华南理工大学机械工程材料第三章
《机械工程材料》机械工业出版社第版内容总结
《机械工程材料》机械工业出版社第版内容总结《机械工程材料》机械工业出版社第3版目录第一章机械零件的失效分析第二章碳钢第三章钢的热处理第四章合金钢第五章铸铁第六章有色金属及其合金第七章高分子材料第八章陶瓷材料第九章复合材料第十章功能材料第十一章材料改性新技术第十二章零件的选材及工艺路线第十三章工程材料在典型机械和生物医学上的应用第一章机械零件的失效分析第一节零件在常温静载下的过量变形失效：零件若失去设计要求的效能变形：材料在外力作用下产生的形状或尺寸的变化弹性变形：能够恢复的变形塑性变形：不能恢复的变形一、工程材料在静拉伸时的应力-应变行为1.低碳钢的应力-应变行为变形过程：弹性变形、屈服塑性变形、均匀塑性变形、不均匀集中塑性变形2.其他类型材料的应力-应变行为纯金属脆性材料高弹性材料二、静载性能指标1.刚度和强度指标（1）刚度指零（构）件在受力时抵抗弹性变形的能力单向拉伸（或压缩）时：E=σ/ε=εA F / ，即EA=F/ε 纯剪切时：G=τ/γ=γτAF / ，即GA=F τ/γ弹性模量E （或切变模量G ）是表征材料刚度的性能指标（2）强度指材料抵抗变形或断裂的能力指标有：比例极限σp ，弹性极限σe ，屈服强度σs ，抗拉强度σb ，断裂强度σk2.弹性和塑性指标（1）弹性指材料弹性变形大小弹性能u ：应力-应变曲线下面弹性变形阶段部分所包围的面积u=21σe εe=E e 221σ （2）塑性指材料断裂前发生塑性变形的能力断后伸长率： %10000?-=L L L δ 断面收缩率： %10000?-=A A A ψ ψδ、越大，材料塑性越好3.硬度指标表征材料软硬程度的一种性能布氏硬度HBW （硬质合金球为压头）洛氏硬度HRC （锥角为120°的金刚石圆锥体为压头）维氏硬度HV （锥角为136°的金刚石四棱锥体为压头）三、过量变形失效零件的最大弹性变形量△l 或θ（扭转角）必须小于许可的弹性变形量。
南华大学机械工程材料考试真题+习题集答案
南华大学机械工程材料考试真题+习题集答案《机械工程材料》试题一、名词解释：3×5＝１５分⒈调质:对钢材作淬火+高温回火处理，称为调质处理。
⒉碳素钢:含碳量≤2.11%的铁碳合金。
⒊SPCD:表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08Al （13237）优质碳素结构钢。
二、填空题：1０×2＝２0分⒈按腐蚀过程特点，金属腐蚀可分为化学腐蚀_和电化学腐蚀___。
2．常用力学性能判据有_强度____、__韧性_、_延展性_和_弹性模量_。
3.钢中的＿硫＿＿元素引起热脆，＿磷＿＿元素引起冷脆，＿氢＿＿元素引起白点，＿氮＿＿元素引起兰脆。
4.铝合金的强化除了热处理强化外，还可以进行＿固溶时效＿强化。
5.钢在加热过程中产生的过热缺陷可以通过＿＿＿回火＿＿＿热处理来消除。
6．常用的高分子材料有_塑料_、_橡胶__和_合成纤维__。
7．铸造铝合金分为_铝铜合金_、_铝镁合金_、_铝硅合金_和_铝锌合金。
8．合金工具钢是指用于制造各种__刃具___、__模具__和__量具_用钢的总合。
9．材料渗碳的目的是为了得到__较高的零件表层硬度与耐磨性_。
10．45钢按用途分类属于___碳素结构钢_______。
三、判断题：1０×2＝２0分1.( ×)钢的淬透性主要取决于冷却速度。
2. ( √)实际的金属晶体都呈各向异性。
3. ( ×)加工硬化、固溶强化均使材料强度、硬度显著提高，塑性、韧性明显降低，故可认为它们有相同的强化机理。
4. ( √)金属材料、陶瓷材料和高分子材料的本质区别在于它们的化学键不同。
5. ( √)材料的强度、硬度越高，其塑性、韧性越差。
6. ( √)调质和正火两种热处理工艺所获得的组织分别为回火索氏体和索氏体，它们的区别在于碳化物的形态差异。
7. (×)铝合金人工时效比自然时效所获得的硬度高，且效率也高，因此多数情况下采用人工时效。
8．( ×)硬质合金可用做刀具材料，模具材料和量具材料。
华南理工大学化工原理课件 第三章 非均相机械分离
第二节
沉
降
