金属的塑性变形对组织性能的影响课件.ppt
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- 金属 塑性变形 组织 性能 影响 课件
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1、1学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响一、了解塑性变形的本质,单晶体金属塑性变一、了解塑性变形的本质,单晶体金属塑性变形的主要形状;形的主要形状;二、了解压力加工对金属组织与性能的影响;二、了解压力加工对金属组织与性能的影响;三、了解冷加工和热加工的区别;三、了解冷加工和热加工的区别;四、了解断裂的方式和原因。四、了解断裂的方式和原因。2学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响塑性变形的定义塑性变形的定义 金属或合金在外力作用下,都能或多或少地发生变形,去除外力后,永远残留的那部分变形叫塑性变形塑性变形
2、。塑性变形对使用性能和加工性能的影响:塑性变形对使用性能和加工性能的影响: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。3学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1第一节第一节 金属的塑性变形金属的塑性变形1、单晶体的塑性变形、单晶体的塑性变形2、多晶体的塑性变形、多晶体的塑性变形3、合金的塑性变形、合金的塑性变形4学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境三:金属的
3、塑性变形对组织性能的影响 3.1塑性加工包括锻造、轧制、塑性加工包括锻造、轧制、挤压、拉拔、冲压等方法。挤压、拉拔、冲压等方法。5学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1滑移滑移晶体在切应力的作用下,晶体的一部分沿一定的晶晶体在切应力的作用下,晶体的一部分沿一定的晶面面(滑移面滑移面)上的一定方向上的一定方向(滑移方向滑移方向)相对于另一部相对于另一部分发生滑动叫分发生滑动叫滑移滑移。一、单晶体的塑性变形一、单晶体的塑性变形 单晶体的塑性变形基本方式:单晶体的塑性变形基本方式:滑移、孪生滑移、孪生 1.1.滑移滑移 6学习情境三:金属的塑性变
4、形对组织性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1滑移特征滑移特征(1)(1)滑移是在切应力作用下发生的:滑移是在切应力作用下发生的:当切应力超过弹当切应力超过弹性极限,晶体上下部分产生相对滑移。当应力足够大,性极限,晶体上下部分产生相对滑移。当应力足够大,晶体就会发生断裂。晶体就会发生断裂。7学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1(2).(2).滑移的结果是使滑移的结果是使晶体表面形成台阶,晶体表面形成台阶,产生滑移线和滑移带。产生滑移线和滑移带。8学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组
5、织性能的影响 3.1滑移面、滑移方向:晶体中易发生滑移的晶面和晶向分别称为滑移面、滑移方向:晶体中易发生滑移的晶面和晶向分别称为。2 2、滑移面、滑移方向和滑移系、滑移面、滑移方向和滑移系晶体滑移大多优先发生在原子密度最大的晶面上;晶体滑移大多优先发生在原子密度最大的晶面上;滑移系越多,金属发生滑移的可能性越大,塑性就越好;滑移系越多,金属发生滑移的可能性越大,塑性就越好;滑移方向对滑移所起的作用比滑移面作用大;滑移方向对滑移所起的作用比滑移面作用大;面心立方晶格金属比体心立方晶格金属的塑性更好;面心立方晶格金属比体心立方晶格金属的塑性更好;9学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境
6、三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1塑性对比:面心立方塑性对比:面心立方体心立方体心立方密排六方密排六方金属三种常见晶格的滑移系金属三种常见晶格的滑移系 1 13=3 3=3 4 43=12 3=12 6 62=122=12滑移系滑移系 3 3个个 3 3个个 2 2个个 每个滑移面上每个滑移面上的滑移方向的滑移方向00010001 1 1个个111111 4 4个个110110 6 6个个滑移面滑移面 密排六方晶格密排六方晶格 面心立方晶格面心立方晶格体心立方晶格体心立方晶格 晶晶 格格 10学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1课
7、堂思考题课堂思考题1 1、滑移是在(、滑移是在()的作用下发生的。)的作用下发生的。2 2、常温下金属塑性变形的主要方式有()和、常温下金属塑性变形的主要方式有()和()。()。3 3、体心立方晶格和面心立方晶格,哪种的塑、体心立方晶格和面心立方晶格,哪种的塑性好一些?性好一些?11学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.13.3.孪生变形孪生变形在切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分沿一定在切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面晶面(孪生面孪生面)和晶向和晶向(孪生方向孪生方向)发生切变的变形过程发生切变的变形过程发发生切变后位向
8、改变的一部分晶体称为生切变后位向改变的一部分晶体称为孪晶孪晶;孪晶与未变形部分晶体原子分布对称。孪晶与未变形部分晶体原子分布对称。12学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1孪生变形过程示意图孪生变形过程示意图13学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1 孪生所需的临界切应力比滑移的大得多,孪孪生所需的临界切应力比滑移的大得多,孪生只在滑移很难进行的情况下才发生;生只在滑移很难进行的情况下才发生;滑移系较少的密排六方晶格金属如镁、锌、滑移系较少的密排六方晶格金属如镁、锌、镉等镉等,容易发生孪
