金屬學(xué)及熱處理課件4

1、 金屬的變形概述金屬的變形概述 單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形 多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形 合金的塑性變形合金的塑性變形 塑性變形對(duì)組織性能的影響塑性變形對(duì)組織性能的影響內(nèi)容目錄內(nèi)容目錄納米銅的室溫超塑性納米銅的室溫超塑性彈性變形彈塑性變形斷裂彈性變形彈塑性變形斷裂eyIIIIIIIV第一節(jié)第一節(jié) 金屬的變形概述金屬的變形概述 1) 應(yīng)力：應(yīng)力：作用在材料任一截面單位面積上的力。作用在材料任一截面單位面積上的力。正應(yīng)力正應(yīng)力: 同截面垂直的稱為同截面垂直的稱為“正應(yīng)力正應(yīng)力”或或“法向應(yīng)法向應(yīng)力力”剪應(yīng)力剪應(yīng)力: 同截面相切的稱為同截面相切的稱為“剪應(yīng)力剪應(yīng)力”或或“切應(yīng)力切應(yīng)力”2)

2、 應(yīng)變應(yīng)變：物體形狀尺寸所發(fā)生的相對(duì)改變。：物體形狀尺寸所發(fā)生的相對(duì)改變。線應(yīng)變線應(yīng)變: 物體內(nèi)部某處的線段在變形后長(zhǎng)度的改變物體內(nèi)部某處的線段在變形后長(zhǎng)度的改變值同線段原長(zhǎng)之比值值同線段原長(zhǎng)之比值剪應(yīng)變剪應(yīng)變: 物體內(nèi)兩互相垂直的平面在變形后夾角的物體內(nèi)兩互相垂直的平面在變形后夾角的改變值改變值體積應(yīng)變體積應(yīng)變: 變形后物體內(nèi)任一微小單元體體積的改變形后物體內(nèi)任一微小單元體體積的改變同原單位體積之比值變同原單位體積之比值1.1 變形過程中的名詞概念變形過程中的名詞概念彈性變形階段彈性變形階段 I I： s s e，s-es-e為線性關(guān)系為線性關(guān)系；屈服階段屈服階段 IIII彈塑性變形階段彈塑

3、性變形階段 IIIIII：應(yīng)力在應(yīng)力在e到到b之間發(fā)生均勻之間發(fā)生均勻塑性變形；塑性變形；頸縮階段頸縮階段 IVIV：b之后；之后；斷裂：斷裂：發(fā)生在發(fā)生在K點(diǎn)。點(diǎn)。 eyIIIIIIIV1.2 變形過程變形過程 p 變形可逆，去除外力后完全變形可逆，去除外力后完全恢復(fù)，變形消失?；謴?fù)，變形消失。 p 特點(diǎn)：服從胡克定律，即應(yīng)特點(diǎn)：服從胡克定律，即應(yīng)力與應(yīng)變成正比力與應(yīng)變成正比p E為彈性模量、為彈性模量、G稱為切變模稱為切變模量，反映材料對(duì)彈性變形的量，反映材料對(duì)彈性變形的抗力，代表材料的抗力，代表材料的“剛度剛度” 。eyI IIIIIIV1.3 彈性變形彈性變形 I當(dāng)應(yīng)力大于彈性極限時(shí)，

4、當(dāng)應(yīng)力大于彈性極限時(shí)，材料不但發(fā)生彈性變形，材料不但發(fā)生彈性變形，而且還發(fā)生塑性變形，而且還發(fā)生塑性變形，即在外力去除后，其變即在外力去除后，其變形不能得到完全的恢復(fù)，形不能得到完全的恢復(fù)，而具有殘留變形或永久而具有殘留變形或永久變形。變形。塑性變形塑性變形不能恢復(fù)的永久性變形不能恢復(fù)的永久性變形1.4 塑性變形塑性變形屈服屈服：材料開始發(fā)生塑性：材料開始發(fā)生塑性變形。變形。 屈服特點(diǎn)屈服特點(diǎn)：即使外力不再：即使外力不再增加，試樣也會(huì)繼續(xù)變形，增加，試樣也會(huì)繼續(xù)變形，這種變形屬于塑性變形，這種變形屬于塑性變形，在拉伸曲線上會(huì)出現(xiàn)鋸齒在拉伸曲線上會(huì)出現(xiàn)鋸齒狀的平臺(tái)。這是部分材料狀的平臺(tái)。這是部分

5、材料所具有的特征。所具有的特征。 退火低碳鋼的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線退火低碳鋼的拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線1.4.1 塑性變形過程塑性變形過程II 屈服屈服eyI IIIIIIV對(duì)具有屈服現(xiàn)象的材料用屈服現(xiàn)象發(fā)生時(shí)對(duì)具有屈服現(xiàn)象的材料用屈服現(xiàn)象發(fā)生時(shí)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力表示；對(duì)應(yīng)的應(yīng)力表示；對(duì)屈服現(xiàn)象不明顯的材料，則以所產(chǎn)生的對(duì)屈服現(xiàn)象不明顯的材料，則以所產(chǎn)生的塑性應(yīng)變達(dá)塑性應(yīng)變達(dá)0.2%時(shí)的應(yīng)力值表示。時(shí)的應(yīng)力值表示。 屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度材料開始發(fā)生微量塑性變形的抗力，材料開始發(fā)生微量塑性變形的抗力，也稱為屈服極限，用也稱為屈服極限，用y表示表示在屈服后的變形階在屈服后的變形階段，試樣整體進(jìn)行段，試樣整體進(jìn)行均勻的塑性

6、變形。均勻的塑性變形。如果不再增加外力，如果不再增加外力，材料的變形將不能材料的變形將不能繼續(xù)下去。繼續(xù)下去。1.4.2 塑性變形過程塑性變形過程 III 均勻變形均勻變形eyI IIIIIIVeyIIIIIIIV已經(jīng)發(fā)生變形處的強(qiáng)度提已經(jīng)發(fā)生變形處的強(qiáng)度提高，進(jìn)一步變形困難，即高，進(jìn)一步變形困難，即變形要在更大的應(yīng)力作用變形要在更大的應(yīng)力作用下才能進(jìn)行。下一步的變下才能進(jìn)行。下一步的變形發(fā)生在未變形或變形相形發(fā)生在未變形或變形相對(duì)較小的位置，達(dá)到同樣對(duì)較小的位置，達(dá)到同樣變形后，在更大的應(yīng)力作變形后，在更大的應(yīng)力作用下發(fā)生變形。用下發(fā)生變形。維持材料均勻變形的原因維持材料均勻變形的原因是材料

