《材料科学基础 西交版第八章-2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料科学基础 西交版第八章-2（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、材 料 科 学 基 础,第八章 材料的变形与断裂,材料与化工学院,一、施密特定律 二、单滑移、多滑移和交滑移,8.4 单晶体的塑性变形,一、施密特定律,F在那个滑移系上的分切应力存在一临界值. 一旦达到临界值(最大)， 那个滑移系一般首先开始动作。,一、施密特定律,滑移面的面积 S= A/cos 外力在滑移方向S上的分力为 F= Fcos 滑移方向上的分切应力： = F/S = Fcos/(A/cos) = F/A(coscos) = coscos 当=s时， 晶体产生屈服，塑性变形开始。 c = scoscos 此式即为滑移的临界分切应力定律。 coscos为取向(施密特)因子(),一、施密
2、特定律,c = scoscos 对一定的材料来说, c只与晶体结构、滑移系类型、形变温度等有关，而与取向因子无关。 施密特(Schmid，E)实验: 右图为s=c /(coscos) 图中实线为计算值， 实验测量值由“。”表示。 s与二者乘积为常数， 表明在一定条件下， 临界分切应力确为常数。,一、施密特定律,c = scoscos 值越大，s越小，越有利于滑移。 当滑移面法线方向、滑移方向与外力轴三者共处一个平面， 则=45时，coscos=1/2，此取向最有利于滑移，即以最小的拉应力就能达到滑移所需的分切应力，称此取向为软取向。 当外力与滑移面平行或垂直时（=90或=0），则s，晶体无法滑
3、移，称此取向为硬取向。 对s的影响在密排六方结构中最为明显。 也适用于面心立方金属.,二、单滑移、多滑移和交滑移,1.单滑移 只有一个滑移系统上的分切应力最大并达到了临界分切应力,这时发生了单滑移。 一组平行的滑移线,2多系滑移 (1)当两个以上的滑移系， 其上的分切应力同时满足c的条件， 而使各自滑移面上的位错同时启动， 这种现象称为多系滑移。 (2)分析： 多滑移易形成割阶或扭折， 使滑移困难。,二、单滑移、多滑移和交滑移,3交滑移 (1)螺位错的滑移面有无限多个， 在某一滑移面上的运动受阻时， 可以离开这个面， 沿另一个晶面继续滑移， 且滑移方向不变。 (3)其滑移线的特点是折线。,二、
4、单滑移、多滑移和交滑移,一、晶界和晶体位向对塑性变形的影响 二、晶粒大小对材料强度与塑性的影响,8.5 多晶体的塑性变形,晶界对晶粒变形具有阻碍作用。 晶体位向在各晶粒变形过程中具有相互制约和协调性。,一、晶界和晶体位向对塑性变形的影响,Hall-Petch公式:,二、晶粒大小对材料强度与塑性的影响,晶粒越细，材料的强度越高。,8.6 纯金属的变形强化(自学),位错的交割、反应、增殖,8.7 合金的变形与强化补充,合金分类： 单相固溶体合金 多相合金 合金的塑性变形： 单相固溶体合金塑性变形 多相合金塑性变形,8.7 合金的变形与强化,一、单相合金的变形与强化 二、低碳钢的屈服和应变时效（了解
5、） 三、第二相对合金变形的影响,一、单相合金的变形与强化,合金在形成单相固溶体后变形时的临界切应力都高于纯金属，这叫做固溶强化。,单相固溶体分类： 置换式固溶体 间隙式固溶体,一、单相合金的变形与强化,置换式固溶体 1、原子尺寸差别(或称错配)； 相差大时强化作用大。 原子尺寸差别 引起的晶格畸变 产生一内应力场 位错运动受阻。 2、存在弹性模量不同。 弹性模量 使位错的运动要额外作功。,一、单相合金的变形与强化,间隙式固溶体（以-Fe为例） 造成不对称畸变 碳原子不仅和刃型位错， 也和螺型位错有强烈的交互作用， 因而产生了很强的固溶强化效果。,三、第二相对合金变形的影响,对位错的运动来说，第
6、二相有两种情况： （1）可变形，位错切过第二相； 尺寸较小并与基体保持共格的粒子 （2）不可变形，位错绕过第二相； 尺寸较大并与基体保持非共格的粒子 =Gb/L,8.8 冷变形金属的组织与性能,塑性变形对材料组织和性能的影响， 主要表现在以下方面： 显微组织变化， 包括晶粒形状的变化 、亚结构的变化、形变织构 性能的变化 ， 包括加工硬化、力学性能、物理性能、化学性能,8.8 冷变形金属的组织与性能,一、冷变形金属的力学性能 二、冷变形金属的组织 三、形变织构 四、残余应力,8.8 冷变形金属的组织与性能,加工硬化(形变硬化) ： 把金属经屈服后， 欲继续变形， 须增加应力的现象。 其表现为：
7、 晶体强度显著提高， 塑性明显下降。,8.8 冷变形金属的组织与性能,流变曲线： 真应力-应变曲线上的均匀塑性变形部分， 称为流变曲线。 经验公式： Kn n值表示材料加工硬化的强弱， 也反映材料均匀塑性变形的能力。,二、冷变形金属的组织,1、从组织形貌上看， (1)沿变形方向， 晶粒被拉长， 晶界拉长成纤维状； 硬质颗粒或夹杂团呈带状分布。 (2) 出现了性能的各向异性。,二、冷变形金属的组织,2、从显微结构看， (1)增加了结构缺陷， 提高了位错密度。 (2)位错的组态和分布发生变化。 造成位错缠结，构成胞状结构。 称为位错胞。 (3)流变应力和位错胞： f0+Kd-1， (4)在位错胞内
8、部， 位错密度很低， 大部分位错都缠结在位错胞壁。,三、形变织构,1、转动： 塑性变形时，晶体必须发生转动。 2、形变织构： (1)转动使每个晶粒的某一取向， 都转动到力轴方向上来，此称择优取向。 (2)择优取向的多晶体取向结构，称为织构。 (3)当晶体中的塑性变形量较大时，形成形变织构。 3、形变织构形态： 依材料的加工方式不同，形变织构有两种形态： (1)其一为丝织构， 即拉拔时，各晶粒中的某一方向都趋于平行拉拔方向； 用与拉拔轴平行的晶向指数uvw来表示； (2)另一种织构为轧制时形成的板织构 即在板材轧制时， 各晶粒中的某一指数晶面均趋于平行轧制面， 各晶粒中的某一指数晶向均趋于平行轧制方向， 用该晶面指数(hkl)和晶向指数uvw表示板织构。,三、形变织构,四、残余应力,金属冷变形时，内于各部分变形的程度不同， 变形后在金属内部残存应力。 根据受力体积，残余应力分为: (1) 宏观残余应力 (2) 显微残余应力 根据受力种类，残余应力分为: (1) 拉应力 (2) 压应力 拉应力降低材料强度； 压应力提高表面疲劳强度。 可通过低温退火消除拉应力。,