二、离心沉降 在重力沉降中,当颗粒小时,沉降速率就小,需沉降设备就大,为 了提高其生产能力,工业上可使用离心沉降,因为离心力比重力大得多， 改用离心沉降则可大大提高沉降速度,设备尺寸也可缩小很多。 1.离心沉降速度和离心分离因数 1.1离心沉降速度:其推导方法和重力沉降速度相似，在离心沉 降设备中，当流体带着颗粒旋转时,如果颗粒的密度大于流体的密度, 则惯性离心力将会使颗粒在径向上与流体发生相对运动而飞离中心。 和颗粒在重力场中受到三个作用力相似，惯性离心力场中颗粒在径向 上也受到三个力的作用,即惯性离心力、向心力(相当于重力场中的浮 力,其方向为沿半径指向旋转中心)和阻力(与颗粒的运动方向相反,其 方向为沿半径指向中心)。如果球形颗粒的直径为dp、密度为 p ,流体 密度为 ,当颗粒与流体一起作等角速度 的圆周运动时，将受上述 合力的作用,使其由旋转中心向周边运动，在达到动态平衡时，经整 理其离心沉降速度为： （3-11） 4d p p 2
ut
u
又由于u=qv/A=qv/BH,故有H/ut≤BLH/qv，即有：
qv BLut
（3-10）
式（3-10）就是降尘室生产能力的计算公示。该式表明：降尘室生产能 力只与降尘室的底面积及颗粒的沉降速度有关，而与降尘室高度H无关。所 以降尘室一般采用扁平的几何形状，或在室内添加多层隔板,形成多层降尘 室如图3-4所示,以提高其生产能力和除尘效率。 降尘室结构简单，但设备庞大、效率低，只适用于分离粗颗粒（一般指 直径75μ m以上的颗粒），或作为预分离设备。
第二节
沉
降
联立（3-1）、（3-2）、（3-3）和（3-4）整理得
4 gd p ( p ) ut 3
华南理工大学机械工程材料课件-第十一章教程
第一节机械零件的失效形式第二节选材的基本原则
第三节热处理方案的选择及热处理技术的标注第四节预防和控制热处理变形的方法及措施第五节
典型零件选材与工艺分析
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失效分析是机械产品设计、制造的依据；
1943年美国T-2油轮发生断裂
形的情况下突然发生的脆性断裂往往会造成灾难性事故
形的情况下突然发生的脆性断裂，往往会造成灾难性事故。
防止脆断的方法：准确分析零件所受应
防止脆断的方法
力及应力集中的情况，选择满足强度要
求并具有定塑性和韧性的材料
求并具有一定塑性和韧性的材料。
断口分析：是断裂失效分析的核心，同
时又是断裂失效分析的向导，指引断裂
时又是断裂失效分析的向导指引断裂
失效分析少走弯路。
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2）初始成本↓，质量↓，附加成本↑。
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组织要求等。
C620车床主轴及热处理技术条件
建议加厚槽底
开工艺孔危险截面
攻丝凸轮及其变形情况
开艺孔
合理安排孔洞位置变不通孔为通孔
采用封闭结构采用对称结构弹簧卡头
镗杆截面
磨床顶尖45钢齿轮
汽车变速箱齿轮
3. 机床齿轮
轴的失效形式：
直升飞机螺旋桨驱动齿轮轴扭断
⑴车床主轴
C620车床主轴简图
e)时效:消除磨削应力，稳定组织及尺寸，满足精度要求；
内燃机曲轴
175A型柴油机曲轴简图
热锻模机床床身手术等
5CrNiMo热锻模、机床床身、手术刀等。
刃具材
刃具选材。
《机械工程材料》习题集参考答案(第三章-第六章)
第三章 金属的塑性变形与再结晶三、填空题 1、 滑移、孪生；滑移 2、 原子密度最大 3、 {110}、6、<111>、2、12； {111}、4、<110>、3、12；面心立方、滑移方向对塑性变形的作用比滑移面更大些 4、 λφστcos cos s k =、小、软5、 晶界、相邻晶粒、高6、 增大、增加、下降、中间退火7、 变形织构8、 回复、再结晶、晶粒长大9、 回复、250～300 10、去应力退火11、中间、消除加工硬化12、再结晶温度、在再结晶温度以下、在再结晶温度以上 13、偏析、杂质、夹杂物、热加工纤维组织（流线） 14、大四、选择题1、C2、B3、A4、B5、B6、C7、B8、C9、B 10、A11、C 12、A 13、B 14、A C五、判断题1、√2、×3、×4、×5、√6、×7、×8、×9、× 10、√11、√ 12、× 13、× 14、√ 15、√ 16、×第四章 