7、發(fā)生了加工硬化。是材料發(fā)生了加工硬化。頸縮：頸縮：試樣開始發(fā)生不均勻的塑試樣開始發(fā)生不均勻的塑性變形，產(chǎn)生頸縮，即塑性變形性變形，產(chǎn)生頸縮，即塑性變形集中在一局部區(qū)域進(jìn)行。集中在一局部區(qū)域進(jìn)行。 特點(diǎn)特點(diǎn)：宏觀表現(xiàn)為外力在下降，：宏觀表現(xiàn)為外力在下降，工程應(yīng)力在減小，但頸縮區(qū)的材工程應(yīng)力在減小，但頸縮區(qū)的材料承受的真實(shí)應(yīng)力依然在上升。料承受的真實(shí)應(yīng)力依然在上升。極限強(qiáng)度：極限強(qiáng)度：開始發(fā)生頸縮時(shí)對(duì)應(yīng)開始發(fā)生頸縮時(shí)對(duì)應(yīng)的工程應(yīng)力的工程應(yīng)力b b ，這時(shí)試樣出現(xiàn)，這時(shí)試樣出現(xiàn)失穩(wěn)，頸縮真實(shí)應(yīng)力依然在上升，失穩(wěn)，頸縮真實(shí)應(yīng)力依然在上升，但能承受的總外力在下降。但能承受的總外力在下降。eyIIIIII

8、IV1.4.3 塑性變形過程塑性變形過程 IV頸縮頸縮 變形量大至變形量大至K K點(diǎn)，試點(diǎn)，試樣發(fā)生斷裂。樣發(fā)生斷裂。斷裂的實(shí)質(zhì)是原子斷裂的實(shí)質(zhì)是原子間承受的力超出最間承受的力超出最大吸引力，原子間大吸引力，原子間的結(jié)合受到破壞而的結(jié)合受到破壞而分離。分離。eyIIIIIIIV1.4.4 塑性變形過程塑性變形過程 K斷裂斷裂 l 脆性斷裂可沿晶界發(fā)生，稱為脆性斷裂可沿晶界發(fā)生，稱為“晶間斷裂晶間斷裂”，斷口凹凸不平；斷口凹凸不平；l 脆性斷裂也可穿過各個(gè)晶粒發(fā)生，稱為脆性斷裂也可穿過各個(gè)晶粒發(fā)生，稱為“穿穿晶斷裂晶斷裂”，斷口比較平坦。，斷口比較平坦。 韌性斷韌性斷裂裂在斷裂前有明顯塑性變形后

9、發(fā)在斷裂前有明顯塑性變形后發(fā)生的斷裂叫生的斷裂叫“韌性斷裂韌性斷裂”l 在晶體構(gòu)成的材料中，內(nèi)部的晶粒都被拉長(zhǎng)在晶體構(gòu)成的材料中，內(nèi)部的晶粒都被拉長(zhǎng)成為細(xì)條狀，斷口呈纖維狀，灰暗無光。成為細(xì)條狀，斷口呈纖維狀，灰暗無光。脆性斷脆性斷裂裂斷裂前因并未經(jīng)過明顯塑性變形，斷裂前因并未經(jīng)過明顯塑性變形，故其斷口常具有光澤。故其斷口常具有光澤。 依材料的性質(zhì)、外依材料的性質(zhì)、外界環(huán)境和受力方式不同，界環(huán)境和受力方式不同，材料在外力作用下發(fā)生材料在外力作用下發(fā)生塑性變形的方式也不相塑性變形的方式也不相同，通常發(fā)生塑性變形同，通常發(fā)生塑性變形的方式有：的方式有：滑移滑移、孿生孿生、蠕變?nèi)渥?、流?dòng)流動(dòng)。1.5

10、 塑性變形的方式塑性變形的方式切應(yīng)力作用下，晶體的切應(yīng)力作用下，晶體的一部分相對(duì)于另一部分一部分相對(duì)于另一部分沿著一定的晶面（滑移沿著一定的晶面（滑移面）和晶向面）和晶向( (滑移方向）滑移方向）產(chǎn)生相對(duì)位移，且不破產(chǎn)生相對(duì)位移，且不破壞晶體內(nèi)部原子排列規(guī)壞晶體內(nèi)部原子排列規(guī)律的塑變方式叫律的塑變方式叫滑移滑移。Zn Zn 單晶的滑移單晶的滑移第二節(jié)第二節(jié) 單晶體的塑性變形單晶體的塑性變形 2.1 滑移滑移光學(xué)顯微鏡：滑移帶光學(xué)顯微鏡：滑移帶電子顯微鏡：每條個(gè)滑移帶由許多平行滑移線組成電子顯微鏡：每條個(gè)滑移帶由許多平行滑移線組成對(duì)于對(duì)于Al單晶：?jiǎn)尉В好扛凭€的滑移量為每根滑移線的滑移量為1

11、00200nm；兩滑移線間距；兩滑移線間距20nm；滑移帶之間；滑移帶之間2000nm2.1.1 滑移的表象滑移的表象切應(yīng)力的作用下，晶格發(fā)生彈性外扭，進(jìn)一步將使晶格切應(yīng)力的作用下，晶格發(fā)生彈性外扭，進(jìn)一步將使晶格發(fā)生滑移。外力去除后，由于原子到了一新的平衡位置，發(fā)生滑移。外力去除后，由于原子到了一新的平衡位置，晶體不能恢復(fù)到原來的形狀，而保留永久的變形。大量晶體不能恢復(fù)到原來的形狀，而保留永久的變形。大量晶面的滑移將得到宏觀變形效果，在晶體的表面將出現(xiàn)晶面的滑移將得到宏觀變形效果，在晶體的表面將出現(xiàn)滑移產(chǎn)生的臺(tái)階。滑移產(chǎn)生的臺(tái)階。 2.1.2 滑移變形過程滑移變形過程 作用在晶格上的作用在晶

12、格上的正應(yīng)力正應(yīng)力只能使晶格的距離加大，只能使晶格的距離加大，不能使原子從一個(gè)平衡位置移動(dòng)到另一平衡位置，不能使原子從一個(gè)平衡位置移動(dòng)到另一平衡位置，不能產(chǎn)生塑性變形；正應(yīng)力達(dá)到破壞原子間的吸不能產(chǎn)生塑性變形；正應(yīng)力達(dá)到破壞原子間的吸引力，晶格分離，材料則出現(xiàn)斷裂。引力，晶格分離，材料則出現(xiàn)斷裂。材料在正應(yīng)力作用下，在應(yīng)力方向雖然材料在正應(yīng)力作用下，在應(yīng)力方向雖然不能發(fā)生塑性變形，但正應(yīng)力的分量在不能發(fā)生塑性變形，但正應(yīng)力的分量在另一方向就有切應(yīng)力，可使晶格沿另外另一方向就有切應(yīng)力，可使晶格沿另外的方向上發(fā)生滑移。的方向上發(fā)生滑移。l 滑移發(fā)生的晶面稱為滑移面，通常為晶體滑移發(fā)生的晶面稱為滑移

