韧化手段。,16,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1,2. 变形的不均匀性晶粒的位向不同,变形有先后;随着外力的增加,滑移是分批逐次进行的。应力分布有变化,造成不均匀变形。,17,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1,三、合金的塑性变形,合金的组成相为固溶体时,溶质原子会造成晶格畸变,增加滑移抗力,产生固溶强化,塑性变形能力降低。,溶质原
7、子常常分布在位错附近,降低了位错附近的晶格畸变,使位错易动性减小,形变抗力增加,强度升高。,18,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1,课堂思考题1、孪生是在( )的作用下发生的。2、晶体滑移优先发生在原子密度()的面上。3、孪生变形之后,晶格方向()变化。4、为什么晶粒越细,材料的塑性、强度越好?,19,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.2,第二节 压力加工对金属组织与性能的影响,20,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.2,一、冷塑性变形对金属组织和性能的影响,1.金属组织的变化(1)晶粒发生变形 晶粒沿形变方向被拉长或压扁;变形量很大时, 晶粒变成
8、细条状(拉伸时), 金属中的夹杂物也被拉长, 形成纤维组织。,变形前,变形后,21,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1,塑性变形中的组织变化,22,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.2,(2)亚结构形成 金属经大的塑性变形时, 位错密度增大, 大量位错堆积在局部地区, 相互缠结, 形成不均匀的分布, 使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块, 产生亚晶粒。,金属经变形后的亚结构,23,学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.2,(3)变形织构 金属原本是伪各向同性,但金属塑性变形到一定程度时, 由于晶粒发生转动, 使各晶粒的位向趋近于一致,导致各向异性的产生,
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