材料科学基础 西交版第八章-2

表明在一定条件下，
临界分切应力确为常数。
一、施密特定律
τ c = σ s· cosφ· cosλ Ω值越大，σs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φ=45º 时，cosφcosλ=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 （ φ=90º或 φ=0º ），则σs→∞，晶体无法滑移，称此 取向为硬取向。 Ω对σs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.
→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α-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 • τ=Gb/L
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。
§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： 晶体强度显著提高， 塑性明显下降。
§8.8
流变曲线：
冷变形金属的组织与性能
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： σ＝Kεn n值表示材料加工硬化的强弱，
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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
二、单滑移、多滑移和交滑移
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τ＞τc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。
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。
二、晶粒大小对材料强度与塑性的影响
Hall-Petch公式:
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
合金分类：
合金的变形与强化—补充
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
F'
(τ)
一、施密特定律
τc = σs · cosφ· cosλ 对一定的材料来说, τc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σs=τc /(cosφ· cosλ) 图中实线为计算值， 实验测量值由“。”表示。 σs与Ω二者乘积为常数，
§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
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。
§8.5
多晶体的塑性变形
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
一、晶界和晶体位向对塑性变形的影响
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： τf＝τ0+Kd-1， (4)在位错胞内部， 位错密度很低， 大部分位错都缠结在位错胞壁。
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§8.4
单晶体的塑性变形
一、施密特定律
二、单滑移、多滑移和交滑移
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/cosφ 外力在滑移方向S上的分力为 F'= F· cosλ 滑移方向上的分切应力： τ= F'/S' = F· cosλ/(A/cosφ) = F/A· (cosφcosλ) = σ· cosφ· cosλ 当σ=σs时， 晶体产生屈服，塑性变形开始。 τ c = σ s· cosφ· cosλ 此式即为滑移的临界分切应力定律。 cosφcosλ为取向(施密特)因子(Ω) F
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。
§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）
三、第二相对合金变形的影响
一、单相合金的变形与强化
单相固溶体分类： 置换式固溶体 间隙式固溶体
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。
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