塑性变形知识讲解
材料的塑性变形了解材料的可塑性特性
材料的塑性变形了解材料的可塑性特性材料的塑性变形是指在一定条件下，材料受到外界力作用而产生形状和尺寸的永久性改变的能力。
塑性变形是材料工程中非常重要的概念，我们需要深入了解材料的可塑性特性以便正确选择和应用材料。
本文将详细介绍材料的塑性变形和其可塑性特性。
一、材料的塑性变形概述在材料工程中，塑性变形是指在材料受到外力作用后，材料发生永久性变形的过程。
与之相对应的是弹性变形，即当外力作用消失后，材料恢复到原来的形状和尺寸。
材料的塑性变形主要表现为拉伸、压缩、弯曲、扭转等形式。
二、材料的可塑性特性1. 塑性变形能力：材料的可塑性特性主要体现在其对外力作用下发生塑性变形的能力上。
一般来说，金属材料更具有塑性变形能力，而脆性材料则相对较差。
2. 塑性变形的可逆性：与弹性变形不同，塑性变形是永久性的，即使外力作用消失，材料也无法完全恢复到原来的形状和尺寸。
这是材料可塑性特性的重要表现。
3. 塑性变形的抗性：材料的抗塑性变形能力与材料的应变硬化特性密切相关。
应变硬化是指材料在塑性变形过程中，随着变形程度的增加，抵抗进一步变形的能力也随之增强。
4. 塑性变形的本质：材料的塑性变形是由于材料的晶体结构的滑移和位错运动所致。
在外力的作用下，晶体中的位错沿着晶体结构中的特定平面和方向移动，导致材料的塑性变形。
三、材料塑性变形的影响因素1. 温度：温度对材料的塑性变形有着重要影响。
一般来说，高温下材料的塑性变形能力增强，而低温则相对减弱。
2. 应变速率：应变速率是指材料在受外力作用下形变的速率。
较高的应变速率会导致材料的变形更加集中，容易发生塑性变形。
3. 结晶度：结晶度高的材料具有较好的塑性变形能力，而非晶态材料则相对较差。
4. 化学成分和加工方式：不同化学成分的材料在受力时表现出不同的塑性特性。
此外，材料的加工方式（如冷轧、热轧等）也会对塑性变形产生影响。
四、材料塑性变形实例1. 金属材料的塑性变形：金属材料是最常见的可塑性材料，广泛应用于工程领域。
塑性变形名词解释
塑性变形名词解释塑性变形是指物质在受外力作用下发生不可逆的形变现象，其过程中原子或分子之间的排列和结构发生变化。
与弹性变形不同，塑性变形一旦发生，物质会永久性地保留其新的形状，无法恢复到原来的状态。
塑性变形广泛应用于材料科学、工程设计和制造等领域。
塑性变形的机制主要包括滑移、位错、扩散和相变等。
滑移是指晶格中的层状或面状结构在外力作用下沿着特定的晶面滑动，使晶体形成一种新的排列方式。
位错是晶格中原子位置的不连续和错位，是塑性变形的主要因素。
位错可以通过滑移、扩散或界面运动等方式发生移动，从而导致物质发生形变。
扩散是指物质中原子、离子或分子在固态中的移动，可以促使位错发生移动并引起塑性变形。
相变是一种物质由一个物态转变为另一个物态的过程，通过控制相变条件，可以实现塑性变形。
塑性变形对于材料的物理性质和力学性能具有重要影响。
塑性变形可以提高材料的延展性和塑性，降低其脆性和硬度，使其更适合于各种加工工艺。
塑性变形还可以改善材料的强度、硬度和韧性等机械性能，使之更适合于工程设计和制造。
此外，塑性变形还可以提高材料的导电性、导热性和耐腐蚀性等物理性质，扩大其应用领域。
塑性变形可以通过多种方式实现，包括热变形、冷变形、压力变形和拉力变形等。
热变形是在高温下进行的塑性变形，利用高温使材料的形变性能得以改善。
冷变形是在室温下进行的塑性变形，适用于各种类型的材料加工。
压力变形是通过在材料表面施加压力，使材料在局部区域内发生塑性变形。
拉力变形是通过对材料施加拉力，使其在延伸方向上发生塑性变形。
总之，塑性变形是物质在外力作用下发生不可逆形变的过程，其机制包括滑移、位错、扩散和相变等。
塑性变形对于材料的物理性质和力学性能具有重要影响，可以改善材料的延展性、韧性和均匀性，使之适应不同的工程需求。
塑性变形可以通过热变形、冷变形、压力变形和拉力变形等方式实现，广泛应用于材料科学、工程设计和制造等领域。
塑性成形原理知识点总结