9、生;容易发生孪生;体心立方晶格金属(如铁)在低温或受冲击体心立方晶格金属(如铁)在低温或受冲击时才发生孪生。时才发生孪生。孪生变形的特征:孪生变形的特征:14学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1 晶格取向:滑移前后晶格方向不变,孪生后晶格方晶格取向:滑移前后晶格方向不变,孪生后晶格方向发生变化;向发生变化;发生条件:孪生所需的临界切应力比滑移的大得多,发生条件:孪生所需的临界切应力比滑移的大得多,孪生只在滑移很难进行的情况下才发生。孪生只在滑移很难进行的情况下才发生。滑移与孪生的区别:滑移与孪生的区别:15学习情境三:金属的塑性变形对组织
10、性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1 二、多晶体的塑性变形 工程上使用的金属绝大部分是多晶体;工程上使用的金属绝大部分是多晶体;多晶体中每个晶粒的变形基本方式与单晶体相同;多晶体中每个晶粒的变形基本方式与单晶体相同;多晶体材料中,各个多晶体材料中,各个晶粒位向不同晶粒位向不同,存在许多晶界存在许多晶界,变形要复,变形要复杂得多。杂得多。1.1.晶界的影响晶界的影响 晶界上原子排列不很规则晶界上原子排列不很规则,阻碍位错的阻碍位错的运动运动,使变形抗力增大;使变形抗力增大;金属晶粒越细,晶界越多,变形抗力越金属晶粒越细,晶界越多,变形抗力越大,金属的强度和塑性就越大;大,
11、金属的强度和塑性就越大;提示提示:细晶强化是金属的一种很重要的强韧化手段。细晶强化是金属的一种很重要的强韧化手段。16学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1 2.2.变形的不均匀性变形的不均匀性晶粒的位向不同,变形有先后;晶粒的位向不同,变形有先后;随着外力的增加,滑移是分批逐次进行的。应力分随着外力的增加,滑移是分批逐次进行的。应力分布有变化,造成不均匀变形。布有变化,造成不均匀变形。17学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1 三、合金的塑性变形 合金的组成相为固溶体时,溶质原子会造合
12、金的组成相为固溶体时,溶质原子会造成晶格畸变,增加滑移抗力,产生固溶强化,成晶格畸变,增加滑移抗力,产生固溶强化,塑性变形能力降低。塑性变形能力降低。溶质原子常常分布在溶质原子常常分布在位错附近,降低了位错附位错附近,降低了位错附近的晶格畸变,使位错易近的晶格畸变,使位错易动性减小,形变抗力增加,动性减小,形变抗力增加,强度升高。强度升高。18学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1课堂思考题课堂思考题1 1、孪生是在(、孪生是在()的作用下发生的。)的作用下发生的。2 2、晶体滑移优先发生在原子密度()的面上。、晶体滑移优先发生在原子密度(
13、)的面上。3 3、孪生变形之后,晶格方向()变化。、孪生变形之后,晶格方向()变化。4 4、为什么晶粒越细,材料的塑性、强度越好?、为什么晶粒越细,材料的塑性、强度越好?19学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.2第二节第二节 压力加工对金属组织与性能的影响压力加工对金属组织与性能的影响20学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.2一、冷塑性变形对金属组织和性能的影响一、冷塑性变形对金属组织和性能的影响 1.1.金属组织的变化金属组织的变化(1 1)晶粒发生变形)晶粒发生变形 晶粒沿形变方向被
14、拉长或压扁;晶粒沿形变方向被拉长或压扁;变形量很大时变形量很大时,晶粒变成细条状晶粒变成细条状(拉伸时拉伸时),),金属中的夹杂物金属中的夹杂物也被拉长也被拉长,形成形成纤维组织纤维组织。变形前变形前变形后变形后21学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1塑性变形中的组织变化75变形变形细条状纤维细条状纤维组织组织50变形变形拉长或压拉长或压扁的晶粒扁的晶粒25变形变形滑移线滑移线未变形未变形原始晶粒原始晶粒22学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.2 (2 2)亚结构形成)亚结构形成 金属
15、经大的塑性变形时金属经大的塑性变形时,位错密度增大位错密度增大,大量位错堆积大量位错堆积在局部地区在局部地区,相互缠结相互缠结,形成不均匀的分布形成不均匀的分布,使晶粒分使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块化成许多位向略有不同的小晶块,产生产生亚晶粒亚晶粒。金属经变形后的亚结构金属经变形后的亚结构23学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.2 (3 3)变形织构)变形织构 金属原本是伪各向同性,但金属塑性变形到一定程金属原本是伪各向同性,但金属塑性变形到一定程度时度时,由于晶粒发生转动由于晶粒发生转动,使各晶粒的位向趋近于一使各晶粒的位向趋近于
16、一致致,导致各向异性的产生,这种有序化的结构叫做导致各向异性的产生,这种有序化的结构叫做变形变形织构织构。按照产品外形,变形织构可分为:按照产品外形,变形织构可分为:丝织构和板织构丝织构和板织构24学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响学习情境三:金属的塑性变形对组织性能的影响 3.2形变织构示意图形变织构示意图 丝织构丝织构 各晶粒的一定晶向平行于拉拔方向。低碳钢各晶粒的一定晶向平行于拉拔方向。低碳钢经大变形量冷拔后经大变形量冷拔后,其(其(100100)平行于拔丝方向)平行于拔丝方向;板织构板织构 各晶粒的一定晶面和晶向平行于轧制方向。各晶粒的一定晶面和晶向平行于轧制方向。低碳钢的板织
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