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特点：晶体结构类型并未改变 。 滑移的组织形态：光镜下：滑移带（无重现性）。
电境下：滑移线。 显微组织特点：抛光后可能看不见。 2 滑移系 滑移是沿着特定的晶面 和 晶向进行的。
滑移面 （密排面） 滑移方向（密排方向） 滑移系：一个滑移面和其上的一个滑移方向组成一个 滑移系
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每一个滑移系表示晶体进 行滑移时可能采取的一个 空间方向。滑移过程可能 采取的空间取向越多，塑 性越好
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2 加工硬化的作用 1）强化金属的一种方法，对一些不能用热处理强化 （固态下无相变）的材料尤为重要。 2）加工硬化使塑性变形能够均匀地分布于整个工件， 不致集中在某些局部区域而引起破裂。 3）加工硬化还可以提高零件或构件在使用中的安全 性。 4）加工硬化使金属在冷加工过程中，变形抗力会不 断增加，增加动力及设备消耗。
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第三节 多晶体的塑性变形
多晶体塑性变形的基本方式也是滑移和孪生。 一、晶粒取向的影响 1 变形过程 位错在晶界塞积——应力集中——相邻晶粒位错源开 动——相邻晶粒变形——塑变
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2 晶粒之间变形的协调性 （1）原因：各晶粒之间变形具有非同时性。 （2）要求：各晶粒之间变形相互协调。（独立变
形会导致晶体分裂） （3）条件：独立滑移系5个。（保证晶粒形状的
单相合金的强化：加入第二相形成多相合金。 第二相可通过相变热处理（沉淀强化，时效强化）或 粉末冶金方法（弥散强化）获得 多相合金根据第二相粒子的尺寸大小分类
多相合金
聚合型
第二相的尺寸与基体晶 粒尺寸属同一数量级
弥散型
第二相很细小，且弥散分
布于基体晶粒内
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1 聚合型两相合金的变形 性能按下列方法估计
滑移系的特点：
1）滑移面总是晶体的密排面，而滑移方向也总是密排 方向。
2）每一种晶格类型的金属都具有特定的滑移系。滑移 系的多少在一定程度上决定了金属塑性的好坏。
滑移系的个数:(滑移面个数）×（每个面上所具有的
滑移方向的个数）。
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➢ 在其他条件相同时，金属塑性的好坏不只取决于滑 移系的多少，还与滑移面原子密排程度及滑移方向 的数目等因素有关
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3 第三类残余应力（sⅢ）： 点阵畸变:由位错、空位等引起。80-90%。 作用：使金属处于热力学不稳定状态，是“回复和 再结晶”的驱动力
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四 塑性变形对性能的影响 1 应变硬化（加工硬化） 定义：冷变形金属随着塑性变形量的增加，金属的强度、 硬度升高，塑性、韧性下降，这种现象称为加工硬化， 也称形变强化。
1
典型的应力应变－曲线
2
二 真实应力应变曲线 真实应力应是瞬时载荷P与瞬时面积F之比 真应变e应是瞬时伸长量除以瞬时长度，即
S P F
e de l dl ln l ln(l )
l l0
l0
均匀塑性变形阶段的真应力-真 应变曲线，称为流变曲线，它们 之间的关系如下：
S ken
n值越大，变形时的强化效果越明
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变形部分与未变形部分以孪晶面为准，构成镜面对称， 形成孪晶。孪晶在显微镜下呈带状或透镜状。 2 孪生变形的特点
1）孪生使一部分晶体发生了均匀的切变，而滑移是 不均匀的，只集中在一些滑移面上进行。 2）孪生后晶体变形部分与未变形部分成镜面对称关 系，位向发生变化。
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3）孪生比滑移的临界分切应力高，萌发于滑移受阻 因其的局部应力集中区。
第六章 塑性变形
第一节 金属的应力应变曲线
一 工程应力应变曲线 拉伸试验基本过程：将GB6397-86制作的标准试样 （长试样l＝10d和短试样l=5d）放在拉伸试验机上缓 慢拉伸，试样在载荷P下缓慢伸长，直至断裂.。通过 拉伸试验，拉伸试验机记录和绘制出载荷P和伸长量 △l=l-l0 的关系曲线称之为拉伸图。最后在拉伸图的 基础上得到工程应力－应变曲线。
显
3
本章介绍的内容：由简单到复杂
单晶体塑 性变形
多晶体塑 性变形
单相
多相
合金塑性 变形
机理
塑性变形组织 及性能
4
第二节 单晶体的塑性变形
常温下塑性变形的主要方式：滑移、孪生、扭折。 一、滑移 1 滑移现象 定义：在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部 分沿着一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）产 生相对位移。
P在滑移方向的分切应力为
P cos A/ cos
P cos cos
A
o
cos cos
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当s＝ ss，外加应力等于屈服强度时： 宏观上：晶体出现塑性变形。 微观上：晶体开始滑移。此时滑移方向上的分切应力 达到临界值，称为临界分切应力。 tk：在滑移面上沿滑移方面开始滑移的最小分切应力。
k sm m cos cos
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第五节 冷变形金属的组织与性能