13、面，通常為晶體的最密排晶面；的最密排晶面；l 滑移滑動(dòng)的方向稱為滑移方向，通常也為滑移滑動(dòng)的方向稱為滑移方向，通常也為晶體的最密排方向；晶體的最密排方向；l 一個(gè)滑移面和該面上的一個(gè)滑移方向構(gòu)成一個(gè)滑移面和該面上的一個(gè)滑移方向構(gòu)成一個(gè)可以滑移的方式稱為一個(gè)可以滑移的方式稱為“滑移系滑移系”。 2.1.3 滑移的晶體學(xué)特征滑移的晶體學(xué)特征FCC滑移系對(duì)性能的影響滑移系對(duì)性能的影響 晶體中滑移系愈多，晶體發(fā)生滑移的可能性便愈晶體中滑移系愈多，晶體發(fā)生滑移的可能性便愈大，材料的塑性愈好。大，材料的塑性愈好。 滑移面密排程度高，滑移面上滑移方向個(gè)數(shù)越多，滑移面密排程度高，滑移面上滑移方向個(gè)數(shù)越多，材料

14、塑性越好。材料塑性越好。 bcc的的a a-Fe與與fcc的的Al及及Cu，雖然都有，雖然都有12個(gè)滑移系，個(gè)滑移系，但其滑移面密排程度較面心立方晶格低，且滑移但其滑移面密排程度較面心立方晶格低，且滑移面上滑移方向少，所以塑性不如銅及鋁；具有面上滑移方向少，所以塑性不如銅及鋁；具有hcp晶格的晶格的Mg、Zn等，滑移系僅有等，滑移系僅有3個(gè)，因此塑性較個(gè)，因此塑性較立方晶系金屬差。立方晶系金屬差。 左圖中單晶體受拉應(yīng)力左圖中單晶體受拉應(yīng)力F作用，滑作用，滑移面法線方向移面法線方向N N與與F夾角為夾角為f f，滑，滑移方向和移方向和F夾角為夾角為；注意：滑移；注意：滑移方向方向S、拉力軸、拉力

15、軸F和滑移面的法線和滑移面的法線N N 三 者 不 必 在 同 一 平 面 ， 即三 者 不 必 在 同 一 平 面 ， 即 f+f+90900 0 。2.1.4 滑移的臨界分切應(yīng)力滑移的臨界分切應(yīng)力施密特定律施密特定律 推動(dòng)滑移的是在滑移方向上的分推動(dòng)滑移的是在滑移方向上的分切應(yīng)力。切應(yīng)力。同一外加應(yīng)力作用下，同一外加應(yīng)力作用下，不同滑移系因取向不同，對(duì)應(yīng)的不同滑移系因取向不同，對(duì)應(yīng)的分切應(yīng)力也不相同。分切應(yīng)力也不相同。滑移方向上的分切應(yīng)滑移方向上的分切應(yīng)力為：力為： 其中：其中：稱為取向因子或施密特因稱為取向因子或施密特因子。當(dāng)子。當(dāng) f+f+ = 90 = 900 0，取向因，取向因子有

16、最大值子有最大值0.50.5。 當(dāng)當(dāng)t t達(dá)到某一臨界值達(dá)到某一臨界值t tc時(shí)，晶體時(shí)，晶體產(chǎn)生滑移變形，這時(shí)對(duì)應(yīng)的正產(chǎn)生滑移變形，這時(shí)對(duì)應(yīng)的正應(yīng)力應(yīng)力s s為單晶體的屈服應(yīng)力為單晶體的屈服應(yīng)力s sy，稱為稱為施密特定律施密特定律。s sy = t tc c/cos/cosf f cos cosl l滑移方向上滑移方向上切應(yīng)力切應(yīng)力t t為：為： c c是一常數(shù)，稱為臨界分切應(yīng)力是一常數(shù)，稱為臨界分切應(yīng)力施密特定律施密特定律 t tc取決于金屬的本性，不受取決于金屬的本性，不受f f、l l的影響；屈服強(qiáng)的影響；屈服強(qiáng)度度y y則隨拉力軸相對(duì)于晶體的取向不同而不同，則隨拉力軸相對(duì)于晶體的取

17、向不同而不同，即晶體材料存在各向異性。即晶體材料存在各向異性。s sy = t= tc/ /cosf fcosl l f f或或l l9090 時(shí)，取向因子時(shí)，取向因子MM最小，最小，s sy ；這時(shí)；這時(shí)的取向稱為的取向稱為硬取向硬取向。 f f，l l4545 時(shí)，取向因子時(shí)，取向因子MM最大，最大，s sy最小，晶體最小，晶體最易滑移；這時(shí)的取向稱為最易滑移；這時(shí)的取向稱為軟取向軟取向。2.1.6 滑移時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)滑移時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng) 當(dāng)外力作用于單晶體試樣上時(shí)，當(dāng)外力作用于單晶體試樣上時(shí)，它在某些相鄰層晶面上所分解的切它在某些相鄰層晶面上所分解的切應(yīng)力使晶體發(fā)生滑移，而正應(yīng)力和應(yīng)力使晶體發(fā)

18、生滑移，而正應(yīng)力和垂直滑移方向的另一正應(yīng)力因滑移垂直滑移方向的另一正應(yīng)力因滑移錯(cuò)開組成一力偶，使晶體在滑移的錯(cuò)開組成一力偶，使晶體在滑移的同時(shí)向外力方向發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)向外力方向發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。2.1.6 滑移時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)滑移時(shí)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)為滑移面趨于平行拉轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)為滑移面趨于平行拉力方向，滑移方向也趨于平行拉力方向，滑移方向也趨于平行拉力方向。力方向。2.1.7 滑移變形的主要特點(diǎn)滑移變形的主要特點(diǎn) l滑移只能在切應(yīng)力的作用下發(fā)生。滑移只能在切應(yīng)力的作用下發(fā)生。l滑移常沿晶體中原子密度最大的晶面和晶向發(fā)生?；瞥Ｑ鼐w中原子密度最大的晶面和晶向發(fā)生。因?yàn)樵谧蠲芫嬷g的面間距最大，原子面

19、之因?yàn)樵谧蠲芫嬷g的面間距最大，原子面之間的結(jié)合力最弱；沿最密晶向滑移步長(zhǎng)最小，間的結(jié)合力最弱；沿最密晶向滑移步長(zhǎng)最小，滑移所需外加切應(yīng)力最小?；扑柰饧忧袘?yīng)力最小。l滑移時(shí)晶體的一部分相對(duì)另一部分的滑移距離為原滑移時(shí)晶體的一部分相對(duì)另一部分的滑移距離為原子間距的整數(shù)倍，在晶體表面形成臺(tái)階。子間距的整數(shù)倍，在晶體表面形成臺(tái)階。 l滑移的同時(shí)必然伴隨有晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)?；频耐瑫r(shí)必然伴隨有晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)。 滑移的實(shí)質(zhì)是位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)滑移的實(shí)質(zhì)是位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng) 位錯(cuò)的增殖位錯(cuò)的增殖 位錯(cuò)的交割位錯(cuò)的交割 位錯(cuò)的塞積位錯(cuò)的塞積2.1.8 滑移的位錯(cuò)機(jī)制滑移的位錯(cuò)機(jī)制 大量的理論研究證明，滑移是由于滑移面上位錯(cuò)大量

