《变形与再结晶》PPT课件

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应力应变曲线和力学性能指标
强度 strength
概念：强度是指金属抵抗永久变形（塑性变形） 和断裂 的能力。通过拉伸试验测得大小。
强度判据：屈服点 （屈服强度s ）、 抗拉强度b
试样按GB6397—86制
F
分长试样L0=10d0
短试样 L0=5d0
d0
F L0
拉前试样
LK
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拉断后试样
屈服极限S 屈服阶段
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3.弹性变形的不完整性(滞弹性)
❖ 当考虑金属在一恒定应力作用下，发生弹性 变形时弹性应变量与时间的关系，可以发现 金属的弹性变形的不完整性。见图5.3：
即在弹性范围内加载或去载，发现应变 不是瞬时达到其平衡值，而是通过一种驰豫 过程来完成的，即随时间的延长，逐步趋于 平衡值的，在应力作用下逐渐产生的弹性应 变叫滞弹性应变或弹性后效。
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❖ a.滑移线和滑移带
❖ 滑动结果的累积造成晶体宏观的塑性变形。
❖ 每条滑移带均由许多聚集在一起的相互平行 的滑移线所组成。滑移线实际上是晶体表面
产生的一个个滑移台阶造பைடு நூலகம்的。
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在晶体缺陷中已指出，室温下晶体塑变 的主要方式是滑移。滑移是靠位错的运动实 现的，是位错沿滑移面的滑移。当位错移动 到晶体表面时，便产生了大小等于柏氏矢量 的滑移台阶，如果沿该滑移面上有大量位错 运动到晶体表面，宏观上，晶体的一部分相 对另一部份沿滑移面发生了相对位移，这便 是滑移，滑移矢量与柏氏矢量平行。
弹性极限P 弹性阶段
强度极限B
颈缩阶段
强化阶段
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◆屈服点
概念：力不增加仍能继续伸长时的应力。用符号：s 表示
◆抗拉强度
s
Fs A0
概念：试样拉断前所承受的最大拉应力。用符号：b表示
注：s 、 b 是设计与选材的重要依据
b
Fb A0
另：e 表示弹性极限。在外力作用下产生弹性变形时所承受的最大拉应力。
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二、粘弹性
❖ 粘弹性：材料在小应力下同时表现出弹性和 粘性的现象。
❖ 粘弹性与时间有关，且具有可回复的弹性变 形性质。
❖ 粘性流动：非晶态固体和液体在很小外力作 用下，发生没有确定形状的流变，且在外力 去除后，形变不能回复。
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5.2 晶体的塑性变形
5.2.1单晶体的塑性变形 5.2.2多晶体的塑性变形 5.2.3合金的塑性变形 5.2.4塑性变形对材料组织与性能的影响
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5.2 晶体的塑性变形
塑性变形方式：滑移、孪生、扭折。
5.2.1单晶体的塑性变形
工程上应用的金属材料通常是多晶体。
金属的塑性变形主要通过滑移方式进
行，此外还有孪生与扭折。高温变形时，还
会以扩散蠕变与晶界滑动方式进行。
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1.滑移 在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一
部分，在一定的晶面和一定的晶向上移动的现象。
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❖ 包申格效应：材料经小的预变形（小于4％） 后象，。同向加载σe升高，反向加载σe下降的现
❖ 弹性滞后：由于应变落后于应力，使σ-ε曲线 上加载线与卸载线不重合而形成一封闭回路， 称为弹性滞后。应力-应变曲线成一回线，回 线所包围的面积是应力循环一周所消耗的能 量，称为内耗。见下图
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塑性 plasticity
概念：在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力。 判据：断后伸长率 、断后断面收缩率
◆断后伸长率
概念：试样断后标准的伸长量与标准长度的百分比。
LkLoLoX100% 其中L：o—L试k—样断原后始试长样度长度
◆断后断面收缩率 概念：断后截面处面积的最大缩减量与原始截面面积百分比。
说明：伸长率和收缩率在实际应用中，一般是用表示塑性大小。 、 Ψ越大，
材料的塑性越好。通常认为<5%脆性材料。
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5.1弹性和粘弹性 5.2晶体的塑性变形 5.3回复和再结晶 5.4热变形与动态回复、再结晶
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5.1弹性和粘弹性
一、金属的弹性变形 1.弹性变形的实质
由金属的应力-应变曲线可知，金属在较小 的外力作用下会发生弹性变形，当外力去除后 变形完全恢复。其实质是因为外加作用力小于 金属原子间的结合力。见下图
第5章 材料的形变和再结晶
本章主要介绍金属材料在外力作用下，其 内部组织变化的微观机制和规律，重点了解金 属材料的形变强化机理。其次介绍冷形变金属 材料在加热时，发生的回复、再结晶过程及其 对金属材料组织与性能的影响和规律，重点了 解回复机制和再结晶软化机理。
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❖ 金属经熔炼浇注成铸锭以后，通常要进行各 种塑性加工，如轧制、挤压、冷拔、锻压、 冲压等，以获得具有一定形状、尺寸和力学 性能的型材、板材、管材或线材，以及零件 毛坯或零件。
一般金属材料的泊松比在0.25~0.35之间。
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②弹性模量
❖ 弹性模量表示的是材料抵抗弹性变形的能力， 材料的弹性模量越大，则在一定的应力作用 下材料产生的弹性变形量越小。 所以，弹性模量又称刚度或刚性，材料的弹 性模量越大，材料的弹性变形量越小，其刚 度越大。 弹性模量是组织结构不敏感性指标，其大小 主要取决于材料中原子间的结合力，原子间 的结合力越大，其弹性模量越大。
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2.弹性变形的主要特点和弹性模量
①主要特点 1)弹性变形具有可逆性， 2)弹性应变量很小，通常＜1%， 3)应力与应变成正比，即服从虎克定律。
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杨氏(正变)弹性模量E与切变弹性模量G之间的
关系为：G
E
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)
ν为泊松比，表示材料侧向收缩能力，在拉伸试验时
指材料横向收缩率与纵向伸长率的比值。
所以弹性变形量△L=FL0/A0E 1)在材料一定时只能增大零件的截面积A0；
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2)在零件截面积不能改变时，只能选用弹性模 量大的材料。 因为当A0、E越大时，弹性变形量△L越小，
零件的刚度越好。 另外，单晶体具有各向异性，其弹性模量也
具有各向异性。如单晶体α-Fe在原子最密排的 [111]晶向上正变弹性模量为272700MN/m2， 而在[100]晶向上为125000MN/m2；而多晶体 α-Fe的正变弹性模量为211400MN/m2，是各 向同性的。
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❖ 弹性模量与材料的晶体结构、点阵常数、晶 粒大小和组织结构无关，因此不能通过细晶 强化、固溶强化、形变强化和热处理等方法 来改变材料的弹性模量和提高材料的刚度。
❖ 要提高材料的刚度，减小其弹性变形量，由 下式可以看出有两个途径。
❖ 因为σ=Eε，σ=F/A0，ε=L-L0/L0=△L/L0 则 F/A0 =E △L/L0