一、对显微组织的影响 1 形成纤维组织 塑性变形量很大时，各晶粒已不能分辨而成为一片如 纤维状的条纹，称为纤维组织 1）晶粒拉长;2）杂质呈细带状或链状分布。
纤维组织具有明显的各向异性，纵向的强度和塑性高 于横向。
2 形成大量亚结构
即形成变形亚晶
亚晶粒是加工硬化
的原因之一
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多滑移
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交滑移
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交滑移和多滑移的区别： 发生多滑移时会出现几组交叉的滑移带；发生交滑移 时会出现曲折或波纹状的滑移带。 交滑移必须是纯螺型位错，因其滑移面不受限制。可 以同时进行共向滑移。 6 滑移的位错机制 位错线看作是晶体中已滑移区域和未滑移区域的分界。
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二 孪生 1 孪生现象 在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一 定的晶面和晶向发生均匀切变并形成晶体取向的镜面 对称关系。
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3 加工硬化曲线 1）典型的单晶体加工硬化曲线 第Ⅰ阶段 ：易滑移阶段 特点：此阶段接近于直线，其斜率很小。 第Ⅱ阶段：线性硬化阶段。 特点：应力急剧增加，呈直线，斜率几乎恒定且最大 值。 第Ⅲ阶段：抛物线硬化阶段。 特点：硬化曲线呈抛物线状。
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2）解释：位错的运动
易滑移阶段:应力低，少量的软取向滑移系开动位错受 阻碍少，易运动。流变较大。
Mg,Zn,Ti
Mg,Zr,Ti Mg,Ti
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3 临界分切应力
滑移是在切应力作用下发生的
滑移发生的力学条件：滑移系是否发生滑动，决定于 沿此滑移系的分切应力的大小，当分切应力达到某一 临界值时，滑移才能发生。
力学模型： 设：
轴向拉力P，拉伸轴与滑移面法向ON及滑移 方向OT的夹角分别为φ和 λ 。 则：P在滑移方向的分力为Pcos λ 滑移面的面积为A/cos φ
晶体结构 面心立方
体心立方
滑移面 {111}×4 {110}×6 {121}×12 {123}×24 {0001}×1
{1010} {1011}
滑移方向 <110>×3
×2 <111> ×1
×1 ×3
<1120>
滑移系数目 12 12 12 24
3
3 6
常见金属 Cu,Al,Ni,Au
Fe,W,Mo Fe,W Fe
4 滑移时晶体的转动 1）位向和晶面的变化 滑移过程中，滑移面和滑移方向的转动必然导致取向 因子的改变。 2）取向因子的变化 几何硬化 几何软化
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5 多滑移 1）单滑移：只有一组滑移系处于最有利的取向（m最 大）时，分切应力最大，便进行单系滑移。 2）多滑移：在多个（>2）滑移系上同时或交替进行的 滑移。 发生多滑移时会出现几组交叉的滑移带。 3）交滑移 交滑移：晶体在两个或多个不同滑移面上 沿同一滑移方向进行的滑移。
自由变化
多晶体变形协调性：多晶体的每个晶粒都处于其他晶 粒的包围之中，其变形必须与周围的晶粒相互协调配 合。
结果：多晶体的塑性变形较单晶体困难，其屈服应力 也高于单晶体。
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二、晶界的影响
1多晶体变形的现象
2晶粒大小与性能的关系
晶粒越细，强度越高，塑性韧 性越好。
1）对强度的影响－细晶强化
霍尔－配奇公式: HALL-PETCH公式
吕德斯带扩展：应力降到下屈服点， 吕德斯带沿试样长度方向扩展开来， 此即屈服延伸阶段。当屈服扩展到整 个试样标距范围时，屈服延伸阶段即 告结束。
吕德斯带危害：因屈服延伸区的不均
匀变形（吕德斯带）使工件表面粗糙
不同。
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2 应变时效 原因：柯氏气团的存在、破坏和重新形成。
低碳钢时效图
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三 多相合金的塑性变形
ss=s0+kd-1/2
2）对塑性、韧性的影响
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第四节 合金的塑性变形
提高强度的另一方法是合金化。合金塑性变形的基本 方式仍是滑移和孪生，但因组织、结构的变化，塑性 变形各有特点。 一、固溶体的塑性变形 1 固溶强化现象 影响因素： 1）熔质原子不同， 强化效果不同
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2）熔质原子浓度提高，强化作用越大，但不保持线性 关系，低浓度时强化效应更为显著。
1）两相都具有较好的塑性，合金的变形阻力决定于
两相的体积分数。 11 2 2
2）软基体＋硬第二相合金的性能除与两相的相对含 量有关外，在很大程度上取决于脆性相的形状和分布。 ➢第二相网状分布于晶界（二次渗碳体）,易沿晶脆断； 原因：因塑性相晶粒被脆性相包围分割，少量塑变即 脆断
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两相呈层片状分布（珠光体）； 特点：变形主要集中在基体相中，位错的移动被限制 在很短的距离内，增加了继续变形的阻力，使其强度 提高。 片层间距越小，其强度越高 ➢第二相呈颗粒状分布（球状渗碳体）。 强度降低，塑性、韧性得到改善
3）熔质原子与基体金属的原子尺寸相差越大，强化作 用也越大。 4）形成间隙固熔体的熔质元素比形成置换固熔体的熔 质元素的强化作用大。 5）熔质原子与基体金属的价电子数相差越大，则固熔 强化作用越强。