20、的理論研究證明，滑移是由于滑移面上位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)而造成的。上圖分別表示一刃型和螺型位錯(cuò)在切運(yùn)動(dòng)而造成的。上圖分別表示一刃型和螺型位錯(cuò)在切應(yīng)力的作用下的運(yùn)動(dòng)過程，通過一根位錯(cuò)從滑移面的應(yīng)力的作用下的運(yùn)動(dòng)過程，通過一根位錯(cuò)從滑移面的一側(cè)運(yùn)動(dòng)到另一側(cè)便造成一個(gè)原子間距的滑移。一側(cè)運(yùn)動(dòng)到另一側(cè)便造成一個(gè)原子間距的滑移。 t tt tttA. A. 滑移的實(shí)質(zhì)是位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)滑移的實(shí)質(zhì)是位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng) 塑性變形的過程中，盡管位錯(cuò)移出晶體產(chǎn)生滑移臺(tái)塑性變形的過程中，盡管位錯(cuò)移出晶體產(chǎn)生滑移臺(tái)階，但位錯(cuò)的數(shù)量階，但位錯(cuò)的數(shù)量( (位錯(cuò)密度位錯(cuò)密度) )卻在不斷的增加，這是因卻在不斷的增加，這是因?yàn)樵谕鈶?yīng)力作用下發(fā)生塑性變

21、形時(shí)位錯(cuò)會(huì)發(fā)生增殖。為在外應(yīng)力作用下發(fā)生塑性變形時(shí)位錯(cuò)會(huì)發(fā)生增殖。 例如：例如：B. B. 位錯(cuò)的增殖位錯(cuò)的增殖 利用利用Fnak-Read源說明增殖的過程。若滑移面上有一段源說明增殖的過程。若滑移面上有一段位錯(cuò)，位錯(cuò)，CD兩點(diǎn)釘住不可滑移，在外力作用下位錯(cuò)應(yīng)向右移兩點(diǎn)釘住不可滑移，在外力作用下位錯(cuò)應(yīng)向右移動(dòng)，這段位錯(cuò)將彎曲、擴(kuò)張，相遇為異號(hào)位錯(cuò)相消，產(chǎn)生一動(dòng)，這段位錯(cuò)將彎曲、擴(kuò)張，相遇為異號(hào)位錯(cuò)相消，產(chǎn)生一位錯(cuò)環(huán)，內(nèi)部位錯(cuò)環(huán)，內(nèi)部CD段還存在。反復(fù)可生成一系列的位錯(cuò)環(huán)，段還存在。反復(fù)可生成一系列的位錯(cuò)環(huán)，擴(kuò)展到晶體外產(chǎn)生的滑移臺(tái)階可為柏氏矢量的整數(shù)倍。擴(kuò)展到晶體外產(chǎn)生的滑移臺(tái)階可為柏氏矢量的

22、整數(shù)倍。 B. B. 位錯(cuò)的增殖位錯(cuò)的增殖 根據(jù)計(jì)算根據(jù)計(jì)算,使兩端固定的位錯(cuò)線彎曲到曲率半徑為使兩端固定的位錯(cuò)線彎曲到曲率半徑為R圓弧所圓弧所需切應(yīng)力為需切應(yīng)力為: F-R源模型中，直線時(shí)曲率半徑為無窮大，使其彎曲所需應(yīng)源模型中，直線時(shí)曲率半徑為無窮大，使其彎曲所需應(yīng)力很小，當(dāng)半徑為力很小，當(dāng)半徑為L(zhǎng)/2時(shí)，曲率半徑最小，所需應(yīng)力最大，繼時(shí)，曲率半徑最小，所需應(yīng)力最大，繼續(xù)向外擴(kuò)展時(shí)，曲率半徑又增大，切應(yīng)力又減小，因此開動(dòng)續(xù)向外擴(kuò)展時(shí)，曲率半徑又增大，切應(yīng)力又減小，因此開動(dòng)F-R位錯(cuò)源所需的臨界切應(yīng)力為：位錯(cuò)源所需的臨界切應(yīng)力為：L 2 22RGbRGbb t tt t或或 LGb t tB

23、. B. 位錯(cuò)的增殖位錯(cuò)的增殖 b1b2扭折扭折C. C. 位錯(cuò)的交割位錯(cuò)的交割 圖示例子表示如果位錯(cuò)圖示例子表示如果位錯(cuò)ABAB向下向下運(yùn)動(dòng)掃過位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)掃過位錯(cuò)CDCD，由于掃過區(qū)，由于掃過區(qū)間的晶體兩邊發(fā)生了柏氏矢量間的晶體兩邊發(fā)生了柏氏矢量大小的滑移，在位錯(cuò)大小的滑移，在位錯(cuò)CDCD上產(chǎn)生上產(chǎn)生了了EFEF轉(zhuǎn)折。轉(zhuǎn)折。不在同一個(gè)滑移面上的兩不在同一個(gè)滑移面上的兩刃型位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的過程中可刃型位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的過程中可發(fā)生交割。發(fā)生交割。b1b2扭折扭折C. C. 位錯(cuò)的交割位錯(cuò)的交割 由于由于EF的出現(xiàn)，增加了位錯(cuò)線的的出現(xiàn)，增加了位錯(cuò)線的長(zhǎng)度，需要消耗一定的能量；此長(zhǎng)度，需要消耗一定的能量；此外位

24、錯(cuò)交截后會(huì)產(chǎn)生一種位錯(cuò)難外位錯(cuò)交截后會(huì)產(chǎn)生一種位錯(cuò)難以運(yùn)動(dòng)的固定割階，成為后續(xù)位以運(yùn)動(dòng)的固定割階，成為后續(xù)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙。金屬冷加工硬化、錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙。金屬冷加工硬化、強(qiáng)度提高，塑性下降就與此相關(guān)，強(qiáng)度提高，塑性下降就與此相關(guān)，稱為稱為割階強(qiáng)化割階強(qiáng)化。EF是一段新的短位錯(cuò)線，長(zhǎng)是一段新的短位錯(cuò)線，長(zhǎng)度為度為AB的柏氏矢量，它的柏的柏氏矢量，它的柏氏矢量與氏矢量與CD的柏氏矢量相同的柏氏矢量相同 位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在其前沿如果有障礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在其前沿如果有障礙( (如晶界、不可如晶界、不可變形的硬質(zhì)點(diǎn)變形的硬質(zhì)點(diǎn))，就停留不能前進(jìn)，若同一位錯(cuò)源，就停留不能前進(jìn)，若同一位錯(cuò)源不斷產(chǎn)生一系列位錯(cuò)源源而

25、來，在此將產(chǎn)生前密后疏的不斷產(chǎn)生一系列位錯(cuò)源源而來，在此將產(chǎn)生前密后疏的位錯(cuò)排列組態(tài)，稱為位錯(cuò)排列組態(tài)，稱為“塞積群塞積群”。 障礙物障礙物位錯(cuò)源位錯(cuò)源D. D. 位錯(cuò)的塞積位錯(cuò)的塞積 可見位錯(cuò)塞積處產(chǎn)生很大應(yīng)力集中，可能帶來可見位錯(cuò)塞積處產(chǎn)生很大應(yīng)力集中，可能帶來的后果有：的后果有： 螺位錯(cuò)可改變滑移面而發(fā)生交滑移；螺位錯(cuò)可改變滑移面而發(fā)生交滑移； 晶界處的應(yīng)力可能迫使相鄰晶粒中的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)晶界處的應(yīng)力可能迫使相鄰晶粒中的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)來松弛應(yīng)力；來松弛應(yīng)力； 無法松弛就有可能在此處造成裂紋。無法松弛就有可能在此處造成裂紋。 障礙物障礙物位錯(cuò)源位錯(cuò)源t=t=nt t0 0外加切應(yīng)力外加切應(yīng)力t t0