塑性成形原理知识点总结一、塑性成形的基本原理1. 塑性成形的基本原理是通过施加外部应力使材料受力，发生形变，从而改变其形状和尺寸。
外部应力可以是拉伸、压缩、弯曲等形式，材料受到应力后发生塑性变形，达到所需的形状和尺寸。
2. 塑性成形的基本原理还包括在一定的温度条件下进行成形。
材料在一定温度范围内会发生晶粒的滑移和再结晶等变化，使材料更容易流动和变形，这对于塑性成形的效果非常重要。
3. 塑性成形的基本原理还涉及到应变硬化和材料流动等方面的知识。
应变硬化是指材料在形变过程中发生的一种增加抗力的现象，材料流动则是指材料在应力作用下发生的形变过程，通过流动来实现所需的成形效果。
二、材料在塑性成形过程中的变形规律1. 材料在塑性成形过程中会发生各种形式的变形，包括平面应变变形、轴向应变变形、弯曲应变变形、扭曲应变变形等。
不同的成形方式会引起不同形式的变形，需要根据具体情况进行分析和处理。
2. 材料在塑性成形过程中的变形还受到横向压缩和减薄等因素的影响。
横向压缩会导致材料沿其厚度方向出现侧向膨胀的现象，减薄则是指材料在成形过程中产生的减小尺寸和厚度的现象。
3. 材料在塑性成形过程中还会出现显著的硬化现象。
随着形变量的增加，材料的硬度和抗力会逐渐增加，这对于成形过程的控制和调整非常重要。
三、材料在塑性成形过程中的流变规律1. 材料在塑性成形过程中会发生流变，即在应力的作用下发生形变的过程。
材料的流变规律是指在应力条件下材料的变形规律和流动规律，这对于塑性成形技术的研究和应用非常重要。
2. 材料在塑性成形过程中还会出现应力和应变的分布不均匀、表面变形、壁厚变化等现象。
这些现象会导致成形件质量的不稳定性和变形过程的复杂性，需要进行合理的控制和调整。
3. 材料在塑性成形过程中还会受到局部热和化学变化的影响。
局部热和化学变化会影响材料的微观结构和性能，对于成形过程的控制和调整也具有重要的参考意义。
四、塑性成形的热变形和冷变形1. 塑性成形通常分为热变形和冷变形两种方式。
材料的塑性变形PPT讲稿
半原子面 （EFGH）
位错线 EF
刃位错示意图
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2.3.1 位错的基本概念（dislocation）
（2）位错的类型
a.刃位错——刃位错的产生
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2.3.1 位错的基本概念（dislocation）
（2）位错的类型
a.刃位错——几何特征
①位错线与原子滑移方向（即伯氏矢量b）相垂直； ②滑移面上部位错线周围原子受压应力作用，原子 间距小于正常晶格间距； ③滑移面下部位错线周围原子受张应力作用，原子 间距大于正常晶格间距。
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2.3 晶格缺陷——位错
2.3.1 位错的基本概念（dislocation）
（2）位错的类型
基本类型
刃位错（edge dislocation）， l⊥ b 螺位错（screw dislocation）， l∥ b
混合位错
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2.3.1 位错的基本概念（dislocation）
（2）位错的类型
21
2.3.1 位错的基本概念（dislocation）
（2）位错的类型
a.刃位错——表示符号
如果半个原子面在滑移面上方，称为正刃位错，以符 号“⊥”表示；反之称为负刃位错，以符号“┬”表示。 符号中水平线代表滑移面，垂直线代表半个原子面。
正刃位错
负刃位错
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（2）位错的类型
b.螺位错——螺位错的产生
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2.3.1 位错的基本概念（dislocation）
