第三節(jié)多晶體金屬的塑性變形

1、第三節(jié) 多晶體金屬的塑性變形,本質(zhì)上，與單晶體無區(qū)別。實(shí)際上，存在晶界及晶粒之間的位向差，變形過程復(fù)雜，變形抗力高的多。一、晶粒取向的影響多晶體相鄰晶粒位向不同，導(dǎo)致多晶體金屬塑性變形有以下兩個(gè)特點(diǎn)：各晶粒變形的不同時(shí)性；各晶粒變形的相互協(xié)調(diào)性。,各晶粒變形的不同時(shí)性,軟取向的晶粒，首先開始滑移；周圍晶粒位向不同，滑移系取向不同，運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)不能越過晶界，在晶界處產(chǎn)生位錯(cuò)塞積。,位錯(cuò)塞積造成很高的應(yīng)力集中，使相鄰晶粒中某

2、些滑移系開動(dòng)，使應(yīng)力集中松弛，變形從一個(gè)晶粒傳向另一個(gè)晶粒。隨著變形，各晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，原軟取向→硬取向，而停止滑移，同時(shí)原硬取向→軟取向，而發(fā)生滑移。隨外力的持續(xù)，多晶體金屬中的晶粒分批地、逐步地發(fā)生塑性變形。,,各晶粒變形的相互協(xié)調(diào)性,多晶體的每個(gè)晶粒都處于其他晶粒的包圍之中。要保持晶粒之間的結(jié)合和整個(gè)晶體的連續(xù)性，其變形必須與周圍的晶粒相互協(xié)調(diào)，就使多晶體的塑性變形較單晶體困難，其屈服應(yīng)力也高于單晶體。,獨(dú)立滑移系,多晶

3、體塑性變形時(shí)，要求晶粒至少能在5個(gè)獨(dú)立的滑移系上進(jìn)行滑移，才能使各晶粒間的變形得到很好的協(xié)調(diào)。獨(dú)立滑移系：指它所產(chǎn)生的晶體形狀改變是不能借別的滑移系組合作用而同樣得到。任何變形都可用6個(gè)應(yīng)變分量來表示。由于塑性變形時(shí)體積不變，只有5個(gè)獨(dú)立的應(yīng)變分量。獨(dú)立的應(yīng)變分量由一個(gè)獨(dú)立的滑移系來產(chǎn)生，需要5個(gè)獨(dú)立滑移系產(chǎn)生5個(gè)獨(dú)立應(yīng)變分量，以保證晶粒間變形的協(xié)調(diào)和晶體的連續(xù)。,面心立方和體心立方金屬滑移系多，能滿足，有較好的塑性。而密排六方

4、金屬滑移系少，晶粒間的應(yīng)變協(xié)調(diào)性差。密排六方單晶體處于軟取向時(shí)，應(yīng)變可達(dá)100% ~200%，但多晶體塑性都很差，強(qiáng)度則較高。,二、晶界（晶粒大?。┑挠绊?雙晶粒試樣變形后，晶界處呈竹節(jié)狀。晶界附近滑移受阻，變形量較小。晶界阻礙位錯(cuò)的通過，即晶界對(duì)塑性變形起阻礙作用。 多晶體的強(qiáng)度隨晶粒細(xì)化而提高。細(xì)晶強(qiáng)化：用細(xì)化晶粒來提高材料強(qiáng)度的方法。細(xì)晶強(qiáng)化本質(zhì)：晶界提高了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，晶界越多，即晶粒越細(xì)，材料的強(qiáng)度越高。,屈服強(qiáng)

5、度與晶粒直徑的關(guān)系,屈服強(qiáng)度與晶粒直徑間符合霍爾-配奇(Hall-Petch)公式，即：σs=σ0+kd-1/2σ0-常數(shù)，大體相當(dāng)單晶的σs ；k-晶界對(duì)強(qiáng)度影響的常數(shù)，與晶界結(jié)構(gòu)有關(guān)；d-多晶體的平均晶粒直徑。材料的屈服強(qiáng)度與亞晶尺寸也符合這一公式。,低碳鋼的屈服強(qiáng)度與晶粒大小的關(guān)系,,,細(xì)晶強(qiáng)化也提高塑性和韌性,提高塑性的原因：晶粒越細(xì)，晶粒數(shù)目越多，在同樣變形量下，變形較均勻，且每個(gè)晶粒中塞積的位錯(cuò)少，因應(yīng)力集中引起

6、開裂的機(jī)會(huì)少，推遲了裂紋的形成和發(fā)展，使金屬在斷裂之前可得到較大的塑性變形量，提高了金屬的塑性。提高韌性的原因：細(xì)晶粒金屬中，應(yīng)力集中小，晶界曲折多，裂紋不易萌生，也不易傳播，在斷裂過程中吸收能量更多，韌性較高。,,細(xì)化晶粒是既提高強(qiáng)度，又提高塑、韌性的唯一方法。多晶體的晶粒越細(xì)，強(qiáng)度越高，塑性、韌性也越好。細(xì)化晶粒是實(shí)際生產(chǎn)中獲得良好強(qiáng)、韌性配合的重要的強(qiáng)化方法。,,,作用在單元立方體上的應(yīng)力分量,應(yīng)變的表示方法a)正應(yīng)變；