26、 0 作用在塞積作用在塞積群每個(gè)位錯(cuò)上的力為群每個(gè)位錯(cuò)上的力為t t0 0b，則加在塞積群中則加在塞積群中n個(gè)位錯(cuò)個(gè)位錯(cuò)的作用力為的作用力為nt t0 0b。外力作用下，以切變生成外力作用下，以切變生成“孿晶孿晶”而發(fā)生塑性而發(fā)生塑性變形方式稱為變形方式稱為“孿生孿生”。2. 2 孿生變形孿生變形晶體的一部分相對(duì)于一定的晶面晶體的一部分相對(duì)于一定的晶面( (孿生面孿生面) )，沿著一定的方，沿著一定的方向向( (孿生方向?qū)\生方向) )發(fā)生切變，形成對(duì)稱的晶格排列，發(fā)生切變發(fā)生切變，形成對(duì)稱的晶格排列，發(fā)生切變部分叫做部分叫做孿生帶孿生帶，或簡(jiǎn)稱為，或簡(jiǎn)稱為孿晶孿晶。切變部分和未切變部分。切變部

27、分和未切變部分呈鏡面對(duì)稱，對(duì)稱面為呈鏡面對(duì)稱，對(duì)稱面為孿生面孿生面。(111)(111)孿晶面孿晶面(I(I0) )面面(10)AACCEEA C E GAC E G孿生區(qū)域?qū)\生區(qū)域p 孿生需要的臨界切應(yīng)力很大，僅在滑移困難時(shí)才會(huì)發(fā)孿生需要的臨界切應(yīng)力很大，僅在滑移困難時(shí)才會(huì)發(fā)生。一般孿生出現(xiàn)在滑移系很少的晶體結(jié)構(gòu)的材料中生。一般孿生出現(xiàn)在滑移系很少的晶體結(jié)構(gòu)的材料中( (如密排六方晶格金屬如密排六方晶格金屬) )；p 某些容易發(fā)生滑移的立方材料僅在低溫度滑移困難或某些容易發(fā)生滑移的立方材料僅在低溫度滑移困難或受沖擊時(shí)來不及滑移時(shí)才可能產(chǎn)生孿生。受沖擊時(shí)來不及滑移時(shí)才可能產(chǎn)生孿生。p 孿晶帶中

28、，每層原子面對(duì)于相鄰原子面的移動(dòng)量都相孿晶帶中，每層原子面對(duì)于相鄰原子面的移動(dòng)量都相同，其移動(dòng)量不是原子間距的整倍數(shù)同，其移動(dòng)量不是原子間距的整倍數(shù)( (一般為原子間一般為原子間距的分?jǐn)?shù)距的分?jǐn)?shù)) )，但它們?cè)趯\生后各自移動(dòng)的距離和離孿，但它們?cè)趯\生后各自移動(dòng)的距離和離孿生面的距離成正比。生面的距離成正比。 2.2.1 孿生變形的特點(diǎn)孿生變形的特點(diǎn)p 孿生帶的晶格位向發(fā)生了變化，抗腐蝕性和光學(xué)反射性與孿生帶的晶格位向發(fā)生了變化，抗腐蝕性和光學(xué)反射性與母體不同。母體不同。 p 孿生變形的速度很快，接近于聲速。孿生變形在晶體表面孿生變形的速度很快，接近于聲速。孿生變形在晶體表面可形成浮凸。可形成浮

29、凸。 p 孿生變形所產(chǎn)生的塑性變形總量不大，一般不超過孿生變形所產(chǎn)生的塑性變形總量不大，一般不超過10%10%。會(huì)在周圍的晶格中引起很大的畸變。會(huì)在周圍的晶格中引起很大的畸變。 p 孿生變形生成的孿晶改變了晶體的位向可能有助于滑移。孿生變形生成的孿晶改變了晶體的位向可能有助于滑移。p 孿生變形在未穿透晶體整個(gè)斷面前，具有彈性特征，繼續(xù)孿生變形在未穿透晶體整個(gè)斷面前，具有彈性特征，繼續(xù)加載時(shí)，孿晶會(huì)增長(zhǎng)變厚；相反，卸載時(shí)孿晶則逐漸變小，加載時(shí)，孿晶會(huì)增長(zhǎng)變厚；相反，卸載時(shí)孿晶則逐漸變小，甚至消失。甚至消失。ZnZn中的變形孿晶中的變形孿晶TEM micrographs ( bright fiel

30、d ) of the as-PASed (Bi2Te3)0.2(Sb2Te3)0.8滑滑 移移孿孿 生生相同點(diǎn)相同點(diǎn)1.1.切變；切變；2 2 沿一定晶面、晶向進(jìn)行；沿一定晶面、晶向進(jìn)行；3 3 不改變結(jié)構(gòu)。不改變結(jié)構(gòu)。不不同同點(diǎn)點(diǎn) 晶體位向晶體位向不改變（對(duì)拋光面觀不改變（對(duì)拋光面觀察無重現(xiàn)性）。察無重現(xiàn)性）。改變，形成鏡面對(duì)稱關(guān)系改變，形成鏡面對(duì)稱關(guān)系( (對(duì)拋光面觀察有重現(xiàn)性對(duì)拋光面觀察有重現(xiàn)性) )位移量位移量滑移方向上原子間距滑移方向上原子間距的整數(shù)倍，較大。的整數(shù)倍，較大。小于孿生方向上的原子間小于孿生方向上的原子間距，較小。距，較小。對(duì) 塑 變 的 貢對(duì) 塑 變 的 貢獻(xiàn)獻(xiàn)很大，

31、總變形量大。很大，總變形量大。有限，總變形量小。有限，總變形量小。變形應(yīng)力變形應(yīng)力有一定的臨界分切壓有一定的臨界分切壓力力臨界分切應(yīng)力遠(yuǎn)高于滑移臨界分切應(yīng)力遠(yuǎn)高于滑移變形條件變形條件一般先發(fā)生滑移一般先發(fā)生滑移滑移困難時(shí)發(fā)生滑移困難時(shí)發(fā)生變形機(jī)制變形機(jī)制全位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果全位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果不全位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果不全位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果第三節(jié)第三節(jié) 多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形 引引 言言當(dāng)一個(gè)晶粒的某一滑移系發(fā)生滑移動(dòng)作，即位錯(cuò)發(fā)當(dāng)一個(gè)晶粒的某一滑移系發(fā)生滑移動(dòng)作，即位錯(cuò)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，遇到晶界時(shí)，由于各個(gè)晶粒的位向不同，生運(yùn)動(dòng)，遇到晶界時(shí)，由于各個(gè)晶粒的位向不同，不能直接從一個(gè)晶粒移動(dòng)到另一晶粒，便塞積起來

