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简单回顾:一、金属的塑性变形变形是工程材料在外力作用下会发生的最基本的“失效”形式;变形通常包括弹性变形和塑性变形;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影响其宏观性能。1、单晶体的塑性变形塑性变形的方式:滑移和孪晶。在外加切应力作用下,晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面(滑移面)上的一定方向(滑移方向)发生相对的滑动。滑移的特点:(1)滑移是在切应力的作用下产生的。(2)滑移沿原子密度最大的晶面和晶向发生。(3)滑移时两部分晶体的相对位移是原子间距的整数倍。(4)滑移的同时伴随着晶体的转动。研究表明:晶体滑移时,并不是整个滑移面上的全部原子一起移动,因为那样要克服的阻力十分巨大,实际上滑移是通过位错在滑移面上的运动来实现的,如下图所示。锌单晶体滑移变形示意图:滑移面(方向)——最大密排面(晶向)自然过程的发生总是沿着阻力最小的方式进行!晶体的滑移是通过位错在滑移面上的动动来实现的,而勿需使晶体的两部分作整体相对移动。滑移的实现→借助于位错运动。(刚性滑移模型计算出的临界切应力值>>实测值)金属计算值(MN/m2)实测值(MN/m2)计算值与实测值之比铜银金镍镁锌64004500450011000300048001.00.50.925.80.830.94640090004900190036005100自然过程的发生总是沿着阻力最小的方式进行!滑移系数目↑,材料塑性↑;滑移方向↑,材料塑性↑,(滑移方向的作用大于滑移面的作用)FCC和BCC的滑移系为12个,HCP为3个;FCC的滑移方向多于BCC。金属塑性:Cu(FCC)>Fe(BCC)>Zn(HCP)。晶体的一切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。→金属晶体中变形部分与未变形部分在孪生面两侧形成镜面对称关系。→发生孪生的部分(切变部分)称为孪生带或孪晶。(B)塑性变形方式Ⅱ:孪生为什么发生孪生变形?何种情况下才易发生??特点:1.均匀切变,切变部分位向改变,但点阵结构不变;发生孪生时各原子移动的距离是不相等的。2.临界分切应力>>滑移分切应力;3.形变量很小;4.形变速度快,接近声速。孪生仅会在滑移不易产生的情况下发生:→ⅰ.FCC金属一般不发生孪生,少数(Cu、Ag、Au)在极低温度下发生。→ⅱ.BCC金属仅在室温或受冲击时发生。→ⅲ.HCP金属较容易发生孪生。滑称和孪生:1、滑移和孪生均在切应力作用下,沿一定晶面的一定晶向进行,产生塑性变形。2、孪生借助于切变进行,所需切应力大,速度快,在滑移较难进行时发生3、滑移→原子移动的相对位移是原子间距的整数值→不引起晶格位向的变化;孪生→原子移动的相对位移是原子间距的分数值→孪晶晶格位向改变→促进滑移4、孪生产生的塑性变形量小(≤滑移变形量的10%),但引起的晶格畸变大。2、多晶体的塑性变形主要影响因素有:晶粒的取向、晶界及晶粒大小。晶粒取向的影响:多晶体变形时晶粒分批地逐步地变形,变形分散在材料各处。面心立方和体心立方晶体由于滑移系较多,塑性较好;而密排六方晶体则塑性变形能力较差。晶界的影响:竹节现象。原子混乱排列区,较不规则→缺陷、杂质集中。滑移不能从一个晶粒直接延续到另一个晶粒中去。晶粒大小的影响:即细晶强化:晶粒小→晶界面积大→变形抗力大→强度大晶粒小→单位体积晶粒多→变形分散→相邻晶粒不同滑移系相互协调晶粒小→晶界多→不利于裂纹的传播→断裂前承受较大的塑性变形二、冷塑性变形对金属性能与组织的影响塑性变形不但可改变材料的外形和尺寸,而且能使材料的内部组织和各种性能发生变化。下面分两个层面来讲述:塑性变形对金属显微组织的影响塑性变形对金属性能的影响1、塑性变形对金属显微组织的影响①金属发生塑性变形后,晶粒发生变形,沿形变方向被拉长或压扁。当变形量很大时,晶粒变成细条状(拉伸时),金属中的夹杂物也被拉长,形成纤维组织。②亚结构形成金属经大的塑性变形时,由于位错