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1、圖圖21 低碳鋼的拉伸曲線低碳鋼的拉伸曲線一、一、金屬變形的三個階段金屬變形的三個階段1.彈性變形階段彈性變形階段(oa段段)1.當應力當應力 e時發(fā)生彈性變形。時發(fā)生彈性變形。2.特點：外力去除后完全恢復原狀，特點：外力去除后完全恢復原狀，應力、應變成正比。應力、應變成正比。即即:=E E-彈性模量彈性模量,-應變應變3、塑性變形階段、塑性變形階段(cd段段)1.當應力當應力 s b 時發(fā)生顯著但均勻的塑性變形。時發(fā)生顯著但均勻的塑性變形。2.特點：外力去除后部分復原，保留一部分加工硬化。特點：外力去除后部分復原，保留一部分加工硬化。2、屈服階段、屈服階段(abc段段)金屬開始顯著的塑性變形
2、，除去外力，試金屬開始顯著的塑性變形，除去外力，試樣不能恢復原尺寸。樣不能恢復原尺寸。材料的力學性能主要包括強度、塑性、硬度、韌性、抗疲勞性和耐磨性等。當當 k 后，試樣發(fā)生后，試樣發(fā)生“頸縮頸縮”，再一分為二，發(fā)生斷裂。，再一分為二，發(fā)生斷裂。4、斷裂階段、斷裂階段(dk段段)O OA AP PL LL LO Oe ee eA AP Po oS Ss sA AP P0 0b bb bA AP P 條件屈服強度2.0%1000 0O O1 1L LL LL L%100O O1 1O OA AA AA Ao ok kk kS SA Ak=mg(H1-H2)，沖擊功；，沖擊功；S0缺口橫截面積缺口
3、橫截面積)(MPaAFHB 強度、塑形，與脆性相對圖圖2-2 滑移變形示意圖滑移變形示意圖3.滑移帶和滑移系滑移帶和滑移系圖圖2-3 鋼中的滑移帶及滑移線示意圖鋼中的滑移帶及滑移線示意圖1 11 14.晶體滑移的本質(zhì)是位錯的運動晶體滑移的本質(zhì)是位錯的運動。圖圖2-4 孿生變形示意圖孿生變形示意圖1 1、相鄰晶粒的阻礙、相鄰晶粒的阻礙：多晶體中，晶界兩側(cè)晶粒的位向不同，多晶體中，晶界兩側(cè)晶粒的位向不同，晶體的滑移即位錯的滑移不能越過晶界。晶體的滑移即位錯的滑移不能越過晶界。2 2、相鄰晶粒的協(xié)調(diào)：、相鄰晶粒的協(xié)調(diào)：每個晶粒都處于其它晶粒的包圍之中，每個晶粒都處于其它晶粒的包圍之中，為了保持材料的
4、連續(xù)性，一個處于為了保持材料的連續(xù)性，一個處于有利位向有利位向的的易變形易變形晶粒變形晶粒變形時，相鄰晶粒必須同時進行相應的協(xié)調(diào)變形時，相鄰晶粒必須同時進行相應的協(xié)調(diào)變形。二、晶粒大小的影響：二、晶粒大小的影響：三、多晶體的塑性變形過程三、多晶體的塑性變形過程圖圖26 多晶體變形的竹節(jié)狀示意圖多晶體變形的竹節(jié)狀示意圖 圖圖2-11 變形前后晶粒形狀示意圖變形前后晶粒形狀示意圖圖圖2-12 低碳鋼低碳鋼50%變形后的纖維組織變形后的纖維組織 2.形變亞結(jié)構(gòu)形成形變亞結(jié)構(gòu)形成 金屬變形后的亞結(jié)構(gòu)金屬變形后的亞結(jié)構(gòu)AuAuNiNi合金的亞晶合金的亞晶 晶面和晶向平行于軋制方向晶面和晶向平行于軋制方向
5、晶向平行于拉拔方向晶向平行于拉拔方向圖2-10 低碳鋼的加工硬化現(xiàn)象 加工硬化有利于金屬進行均勻變形有利于金屬進行均勻變形，因為金屬已變形部分得到強化時，繼續(xù)的變形將主要在未變形部分中發(fā)展。第三，它可保證保證金屬零件和構(gòu)件的工作安全性工作安全性，因為金屬具有較好的變形強化能力，能防止短時超載引起的突然斷裂。加工硬化機理、增加及減少位錯對強度的增強作用加工硬化機理、增加及減少位錯對強度的增強作用 擇優(yōu)取向的制耳現(xiàn)象擇優(yōu)取向的制耳現(xiàn)象 4.殘余內(nèi)應力殘余內(nèi)應力 退火可消除或降低內(nèi)應力退火可消除或降低內(nèi)應力1）當變形度很小時當變形度很小時,由于金屬的晶格畸變很小，不足以引起再結(jié)晶，故晶粒度仍保持原樣
6、。2）當變形度在當變形度在210%范圍內(nèi)時范圍內(nèi)時，再結(jié)晶后的晶粒度比較粗大。因為這時金屬中僅有僅有部分晶粒發(fā)生變形，部分晶粒發(fā)生變形，再結(jié)晶時的生核數(shù)目很少，從而得到粗大晶粒。這個變形量稱臨臨界變形度，界變形度，生產(chǎn)中應盡量避免這一范圍的加工變形，以免形成粗大晶粒而降低性能。變形度與再結(jié)晶晶粒度的關(guān)系變形度與再結(jié)晶晶粒度的關(guān)系 圖圖216 純鐵的變形度與再結(jié)晶晶粒度的關(guān)系純鐵的變形度與再結(jié)晶晶粒度的關(guān)系 3）當變形大于臨大于臨界變形度界變形度之后，隨著變形度的增加，變形便愈趨于均勻，再結(jié)晶時的生核率便愈大，再結(jié)晶后的晶粒度便會愈細愈均勻。圖圖217 冷變形金屬加熱時組織及性能變化冷變形金屬加熱時組織及性能變化晶粒長大階段示意圖晶粒長大階段示意圖“二次再結(jié)晶二次再結(jié)晶”
機械工程材料 第章 金屬的塑性變形與再結(jié)晶 - 河北工業(yè)大學