合金的相结构与二元合金相图三、填空题1、 固溶体、金属化合物2、 溶剂、溶质、溶剂3、 溶质、溶剂、间隙固溶体、置换固溶体4、 提高、增强、降低5、 正常价化合物、电子化合物、间隙化合物6、 平衡、状态、平衡7、 合金、相界(液相和固相)8、 差、树枝、差、多、少9、 晶体结构10、三、水平11、复相组织、数量、形态、大小12、共晶、包晶、共析13、固溶强化、晶界强化、形变强化14、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ、Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ四、选择题1、B2、C3、A4、A B5、A6、C7、A8、B9、A五、判断题1、×2、√3、×4、√5、×6、√7、×8、×9、√10、×11、×12、×13、×第五章铁碳合金三、填空题1、δ-Fe、γ-Fe、α-Fe、体心立方、面心立方、体心立方2、F、Fe3C、23、五、L、δ、A、F、Fe3C4、三，HJB、ECF、PSK、包晶转变、共晶转变、共析转变5、<0.0218%、F+ Fe3CⅢ6、4.3%、40.4％、47.8％、11.8％7、0.471％8、A、热塑、塑性9、共晶、莱氏体、铸造10、88.78％、11.22％11、1.3％12、PSK、GS、ES13、碳、α-Fe、体心14、Fe3CⅡ、珠光体（P）15、铁素体、珠光体16、Mn、Si、S、P、O、H、N；P，S；P，S17、杂质P、S含量18、<0.25%、0.25～0.6％、>0.6%四、选择题1、A2、C3、B4、C5、A6、C7、C8、B9、B 10、B 11、A 12、C 13、C 14、C五、判断题1、√2、√3、√4、×5、×6、√7、√8、×9、×10、×11、√12、×13、×14、√第六章钢的热处理三、填空题1、加热、保温、冷却、内部组织结构2、扩散、扩散3、Ac1、Ac3、Accm；Ar1、Ar3、Arcm4、加热条件、原始组织、碳含量、合金元素5、快、高、长6、10、1、10、1～4、5～107、铁素体、渗碳体、片层厚度的不同8、稍低、好1、奥氏体成分、奥氏体化条件10、扩散型、半扩散型、非扩散型11、板条状、较低、高密度位错；针状、较高、孪晶12、铁素体条间、铁素体针内、好13、过冷奥氏体等温转变的温度、时间和转变量三者之间的关系、TTT；冷却速度与过冷奥氏体转变产物及其转变量之间的关系图14、晶格、成分、过饱和固溶体15、低、多16、晶格畸变程度的大小、含碳量增加17、水、油18、获得全部马氏体组织的最小冷却速度、好19、钢的含碳量；钢的化学成分、奥氏体化条件20、低温、尺寸稳定化（时效）、消除应力及稳定尺寸21、等温22、Ac3、Accm、在空气中23、M+F、偏低24、正火、球化退火、再结晶退火；去应力定型处理（又称回火）；去应力退火25、Ac1、M+Fe3C粒＋少量Aˊ；M+大量Aˊ；粒状Fe3C、Aˊ；奥氏体化温度过高引起奥氏体晶粒长大26、钢的淬透性值、距水冷端10～15mm处硬度为HRC3627、调质/正火、回火索氏体/（索氏体+铁素体）；高频感应淬火＋低温回火、回火马氏体28、Fe3C＋P、B、B+M+ Aˊ、M+ Aˊ29、M、B+M、F+B+M、F+P30、T8、T1231、淬火＋高温回火、回火索氏体32、0.4～0.5％的中碳钢33、分解、吸附、扩散34、双介质淬火法35、过共析、共析、亚共析36、0.6～0.7、0.1～0.1537、氰化、软氮化四、选择题1、C2、B3、A4、A5、B6、C7、A8、B9、C 10、B 11、B 12、A 13、C 14、B 15、C 16、A 17、B 18、C 19、B 20、A 21、A 22、C 23、B 24、A 25、A 26、D 27、B 28、D 29、A 30、C 31、C 32、A 33、A 34、A 35、C 36、A 37、C五、判断题1、×2、×3、×4、√5、×6、×7、√8、×9、×10、√11、×12、√13、√14、×15、×16、×17、√18、×19、×20、×21、√22、√23、×24、√25、×26、×27、√28、√29、×30、√31、×32、×。
华南理工大学机械工程材料课件-第七章