32、不能直接從一個(gè)晶粒移動(dòng)到另一晶粒，便塞積起來此外，晶界處的雜質(zhì)原子較多，增大其晶格畸變，此外，晶界處的雜質(zhì)原子較多，增大其晶格畸變，導(dǎo)致滑移時(shí)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力較大，難以發(fā)生變形。導(dǎo)致滑移時(shí)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力較大，難以發(fā)生變形。晶界的存在可以提高材料的強(qiáng)度。晶界的存在可以提高材料的強(qiáng)度。l 位錯(cuò)在晶界處的塞積產(chǎn)生了大的應(yīng)力集中，當(dāng)應(yīng)位錯(cuò)在晶界處的塞積產(chǎn)生了大的應(yīng)力集中，當(dāng)應(yīng)力集中能使相鄰晶粒的位錯(cuò)源開動(dòng)，相鄰取向不力集中能使相鄰晶粒的位錯(cuò)源開動(dòng)，相鄰取向不利的晶粒也能開始變形；利的晶粒也能開始變形；l 相鄰晶粒的變形也使位錯(cuò)塞積產(chǎn)生的應(yīng)力集中得相鄰晶粒的變形也使位錯(cuò)塞積產(chǎn)生的應(yīng)力集中得以松弛，原來變形

33、的晶?？梢赃M(jìn)一步的變形，這以松弛，原來變形的晶?？梢赃M(jìn)一步的變形，這就是滑移的傳播過程。就是滑移的傳播過程。 位錯(cuò)在晶界塞積位錯(cuò)在晶界塞積應(yīng)力集中應(yīng)力集中相鄰晶粒位相鄰晶粒位錯(cuò)源開動(dòng)錯(cuò)源開動(dòng)相鄰晶粒變形相鄰晶粒變形塑變塑變4.1 變形的傳遞變形的傳遞過過程程T 位錯(cuò)塞積造成很大的應(yīng)力集中，這一應(yīng)力集中使位錯(cuò)塞積造成很大的應(yīng)力集中，這一應(yīng)力集中使相鄰晶粒某些滑移系上的分切應(yīng)力達(dá)到臨界切應(yīng)相鄰晶粒某些滑移系上的分切應(yīng)力達(dá)到臨界切應(yīng)力值，于是位錯(cuò)源開動(dòng)，開始塑性變形。力值，于是位錯(cuò)源開動(dòng)，開始塑性變形。但是多但是多晶體中每個(gè)晶粒都處于其它晶粒的包圍之中，其晶體中每個(gè)晶粒都處于其它晶粒的包圍之中，其變

34、形不能是孤立的，必然要與鄰近晶粒相互協(xié)調(diào)變形不能是孤立的，必然要與鄰近晶粒相互協(xié)調(diào)配合配合。（獨(dú)立變形會(huì)導(dǎo)致晶體分裂）。（獨(dú)立變形會(huì)導(dǎo)致晶體分裂）T 條件：獨(dú)立滑移系條件：獨(dú)立滑移系 5 5個(gè)。（保證晶粒形狀的自由個(gè)。（保證晶粒形狀的自由變化）變化）4.2 變形的協(xié)調(diào)變形的協(xié)調(diào)4.2 變形的協(xié)調(diào)變形的協(xié)調(diào) 一種是在晶界附近區(qū)域，除了有基面滑移外，可一種是在晶界附近區(qū)域，除了有基面滑移外，可能有柱面或棱錐面等較難滑移的晶面作為滑移面能有柱面或棱錐面等較難滑移的晶面作為滑移面 另一種則是產(chǎn)生孿晶變形，孿晶和滑移結(jié)合起來，另一種則是產(chǎn)生孿晶變形，孿晶和滑移結(jié)合起來，連續(xù)地進(jìn)行變形。連續(xù)地進(jìn)行變形。面

35、心和體心立方金屬容易滿足變形協(xié)調(diào)條面心和體心立方金屬容易滿足變形協(xié)調(diào)條件；但密排六方金屬滑移系一般只有三個(gè)，件；但密排六方金屬滑移系一般只有三個(gè)，有兩種方式可以實(shí)現(xiàn)變形協(xié)調(diào)：有兩種方式可以實(shí)現(xiàn)變形協(xié)調(diào)：p 由于每個(gè)晶粒的位向不同，同一外力作用下，每個(gè)晶粒中由于每個(gè)晶粒的位向不同，同一外力作用下，每個(gè)晶粒中不同滑移面和滑移方向上所受的分切應(yīng)力亦不同。不同滑移面和滑移方向上所受的分切應(yīng)力亦不同。p 滑移面和滑移方向處于或接近于與外力成滑移面和滑移方向處于或接近于與外力成4545o o，即施密特因，即施密特因子較大的晶粒，必將首先發(fā)生滑移變形，通常稱這種位向子較大的晶粒，必將首先發(fā)生滑移變形，通常稱

36、這種位向的晶粒為處于的晶粒為處于“軟位向軟位向”；p 滑移面或滑移方向處于或接近于與外力相平行或垂直，即滑移面或滑移方向處于或接近于與外力相平行或垂直，即施密特因子較小施密特因子較小( (接近接近0)0)的晶粒則處于的晶粒則處于“硬位向硬位向”，它們，它們所受的分切應(yīng)力將較小，較難發(fā)生滑移。所受的分切應(yīng)力將較小，較難發(fā)生滑移。p 由此可見，多晶體金屬中的塑性變形將會(huì)在不同晶粒中逐由此可見，多晶體金屬中的塑性變形將會(huì)在不同晶粒中逐批發(fā)生，是個(gè)不均勻的塑性變形過程。批發(fā)生，是個(gè)不均勻的塑性變形過程。 4.3 塑性變形過程的不均勻性塑性變形過程的不均勻性 外力作用下，當(dāng)首批處于軟外力作用下，當(dāng)首批處

37、于軟位向的晶粒發(fā)生滑移時(shí)，其周位向的晶粒發(fā)生滑移時(shí)，其周圍處于硬位向的晶粒尚不能發(fā)圍處于硬位向的晶粒尚不能發(fā)生滑移而只能以彈性變形相適生滑移而只能以彈性變形相適應(yīng)，便會(huì)在首批晶粒的晶界附應(yīng)，便會(huì)在首批晶粒的晶界附近造成位錯(cuò)堆積，隨著外力增近造成位錯(cuò)堆積，隨著外力增大至應(yīng)力集中達(dá)到一定程度，大至應(yīng)力集中達(dá)到一定程度，形變才會(huì)越過晶界，傳遞到另形變才會(huì)越過晶界，傳遞到另一批晶粒中。一批晶粒中。4. 4 晶粒位向的影響晶粒位向的影響分批滑移分批滑移隨著滑移的發(fā)生，伴隨晶粒的轉(zhuǎn)隨著滑移的發(fā)生，伴隨晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng)，其位向同時(shí)也在變化，有的動(dòng)，其位向同時(shí)也在變化，有的位向在硬化，有的位向在軟化，位向在硬化，有