（2）位错的类型
b.螺位错——螺位错的产生
位 错 线 E F
螺位错形成示意图
m≈
G 2π
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2.2 理想晶体的强度
为什么完整晶体理论屈服强度和实验测定的屈服强度差异 大？
混凝土的塑性变形及其原理
混凝土的塑性变形及其原理一、前言混凝土是一种广泛使用的建筑材料，其力学性质的研究和理解对于工程设计和结构的安全性至关重要。
在混凝土的使用过程中，其塑性变形是一种非常重要的现象，本文将对混凝土的塑性变形及其原理进行详细的探讨。
二、混凝土的塑性变形概述混凝土的塑性变形是指混凝土在受到外部载荷的作用下，可以发生的一种比较持久的变形。
这种变形不随载荷的变化而立即消失，而是在载荷作用消失后仍然存在。
混凝土的塑性变形通常包括两种类型：瞬时塑性变形和延性塑性变形。
1.瞬时塑性变形瞬时塑性变形是指混凝土在受到载荷作用后，会出现一种瞬时的变形，该变形主要是由于混凝土内部的微观结构发生变化所引起的。
这种变形一般不会引起混凝土的破坏，但会对混凝土的力学性能产生影响。
瞬时塑性变形的主要表现形式包括混凝土的收缩变形、膨胀变形和弹性变形等。
2.延性塑性变形延性塑性变形是指混凝土在受到外部载荷的作用下，会出现一种比较持久的变形。
这种变形一般会引起混凝土的破坏，但在混凝土受到适当的控制时，可以发挥出其优异的性能。
延性塑性变形的主要表现形式包括混凝土的塑性流变变形、裂缝扩展和拉伸变形等。
三、混凝土的塑性变形机理混凝土的塑性变形机理是由混凝土内部的微观结构发生变化所引起的。
在混凝土内部，水泥胶体和骨料之间的界面存在一定的摩擦力，当混凝土受到外部载荷的作用时，这种摩擦力会随着混凝土内部的应力分布而发生变化，从而导致混凝土的塑性变形。
混凝土的塑性变形主要包括以下几个方面：1.水泥胶体的变形水泥胶体在混凝土内部起着连接骨料的作用，当混凝土受到外部载荷的作用时，水泥胶体会发生变形，从而导致混凝土的塑性变形。
水泥胶体的变形主要包括拉伸和压缩两种形式，在混凝土中，水泥胶体的拉伸变形通常是由于混凝土受到拉伸载荷作用，而水泥胶体的压缩变形则是由于混凝土受到压缩载荷作用。
2.骨料的变形骨料是混凝土中的主要组成部分，其变形对混凝土的塑性变形也有一定的影响。
教学课件PPT塑性变形及其性能指标
3、溶质元素 4、第二相：
5、温度 6、应变速率与应力状态
四、应变硬化(形变强化)
0、定义： 随着变形量的增大，形变应力提高的现象。
四、应变硬化(形变强化)
1、应变硬化机理： (1)金属材料： ①多系滑移： 位错交互作用→形成割阶、位错锁和胞状结构等 →位错运动阻力增大→产生应变硬化。 ②交滑移： 刃位错随应变增加→密度增大→产生应变硬化。
§1.4 塑性变形及其性能指标
一、塑性变形机理(已学、自学) 二、屈服现象与屈服强度
三、影响金属材料屈服强度的因素(自学) 四、应变硬化
五、抗拉强度与缩颈条件 六、塑性与塑性指标 七、超塑性
二、屈服现象与屈服强度
(2)屈服点(σs): 屈服时对应的应力值；
(3)上屈服点(σsu):
1、屈服现象：
力首次下降前的最大应力值； (4)下屈服点(σsl):
六、塑性与塑性指标
2、断面收缩率： 试样拉断后， 缩颈处横截面积(A1)的最大减缩量; 与原始横截面积(A0)的百分比， 符号ψ表示，即 ψ=(A0-A1)/A0×100％
七、超塑性
1、定义： 在一定条件下， 呈现非常大的伸长率(约1000％)， 而不发生缩颈和断裂的现象。
2、分类： 相变超塑性: 在变形过程中发生相变的超塑性。 结构超塑性： 在纯金属和单相合金的稳定结构中得到的 超塑性。
注：σb=K(n/e)n的推导详见第23页， 结合37页第10参考题将其弄懂。
六、塑性与塑性指标
塑性： 是指材料断裂前产生塑性变形的能力。
意义： 防止偶然过载造成危害； 保证机件正常运行； 有利于塑性加工和修复。
六、塑性与塑性指标
1、伸长率指标：
第01章 塑形变形