第一节 概述 第二节 合金元素在钢中的作用 第三节 合金结构钢 第四节 轴承钢 第五节 合金工具钢 第六节 不锈耐蚀钢和耐热钢 第七节 粉末冶金材料 1一、合金钢的概念 为了提高钢的性能（力学、工艺、物理、化学） ，在碳 钢基础上有意加入一定量合金元素，这类钢就称为合金钢。
二、钢中的合金元素 2第一节概述 三、合金钢的分类及编号方法 1、分类 (1) 按成分分类 碳钢 低碳钢 中碳钢 高碳钢 C% <0.25 0.25~0.6 >0.6 合金钢 低合金钢 中合金钢 高合金钢 Me 总量% <2.5 2.5~10 >10 (2) 按使用特性分类 3按使用特性分类 42. 编号方法 合金钢的编号能反映出该钢号的主要成分，包 括碳质量分数、合金元素及其质量分数。
编号原则：数字＋合金元素符号＋数字 ⅰ碳质量分数 ⅱ合金元素及其质量分数 如：20CrMnTi 、W18Cr4V 5数字＋合金元素符号＋数字 ¾合金结构钢: ●前面的两位数字表示钢的平均碳质量分数的万分数。
●元素符号后面的数字则表示元素平均质量分数的 百分数。
当元素质量分数小于1.50％时，编号中 只标明元素符号而不标出表示质量分数的数字。
例如：60Si2Mn 、20CrMnTi ¾铬轴承钢则属特殊， G+Cr+数字（Cr 的质量分数的千分 数），钢号前冠以专业用钢代号“G ”，不标含碳量。
例如：GCr15表示该钢Cr 的质量分数为1.5％。
2012-05-14 6 第一节概述 数字＋元素符号＋数字 ¾ 合金工具钢及不锈钢： ●前面的一位数字表示钢的平均碳质量分数的千分数。
但当钢中的碳质量分数大于或等于1.0％时，不标数字。
例 ：5CrMnMo ，1Cr18Ni9Ti ， Cr12MoV 有例外：高速工具钢W18Cr4V ， Wc 为0.7-0.8％,但不标。
● 后面数字表示方法同合金结构钢 所有合金钢的合金元素量标法相同 7 合金元素在合金钢中可能处于的三种状态： 固溶状态、化合状态及游离态。
华南理工大学机械工程材料课件第十章
第一节工程陶瓷（engineering ceramics engineering ceramics）第节高分子材料（高聚物polymer 第二节工程陶瓷（工程陶瓷（engineering ceramics engineering ceramics）第三节复合材料（复合材料（composites composites））2012-05-24高分子化合物的分子量一般>104。
高分子化合物有天然（松香、天燃橡胶等）的，也有人工合成（塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料等）的。
工业用高分子材料主要是人工合成的。
[ CH –CH z大分子链中重复结构单元(如聚乙烯中)称为[22]n 链节。
聚乙烯分子链2 、高分子材料的分类⑴按用途分：分塑料、橡胶、纤维、胶粘剂、涂料等。
⑵按聚合物反应类型分：加聚物和缩聚物加聚物和缩聚物。
⑶按聚合物的热行为分：热塑性聚合物和热固性聚合物⑷按主链上的化学组成分：碳链聚合物、杂链聚合物和元素有机聚合物2012-05-245T g -玻璃化温度；Tf-粘流温度线性非晶态高聚物的变形-温度曲线-玻璃化温度；T -粘流温度T g 玻璃化温度；T f 粘流温度线性非晶态高聚物的变形温度曲线表示。
线性非晶态高聚物的变形-温度曲线-玻璃化温度；T -粘流温度T g 玻璃化温度；T f 粘流温度线性非晶态高聚物的变形温度曲线表示。
线性非晶态高聚物的变形-温度曲线电器配件：热固性塑料2012-05-2411轮胎；内胎橡皮船；电线电缆包皮；管道密封圈应用：轮胎；内胎、橡皮船；电线、电缆包皮；管道、密封圈。
轮胎胶管密封圈景以粘土为原料，经成型、烧结而成的陶瓷。
德镇瓷器含较多杂质、玻璃相等，性能不高。
绝除日用陶瓷、瓷缘子器外，大量用于电器、化工、建筑、纺织等化、建筑、纺织等工业部门。
162012-05-24高耐蚀性化工用泵阀门等耐蚀材料•高耐蚀性：化工用泵、阀门等耐蚀材料。
•耐热(可使用到1950℃): 高温器皿、炉件等高温结构材料。
机械工程材料老师给的复习题华南理工大学广州学院答案
一、名词解释1.奥氏体：碳溶于γ-Fe中的间隙固溶体，以符号A表示。
2.回复：当加热温度不高时，冷变形金属的显微组织无明显变化，力学性能也变化不大，但残余应力显著降低，物理和化学性能部分地恢复到变形前的情况，这一阶段称为回复。