38、的位向在軟化，軟位向的晶粒開始滑移變形。軟位向的晶粒開始滑移變形。4. 4 晶粒位向的影響晶粒位向的影響晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng)晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng)所以，多晶體的塑性變形是一批所以，多晶體的塑性變形是一批批晶粒逐步地發(fā)生，從少量晶粒批晶粒逐步地發(fā)生，從少量晶粒開始逐步擴(kuò)大到大量的晶粒，從開始逐步擴(kuò)大到大量的晶粒，從不均勻變形逐步發(fā)展到比較均勻不均勻變形逐步發(fā)展到比較均勻的變形，比單晶體中復(fù)雜得多。的變形，比單晶體中復(fù)雜得多。 式中的式中的d為晶粒的平均直徑，為晶粒的平均直徑，k為比例常數(shù)。這是個(gè)為比例常數(shù)。這是個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，但又表達(dá)了一個(gè)普遍規(guī)律。該公式常稱為經(jīng)驗(yàn)公式，但又表達(dá)了一個(gè)普遍規(guī)律。該公式常稱為霍爾霍爾-佩奇

39、佩奇(Hall-Petch)關(guān)系。關(guān)系。 4.5 晶粒大小對(duì)材料強(qiáng)度的影響晶粒大小對(duì)材料強(qiáng)度的影響材料晶粒愈細(xì)，晶界總面積愈大，晶界對(duì)變形的材料晶粒愈細(xì)，晶界總面積愈大，晶界對(duì)變形的阻礙作用愈明顯，對(duì)塑性變形的抗力也便愈大。阻礙作用愈明顯，對(duì)塑性變形的抗力也便愈大。對(duì)純金屬、單相合金或低碳鋼都發(fā)現(xiàn)室溫屈服強(qiáng)對(duì)純金屬、單相合金或低碳鋼都發(fā)現(xiàn)室溫屈服強(qiáng)度和晶粒大小有以下關(guān)系：度和晶粒大小有以下關(guān)系：晶粒愈細(xì)，單位體積中晶粒數(shù)量愈多，變形時(shí)同樣晶粒愈細(xì)，單位體積中晶粒數(shù)量愈多，變形時(shí)同樣的形變量便可分散在更多的晶粒中發(fā)生，晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)的形變量便可分散在更多的晶粒中發(fā)生，晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力小，晶粒間易于協(xié)調(diào)，

40、產(chǎn)生較均勻的變形，的阻力小，晶粒間易于協(xié)調(diào)，產(chǎn)生較均勻的變形，不致造成局部的應(yīng)力集中。因而斷裂前便可發(fā)生較不致造成局部的應(yīng)力集中。因而斷裂前便可發(fā)生較大的塑性形變量，具有較高的沖擊載荷抗力。大的塑性形變量，具有較高的沖擊載荷抗力。4.6 晶粒大小對(duì)材料塑性的影響晶粒大小對(duì)材料塑性的影響 所以都通過各種方法所以都通過各種方法(凝固、壓力加工、熱處理凝固、壓力加工、熱處理)使材料使材料獲得細(xì)而均勻的晶粒，細(xì)化晶粒是目前提高材料力學(xué)性獲得細(xì)而均勻的晶粒，細(xì)化晶粒是目前提高材料力學(xué)性能的有效途徑之一。能的有效途徑之一。 晶粒愈細(xì)，不僅強(qiáng)度愈高，而且塑性與韌性也較高。晶粒愈細(xì)，不僅強(qiáng)度愈高，而且塑性與韌

41、性也較高。原因原因第五節(jié)第五節(jié) 合金的塑性變形合金的塑性變形5. 1 固溶體的塑性變形固溶體的塑性變形(1) 固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化固溶體材料隨溶質(zhì)含量提高其固溶體材料隨溶質(zhì)含量提高其強(qiáng)度、硬度提高而塑性、韌性強(qiáng)度、硬度提高而塑性、韌性下降的現(xiàn)象。下降的現(xiàn)象。(2) 強(qiáng)化機(jī)制強(qiáng)化機(jī)制a. 晶格畸變，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；晶格畸變，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；b. 柯氏氣團(tuán)強(qiáng)化。柯氏氣團(tuán)強(qiáng)化。p 溶質(zhì)原子含量越多，強(qiáng)化效果越好；溶質(zhì)原子含量越多，強(qiáng)化效果越好；p 溶劑與溶質(zhì)原子半徑差越大，強(qiáng)化效果越好；溶劑與溶質(zhì)原子半徑差越大，強(qiáng)化效果越好；p 價(jià)電子數(shù)差越大，強(qiáng)化效果越好；價(jià)電子數(shù)差越大，強(qiáng)化效果越好；p 間隙式溶質(zhì)原子

42、的強(qiáng)化效果高于置換式溶質(zhì)原子。間隙式溶質(zhì)原子的強(qiáng)化效果高于置換式溶質(zhì)原子。（3）固溶強(qiáng)化的影響因素）固溶強(qiáng)化的影響因素如果合金中兩相相差不大，且變形性能相近，則合如果合金中兩相相差不大，且變形性能相近，則合金的變形性能為兩相的平均值。此時(shí)合金的強(qiáng)度可金的變形性能為兩相的平均值。此時(shí)合金的強(qiáng)度可以用下式表示：以用下式表示：s sj ja as sa a+ j+ jb bs sb bs sa a、s sb b分別是兩相的強(qiáng)度；分別是兩相的強(qiáng)度；j ja a、j jb b分別是兩相的體分別是兩相的體積分?jǐn)?shù)?？梢姾辖饛?qiáng)度隨較強(qiáng)一相含量增多而提高。積分?jǐn)?shù)?？梢姾辖饛?qiáng)度隨較強(qiáng)一相含量增多而提高。5. 2

43、多相合金的塑性變形多相合金的塑性變形5.2.1 合金中兩相性能相近合金中兩相性能相近l 脆性相在空間上分割塑性相，從而使塑性相的變脆性相在空間上分割塑性相，從而使塑性相的變形能力無從發(fā)揮，經(jīng)少量變形后，即沿連續(xù)的脆形能力無從發(fā)揮，經(jīng)少量變形后，即沿連續(xù)的脆性相開裂，使合金的塑性和韌性急劇下降。性相開裂，使合金的塑性和韌性急劇下降。l 脆性相越多，網(wǎng)越連續(xù)，合金塑性就越差。脆性相越多，網(wǎng)越連續(xù)，合金塑性就越差。l 過共析鋼的二次滲碳體在晶界上呈網(wǎng)狀分布時(shí)，過共析鋼的二次滲碳體在晶界上呈網(wǎng)狀分布時(shí)，鋼的脆性增加、強(qiáng)度和塑性下降?？赏ㄟ^熱加工鋼的脆性增加、強(qiáng)度和塑性下降?？赏ㄟ^熱加工和熱處理的相互配