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三、影响屈服强度的因素（提高屈服强度 的途径）
（一）影响屈服强度的内因 （1）金属本性及晶格类型
屈服强度在理论上来说是使位错开始运动的临界切应力， 其值由位错运动所受的各种阻力决定。 位错运动的阻力包括晶格阻力（P-N力）和位错交互 作用产生的阻力。 （A)晶格阻力（派纳力）
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（B) 位错交互作用的阻力。交互产生的 阻力包括平行位错间交互作用产生的阻力 和运动位错与林位错交互作用产生的阻力。
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§1.4 金属的断裂
• 金属断裂的性质和机理取决于一系列的内 因和外因：内因是指金属材料的组织结构， 而外因则指施加于材料或结构件上的应力、 加载方式、温度和环境等。在工程应用中， 总是希望材料处于韧性状态，而避免脆性 状态。
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材料完全破断为两个部分以上的现象，叫断裂。（断 裂使材料失去完整性）（机件三大失效形式之一）
剧烈冷变形位错密度增加4-5个数量级---形变强化！
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（c）晶界阻力 晶界是位错运动的障碍。 要使相邻晶粒中的位错源开动，必须加 大外应力。 霍尔—培奇关系式
细化晶粒，可以提高材料的强度（细晶强 化）。
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（d）溶质元素 在纯金属中加入溶质原子形成固熔合金，将显著提高 强度，此即为固溶强化。 在溶质原子的周围形成了晶格畸变应力场，该应力场 与位错应力场产生交互作用，使位错运动受阻。从而提 高提高了屈服强度。 （e）第二相
（2）金属材料塑性变形的应变速率与可动位错 密度、位错运动速率及柏氏矢量成正比
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3、屈服强度
σs=Fs/A 由于金属材料存在上下屈服点，或者屈服点 不明确，一般将σ0.2定为屈服强度。 屈服强度是工程上从静强度角度选择韧性材 料的依据。提高屈服强度，机件不易产生塑性变 形；但过高，又不利于某些应力集中部位的应力 重新分布，容易引起脆性断裂。
《塑性变形》课件
当物体受到外力作用时，物体内部会产生应力，使得物体发生塑性变形。在这个过程中，物体总是沿着阻力最小 的方向发生变形，这是因为阻力最小的方向所需的力最小，因此物体更容易沿着这个方向发生变形。
流动法则
总结词
在塑性变形过程中，物体的流动方向与最大主应力的方向一致。
详细描述
在塑性变形过程中，物体的流动方向与最大主应力的方向是一致的。这是因为最大主应力决定了物体 变形的难易程度，当最大主应力较大时，物体更容易沿着这个方向发生变形。同时，物体的流动也受 到最小阻力定律的影响，使得物体更容易沿着阻力最小的方向发生变形。
拉拔
通过拉拔机将金属材料拉制成所需形 状和尺寸的工艺，用于制造线材、管 材等。
塑料的加工成型
注塑成型
挤出成型
将塑料原料加热熔化后注入模具中，冷却 固化后得到所需形状和尺寸的塑料制品。
将塑料原料加热熔化后通过挤出机挤出成 所需形状和尺寸的塑料制品，如塑料管、 塑料薄膜等。
压延成型
吹塑成型
将塑料原料加热熔化后通过压延机压制成 所需厚度和宽度的塑料制品，如塑料板材 、塑料片材等。
塑性变形过程的数值模拟与优化
有限元分析
利用有限元方法对塑性变形过程 进行数值模拟，预测材料的变形
行为、应力分布和应变场等。
优化设计
基于数值模拟结果，对塑性变形过 程进行优化设计，提高材料的塑性 变形能力、减少缺陷和节约成本。
工艺参数优化
通过调整塑性变形过程中的工艺参 数，如温度、压力、变形速度等， 实现更佳的塑性变形效果。
