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金属材料的变形及断裂
培训师介绍课程背景学习目标课程结构课堂规则为什么会有这堂课？
了解金属材料的变形过程，变形特点等金属组织结构的变化，对于金属材料成型至关重要，下面我们从金属材料的变形引入，来了解材料的微观组织结构，分析微观组织是如何影响材料的宏观性能的：
所以公司开发了这样一个课程，期望对大家有所帮助
培训师介绍课程背景学习目标课程结构课堂规则培训完成后，我们将要做到：
1.理解金属材料的变形过程；
2.分清什么是单晶体金属，什么是多晶体金属；
3.了解金属材料断裂的分类；
培训师介绍课程背景学习目标课程结构课堂规则本课程共分两大模块：
金属材料变形
金属材料断裂
培训师介绍课程背景学习目标课程结构课堂规则学习过程中，遵守以下规则：
1.请关闭移动电话或设定静音状态；
2. 上课中请勿走动、交谈、接听电话；
3. 提供真诚的反馈意见；
4. 要收获有多少，全看你投入有多深；
5. 多互动，多交流，多提问题；
6. 信奉“三开原则”：开心、开放、开悟。

一.金属材料的变形
•铸态组织往往具有晶粒粗大、组织不致密和成分偏析等缺陷，除了一部分铸件以铸态使用外，大多数金属材料都要进行各种压力加工（轧制、锻造、挤压、拉丝和冲压等），金属材料经过压力加工不仅改变了外形尺寸，而且也使内部组织和性能发生变化。

因此，探讨金属及合金的塑形变形规律具有十分重要的理论和实际意义。

1.金属的变形特性•1.1、应力应变曲线
2. 真应力-真应变曲线
3. 单晶体的塑形变形3.1滑移
•金属塑性的好坏，除与滑移系数量多少有关以外，还与滑移面上原子的
排列密排程度和滑移方向上密排程度有关，滑移时位错移动的阻力（Peierls-Nabarro）:
•τP-N = 2Gexp(–2πw/b)/(1–ν),
•式中w=a/(1–ν)称为位错宽度；a–滑移面面间距； b–滑移方向上原子间距；ν–为波松比。

•显然a ↑、b↓→ τP-N ↓→易滑移
•a ↑→密排面； b↓→密排方向。

•α‒Fe由于滑移面上原子密排程度不如fcc金属，故其滑移面间距较小，塑性不如fcc的Cu、Al等。

•滑移的临界分切应力
3.2孪生
•塑性变形的另一种重要方式是孪生。

•当晶体在切应力的作用下发生孪生变形时，晶体的一部分沿一定的晶面（孪晶面或孪生面）和一定的晶向（孪生方向）相对于另一部分晶体作均匀地切变，在切变区域内，与孪晶面平行的每层原子的切变量与它距孪晶面的距离成正比，并且，不是原子间距的整数倍，变形与未变形部分的晶体以孪晶面为分界面构成了镜面对称的位相关系。

通常把对称的两部分晶体称为孪晶，而将形成孪晶的过程称为孪生。

4. 多晶体的塑形变形•4.1多晶体的塑形变形过程
5. 合金的塑形变形
•5.1 单相固溶体的塑形变形
•单相固溶体的组织与多晶体的纯金属相似，因而其塑形变形过程也基本相同。

但由于固溶体中存在溶质原子，使得强度、硬度提高，而塑性、韧性下降，这种现象称为固溶强化。

•强化规律：
•溶质元素↑→强化↑；原子半径差↑→强化↑；
•间隙固溶体的强化作用大于置换固溶体；
•原子价电子数差↑→强化↑。

6. 塑性变形对金属性能的影响•6.1 加工硬化
•6.2 塑性变形对其它性能的影响
7. 残余应力
二. 金属的断裂
•1. 断裂分类
•从工程实际分类
•（1）宏观塑性断裂
•断裂前产生宏观大范围的塑性变形，又称为塑断或韧断。

•（2）宏观脆断
•宏观来看断裂前不产生塑性变形，又称为脆断或低应力断裂。

•2. 按断裂微观机制分类
•（1）剪切断裂
•在切应力作用下，金属沿着滑移面滑移造成分离而断裂。

•（2）微孔聚集型断裂
•在某些夹杂物或第二相质点处形成显微孔洞，随后不断长大，最终导致断裂。

•3. 按裂纹扩展路径分类•（1）穿晶断裂
•裂纹穿过晶粒内部扩展。

•（2）沿晶断裂
•裂纹沿晶界扩展。

•4. 根据断裂面的取向分类
•根据断口的宏观取向与最大正应力的交角分类如下：
•（1）正断型断裂
•宏观断面与最大正应力相垂直。

•（2）切断型断裂
•切断型断裂的宏观断面与最大切应力方向一致，而与最大正应力呈45°角。

5. 微孔聚集型断裂
•断裂过程
•微孔的形成→微孔的长大→断裂。

•断口微观特征
•断口由大量凹坑组成，称为韧窝。

6. 沿晶断裂
•断裂过程
•裂纹沿着晶界扩展。

•断口特征
•典型的120°冰糖状断口。

7. 影响材料断裂的基本因素
•7.1 裂纹和应力状态的影响
•对于大量脆性断裂的调查表明，是由于材料中存在小裂纹和缺陷引起的。

•7.2 其它影响因素
•环境介质对于断裂有很大影响，某些金属和合金在腐蚀介质和拉应力同时存在条件下，产生应力腐蚀断裂。

•金属材料经过酸洗、电镀后，产生氢脆断裂。

•变形速度等对于断裂也有影响：
•V变形↑→塑性↓
8. 断裂韧性及其应用
•在外力作用下，材料中的裂纹扩展方式有三种类型，第一种为张开型（拉应力），第二种为画开型（剪切应力），第三种为撕开型（剪应力）。

其中第一种是工程中最常见的，也是这危险的，下面予以分析。

谢 谢！。