44、合來破壞和消除其網(wǎng)狀分布。和熱處理的相互配合來破壞和消除其網(wǎng)狀分布。5.2.2 合金中兩相性能相差很大合金中兩相性能相差很大A. A. 硬脆第二相在塑性相晶界連續(xù)網(wǎng)狀分布硬脆第二相在塑性相晶界連續(xù)網(wǎng)狀分布s sF為鐵素體的屈服強(qiáng)度，為鐵素體的屈服強(qiáng)度，d為珠光體片間距，為常數(shù)。為珠光體片間距，為常數(shù)。21- -+ += =KdFys ss s. . 脆性相在塑性相中呈片狀或?qū)訝罘植即嘈韵嘣谒苄韵嘀谐势瑺罨驅(qū)訝罘植间撝兄楣怏w即為此例鋼中珠光體即為此例位錯(cuò)的移動(dòng)被限制在滲碳體片之間的很短距離內(nèi)，此時(shí)位位錯(cuò)的移動(dòng)被限制在滲碳體片之間的很短距離內(nèi)，此時(shí)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)至障礙物滲碳體片之前時(shí)，形成位錯(cuò)平面塞積群

45、，錯(cuò)運(yùn)動(dòng)至障礙物滲碳體片之前時(shí)，形成位錯(cuò)平面塞積群，當(dāng)其應(yīng)力集中足以誘發(fā)臨近鐵素體中位錯(cuò)源開動(dòng)時(shí)，相鄰當(dāng)其應(yīng)力集中足以誘發(fā)臨近鐵素體中位錯(cuò)源開動(dòng)時(shí)，相鄰的鐵素體才開始變形。其屈服也可用的鐵素體才開始變形。其屈服也可用Hall-Petch公式描述：公式描述：可見珠光體片間距越薄，則強(qiáng)度越高，且其變形越均勻，可見珠光體片間距越薄，則強(qiáng)度越高，且其變形越均勻，且變形能力增加。對(duì)于細(xì)珠光體，滲碳體片甚至也能滑移且變形能力增加。對(duì)于細(xì)珠光體，滲碳體片甚至也能滑移彎曲變形。因此細(xì)珠光體不僅強(qiáng)度高，塑性也好。彎曲變形。因此細(xì)珠光體不僅強(qiáng)度高，塑性也好。位錯(cuò)繞過第二相粒子彌散強(qiáng)化位錯(cuò)繞過第二相粒子彌散強(qiáng)化L

46、LGb t t可見，第二相粒子間可見，第二相粒子間距越小，強(qiáng)化作用越距越小，強(qiáng)化作用越明顯。明顯。. . 硬脆第二相在塑性相中呈顆粒狀分布硬脆第二相在塑性相中呈顆粒狀分布位錯(cuò)切過第二相粒子沉淀強(qiáng)化位錯(cuò)切過第二相粒子沉淀強(qiáng)化若第二相粒子硬度不太高，尺若第二相粒子硬度不太高，尺寸較小且可變形時(shí)，運(yùn)動(dòng)的位寸較小且可變形時(shí)，運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)與其相遇時(shí)將切過粒子，與錯(cuò)與其相遇時(shí)將切過粒子，與基體一起變形，如右圖。由于基體一起變形，如右圖。由于位錯(cuò)切過第二相粒子產(chǎn)生新的位錯(cuò)切過第二相粒子產(chǎn)生新的表面，將額外作功，消耗能量，表面，將額外作功，消耗能量，因而可以強(qiáng)化材料。因而可以強(qiáng)化材料。一般從過飽和固溶體中沉淀析

47、出的共格粒子屬于這種情一般從過飽和固溶體中沉淀析出的共格粒子屬于這種情況，因此這種強(qiáng)化也稱況，因此這種強(qiáng)化也稱沉淀強(qiáng)化沉淀強(qiáng)化。 形成纖維組織形成纖維組織晶粒沿變形方向被拉長(zhǎng)或壓扁晶粒沿變形方向被拉長(zhǎng)或壓扁; ; 雜質(zhì)呈細(xì)帶狀或鏈狀分布。雜質(zhì)呈細(xì)帶狀或鏈狀分布。第六節(jié)第六節(jié) 塑性變形對(duì)組織性能的影響塑性變形對(duì)組織性能的影響6.1 塑性變形對(duì)組織和結(jié)構(gòu)的影響塑性變形對(duì)組織和結(jié)構(gòu)的影響 （1 1）線）線( (絲絲) )織構(gòu)：織構(gòu)： 某一晶向趨于與變形方向平行。某一晶向趨于與變形方向平行。 ( (如拉拔時(shí)形成如拉拔時(shí)形成) )（2 2）面）面( (板板) )織構(gòu)：織構(gòu)： 某晶面趨于平行于軋制面，某晶

48、向某晶面趨于平行于軋制面，某晶向趨于平行于主變形方向。趨于平行于主變形方向。 ( (軋制或擠壓時(shí)形成）軋制或擠壓時(shí)形成）2 2） 形成形變織構(gòu)形成形變織構(gòu)形變織構(gòu)形變織構(gòu)多晶體材料由塑性變形導(dǎo)致的各多晶體材料由塑性變形導(dǎo)致的各晶粒呈擇優(yōu)取向的組織。晶粒呈擇優(yōu)取向的組織?？棙?gòu)的類型織構(gòu)的類型線織構(gòu)線織構(gòu)面織構(gòu)面織構(gòu)“制耳制耳”HPHE熱熱壓壓燒燒結(jié)結(jié)熱熱擠擠壓壓燒燒結(jié)結(jié)對(duì)性能的影響對(duì)性能的影響利：電工硅鋼片利：電工硅鋼片熱電材料等熱電材料等弊：制耳弊：制耳3) 3) 形成位錯(cuò)胞（亞結(jié)構(gòu)）形成位錯(cuò)胞（亞結(jié)構(gòu)）金屬在大量變形之后，由于位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)和交互作金屬在大量變形之后，由于位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)和交互作用，位錯(cuò)不均勻分布，使晶粒碎化成許多位向略用，位錯(cuò)不均勻分布，使晶粒碎化成許多位向略有差異的亞晶粒。有差異的亞晶粒。亞晶粒邊界上聚集大量位錯(cuò)，而內(nèi)部的位錯(cuò)密度亞晶粒邊界上聚集大量位錯(cuò)，而內(nèi)部的位錯(cuò)密度相對(duì)低得多。相對(duì)低得多。隨著變形量的增大，產(chǎn)生的亞結(jié)構(gòu)也越細(xì)。隨著變形量的增大，產(chǎn)生的亞結(jié)構(gòu)也越細(xì)。整個(gè)晶粒內(nèi)部的位錯(cuò)密度的提高將降低材料的耐整個(gè)晶粒內(nèi)部的位錯(cuò)密度的提高將降低材料的耐腐蝕性。腐蝕性。 3) 3) 形成位錯(cuò)胞（亞結(jié)構(gòu)）形成位錯(cuò)胞（亞結(jié)構(gòu)）6. 2 冷變形對(duì)力學(xué)性能影響冷變形對(duì)力學(xué)性能影響材料在變形后，產(chǎn)生加工硬化。