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CATALOGUE
塑性变形过程中的力学行为
应力状态对塑性的影响
应力状态对塑性变形的影响主 要体现在不同应力分量对材料
塑性成形原理知识点
塑性成形原理知识点塑性成形是一种利用金属材料的塑性变形能力，在一定的条件下通过压力使金属材料发生塑性变形，从而获得所需形状的加工方法。
塑性成形技术是金属加工工艺中的重要分支，广泛应用于汽车、航空、航天、电子、家电、建筑等工业领域。
1.塑性变形：在塑性成形过程中，金属材料通过外力作用下的塑性变形使其形状发生改变。
塑性变形是金属材料中原子的相对位置发生改变而引起的宏观形变，其主要表现为材料的延伸、压缩、弯曲等。
塑性变形是金属材料的塑性性质所决定的，不同材料的塑性性能不同。
2.应力-应变关系：金属材料受到外力作用时，材料内部会产生应力，应力与应变之间存在一定的关系。
在塑性成形过程中，材料会发生塑性变形，使其产生应变。
应力-应变关系是描述材料塑性变形过程中应力和应变之间关系的数学模型，常用的模型有胡克定律模型和流变模型。
3.材料流动：塑性成形过程中，材料会发生流动从而获得所需的形状。
材料流动是指塑性材料在外力作用下，发生内部原子的相对位移和重新组合，从而使整个材料的结构发生变化。
材料流动是实现塑性成形的关键，其流动性能决定了成形工艺的可行性和成品质量。
4.成形工艺：塑性成形工艺是金属材料经过一系列工艺操作，通过压力使其发生塑性变形，最终获得所需形状的过程。
常见的塑性成形工艺包括冲压、拉伸、挤压、压铸、滚压等。
不同工艺适用于不同形状的零件，根据材料的性质和零件的要求选择合适的成形工艺。
5.工艺过程控制：塑性成形过程中，需要对各个环节进行控制以确保成品质量。
工艺过程控制包括工艺参数的选择、设备的调整、模具结构的设计等。
在塑性成形过程中，要控制好温度、应力、应变速率等因素，以避免过大的变形应力引起材料的断裂或变形过大导致零件尺寸偏差。
塑性成形技术不仅可以实现复杂形状的制造，而且可以提高材料的强度和刚度，降低材料的质量，节省原材料和能源。
因此，塑性成形技术在现代工业生产中具有重要的地位和应用价值。
材料的塑性变形
材料的塑性变形材料的塑性变形是材料力学学科中的一个重要概念，指的是材料在受力作用下发生的可逆性变形过程。
塑性变形是材料的一种特性，表现为材料在一定温度和应力情况下，发生塑性变形后不会恢复到原状态。
本文将从塑性变形的定义、性质、影响因素和应用领域等方面展开探讨。
材料的塑性变形是指材料在外力的作用下，呈现出形状的变化，这种变化是可逆的。
与弹性变形不同的是，塑性变形是在超过材料的屈服点后发生的，且发生塑性变形后，材料不会完全恢复到原来的形状。
塑性变形是材料内部晶格结构发生改变的结果，通过滑移、重结晶等机制实现。
塑性变形是材料力学中一个重要的研究对象，它与材料的性能密切相关。
在工程实践中，我们常常需要考虑材料在受力状态下的塑性变形性能，以确保材料在服役过程中不会发生意外事故。
此外，塑性变形还与材料的加工性能、成形性能等密切相关，因此对塑性变形的研究具有重要的理论和实际意义。
塑性变形的性质主要包括以下几个方面：1. 可逆性：塑性变形是可逆的，并且不会引起材料的永久形变。
2. 体积不变性：塑性变形并不改变材料的体积。
3. 定向性：塑性变形是有方向性的，取决于材料的晶体结构和加载方向。
塑性变形的影响因素主要包括应力、温度和变形速率等。
在一定温度条件下，应力越大，材料的塑性变形越明显；温度越高，材料发生塑性变形的能力越强；变形速率对于塑性变形的影响也非常显著，通常情况下，变形速率越大，材料的塑性变形越明显。
材料的塑性变形在工程实践中有着广泛的应用。
例如，金属材料的塑性变形性能直接影响着金属制品的成形性能；塑料制品的塑性变形特性决定了其在加工过程中的可塑性等。
因此，通过研究材料的塑性变形特性，可以指导工程实践中材料加工的选择和工艺优化，提高材料的利用率和产品质量。
总之，材料的塑性变形是材料力学中一个重要的研究领域，具有重要的理论和实际意义。
通过深入研究材料的塑性变形特性，可以有效地指导工程实践中材料的选择和制造过程，为优化材料性能和提高产品质量提供理论支持。
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二、塑性加工性能影响因素 1、材料本质（内在因素） （1）化学成分 （2）微观组织 2、加工条件（外在因素） （1）变形温度：温度高，变形抗力小，塑性好， 塑性加工性能好。 注意，温度过高，材料氧化、脱碳严重，并可出 现过热（晶粒粗大）和过烧（局部熔化）。
（2）变形速度
塑 性 、 抗 力
变形抗力 塑性
F
F
晶粒之间塑性变形不均匀
（1）取向不同，滑移所需分τ不同：硬取向，软取向 （2）各晶粒都满足τ临界后，每晶粒各自沿自己滑移系 滑移，又要保持金属结构的连续性。－－相互协调 相同外力，多晶体比单晶体塑变量小
2、晶界的影响
（1）阻碍位错滑移 故细化晶粒提高强度： бs =б0 + kd-1/2。 （2）使微观塑性变形 更为均匀，推迟断裂发 生， 改善材料塑性、 韧性。
形变强化：随塑性变形量的增大，晶体材料的强 度不断提高，塑性不断下降的现象。
原因：位错缠结，阻碍位错运动。
性 能 指 标
σs
σb
δ HB
塑性变形对30号 钢力学性能的影 响
塑性变形量
3、形变后的残余应力（分三类残余应力）。 （1）宏观残余应力（第一类残余应力） 因材料各部分之间塑性变形不均而产生。
摩擦力使表 层变形小 金属拔丝变形后残余应力 心部变形大 拉拔力 拔丝模具
金属材料
金属拔丝示意图
金属弯曲变形后残余应力
（2）微观残余应力（第二类残余应力） 因晶粒之间塑性变形不均而产生。
（3）晶格畸变残余应力（第三类残余应力）
因晶粒内部位错等造成晶格畸变而产生。
高 应 力 区 晶粒之间塑性变形不均匀 产生第二类残余应力
使零件承受的最大切应力垂直于纤维方向。
用 轧 材 切 削 用 锻 造 加 工
金属挂钩中流线
第四节
塑性加工性能及其影响因素
一、塑性加工性能及其指标
塑性加工：通过使材料塑性变形而获得具有一定 形状、尺寸和质量的零件的加工方法。 塑性加工性能：金属材料通过塑性加工获得优质 零件的难易程度。
塑性加工性能指标：塑性、变形抗力。 塑性越好、变形抗力越小，则塑性加工性能越好。
2、再结晶 l再结晶：高温加热冷变形金属（再结晶退火）， 使其形成无畸变等轴晶粒并完全替代原变形晶 粒，各种性能恢复到冷变形前状态的过程。 l组织、性能变化：位错密度明显降低，变形晶粒 变为等轴晶粒，各种性能恢复到冷变形前状态。
l最低再结晶温度：能发生再结晶的最低加热温度 经验公式：T再=0.4 T熔（K） l再结晶驱动力：冷变形储存能 应用：再结晶退火
变形金属晶粒中位错胞 产生第三类残余应力
l 残余应力危害：减低工件承载能力；使工件 尺寸、形状变化；降低工件耐蚀性。
拉应力
残余拉应力
拉应力
残余拉应力与外加应力叠加
ll残余应力利用：表面压应力提高疲劳强度。
拉应力
表层残余压应力 残余压应力抵消部分外加应力
拉应力
第三节 冷变形金属在加热时的变化 一、 回复、再结晶与晶粒长大
冷变形金属在加热时经历三个变化阶段：
加热时组织变化：
回复
再结晶
晶粒长大
升高加热温度或延长保温时间
加热时金属性能变化：
回复 再结晶 晶粒长大
性 能 及 其 他 指 标
温度
1、回复 l加热温度：T回=（0.25～0.3）T熔（K） l组织、性能变化： ①点缺陷密度减少：离位原子与空位复合 ②位错呈较规则排列：高密度位错短程运动 ③残余应力明显下降:①②引起 ④强、硬略有下降。 ⑤电阻率下降。 l回复驱动力：冷变形时储存的能量 应用：去应力退火
挤压金属变形时应力状态
拉拔金属变形时应力状态
弹塑性变形
塑性变形
晶体的滑移塑性变形
未变形
弹性变形
弹塑性变形
塑性变形
滑 移 面 （ 面 间 结 合 力 最 小 的 晶 面 ）
晶体的滑移塑性变形位错机制
实验观察结论： （1）通常晶体宏观塑性变形由微观滑移（切向 变形）引起。 （2）微观滑移发生在晶体中确定的晶面（滑移面） 和确定的晶向（滑移方向）上（合称为滑移 系）。
面心立方结构 滑移系示意图
体心立方结构 滑移系示意图
密排六方结构 滑移系示意图
研究结论：阻碍位错运动将提高材料屈服强度。
2、孪生：晶体中一部分相对于 另一部分沿一定的晶面（孪生） 和晶向（孪生方向） 作多层均匀切向移动。
τ
τ
τ
镜面对称
τ
孪晶
二、多晶体塑性变形特点 1、晶粒取向的影响 使微观塑性变形不均匀和更复杂。
变形速度
• 变形速度较高时，回复、再结晶不及进行， 不能克服形变强化，金属变形抗力增大，塑性下 降。 • 变形速度很高时，热效应促进回复、再结晶， 金属变形抗力下降，塑性提高。
（3）应力状态 金属变形时，三个主应力中压应力数目越 多，则金属表现出的塑性越好。 金属变形时，同号应力状态下的变形抗力大 于异号应力状态下的变形抗力。
依靠晶体整体滑移的塑性变形模型
滑移面
塑性变形依靠晶体整体滑移非常困难，因为 其需要滑移面两侧晶体的原子间键合几乎全 部同时断开。
刃型位错运动使晶体滑移 引起塑性变形的模型
位错运动使塑性变形容易
螺型位错运动使晶体滑移 引起塑性变形的模型
混合型位错运动使晶体滑移 引起塑性变形的模型
未变形
弹性变形
流线：塑性变形时，金属中夹杂物、第二相等沿 变形方向分布排列。
流 线
变形前组织
变形后组织
低碳钢热加工后的流线
三、热变形纤维组织的应用 l “流线”使材料具有各向异性：
平行于流线方向抗 拉强度高、塑性好
垂直于流线方向抗 剪强度高、塑性差
l 应使“流线”合理分布： 使零件承受的最大正应力平行于纤维方向；
第三章 金属材料的塑性变形
第一节 单晶体和多晶体的塑性变形 一、单晶体的塑性变形 1、滑移： 晶体中一部分相对于另一部分沿一定 的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向） 作整体切向滑移。
塑性变形的滑移带和滑移线实验观察
滑移带
滑移线
1.外力作用的塑变，是原子平面间发生相对切向滑动。 2.变形只在少数晶面间发生切向滑动，即金属塑变相当 不均匀
位错密集区
变形金属中位错胞
（2）变形量很大时，晶粒拉长，出现纤维组织， 晶粒转动形成织构（择优取向），产生各向 异性。
等轴晶 沿变形方向 晶粒拉长
变形前
变形后
织构：晶粒空间取向趋于一致的组织状态。
塑性变形量很大时会使各个晶粒 的取向基本一致而产生“织构” 并造成各向异性。
2、冷变形（冷加工）后晶体性能的变化 产生形变强化，电阻率上升，耐蚀性下降。
3、再结晶后晶粒的长大 再结晶结束后继续保温，晶粒将进一步长大。 晶粒长大驱动力：晶界总面积减少导致的晶界 能下降。
二、冷变形（加工）与热变形（加工）
冷变形：在再结晶温度以下进行的塑性变形。 冷变形特点：变形抗力高，变形获得的金属硬度、 精度高。 热变形：在再结晶温度以上进行的塑性变形。 热变形特点： （1）变形过程伴随有形变强化和回复与再结晶带 来的材料软化。 （2）热变形温度越高、变形速率越低，软化作用 越强。 （ 3 ）热变形产生纤维组织“流线”。变形量越大， 纤维化越明显。
滑移面上的滑 移方向（密排 晶向）
滑移面 （密排面）
滑移塑性变形的特征: （1）滑移是位错的连续运动所致。 （2）存在滑移临界分切应力(其大小影响材料屈 服强度),不同晶体结构临界分切应力不同。 （3）原子移动的距离是晶格常数的整数倍，滑移 后仍保持晶体结构的完整性。 （3）滑移发生在晶体的密排晶面和密排晶向上。 （4）不同的晶体结构常具有不同的滑移系（面心 和体心：12个；密排六方：3个），滑移系 越多，越易塑性变形，塑性越好。
原因： 在一定τ作用下，当总的变形量一定时，晶
位错
滑移面
纯铁
晶界
粒细，位错可在更多的晶粒中运动→塑变更均匀→ 不易应力集中→↑强度，↑塑韧性
第二节 金属的形变强化 一、形变强化（加工硬化） 1、冷变形（冷加工）后晶体内部组织的变化 （1）晶粒碎化，点缺陷、位错密度增大。内部 能量增大（储存了部分形变能）。