3.固溶体：溶质原子溶入固态的溶剂中，并保持溶剂晶格类型而形成的相。
4.自然时效：将铸件长时间置于室温环境下消除应力的时效处理方法。
5.加工硬化：随着冷变形程度的增加，金属材料所有强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降的现象。
6.固溶强化：通过溶入溶质元素形成固溶体，使金属材料的强度、硬度升高的现象。
7.细晶强化：通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化。
8.过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差△T。
△T=T0-Tn.9.淬硬性：指钢在正常淬火条件下其马氏体所能达到的最高硬度。
10.淬透性：指钢在淬火时能获得淬硬深度的能力。
二、填空题1.石墨为片状的灰口铸铁为普通灰铸铁，石墨为团絮状的灰口铸铁为可锻铸铁，石墨为球状的灰口铸铁为球墨铸铁。
其中，球墨铸铁的韧性最高，因而可以锻造。
（片普团可锻球墨韧最高）2.工程中常用的特殊性能钢有不锈钢、耐磨钢、耐热钢等。
（特不耐磨热）3.金属的断裂形式有延性断裂和脆性断裂两种。
（脆延断）4.金属元素在钢中形成的碳化物可分为合金渗碳体、特殊碳化物两类。
5.常见的金属晶体结构有体心立方晶核、面心立方晶格和密排立方晶格三种。
（体面心密排）6.常用的回火方法有低温回火、中温回火和高温回火。
7.影响石墨化的主要因素有化学成分和冷却速度。
8.马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，其形态主要有板状马氏体、针状马氏体。
其中，高碳针状马氏体硬度高、塑性差。
9.共析钢过冷奥氏体等温转变曲线三个转变区的转变产物是奥氏体、珠光体、共析渗碳体。
10.共析钢淬火形成M+A’后，在低温、中温、高温回火后的产物分别为M回+A’、T回、S回。
11.钢在加热过程中产生的过热缺陷可通过扩散退火热处理来消除。
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这种切变不会改变晶体的点阵类型，但可使变形部分的位向
发生变化。 变形部分与未变形部分的晶体以孪晶面为分界面构成镜面对 称的位向关系。通常把对称的两部分晶体称为孪晶或双晶。 形成孪晶的过程称为孪生。
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第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形——孪生
与滑移相比：
孪生使晶格位向发生改变； 所需切应力比滑移大得多, 变形速度极快, 接近声速;
23
第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形——滑移的特点
(3) 滑移是由于滑移面上的位错运动造成的 额外半原子面 额外半原子面
额外半原子面
位错运动方向
滑移线： 因位错滑移导致大量的位错线不断 移出而在晶体表面形成的滑移台阶。
24
第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形——滑移的特点
晶体通过位错运动产生滑移时，只在位错中心的少数
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
金属的变形特性和常用力学性能指标 金属的塑性变形 塑性变形对组织和性能的影响 回复与再结晶 金属的热加工
1
第三章 金属的塑性变形与再结晶
铸态组织： 晶粒粗大、组织不均匀、成分偏析及组织疏松 压力加工（塑性变形）： 1、得到预期外形的工件 2、改善金属内部组织，提高金属的强度和韧性
T0—金属熔点温度
45
第四节 回复与再结晶
二、再结晶——再结晶过程
T↑↑，原子活动能力↑↑ ●显微组织明显变化→新的等轴晶 ●加工硬化↓↓， 力学性能和物理性能恢复 再结晶退火：消除加工硬化
重结晶：固态金属及合金在加热(或冷 却)通过相变点时，从一种晶体结构转 变为另一种晶体结构的过程。 再结晶与重结晶的异同： ① 都是形核与长大的过程 ② 再结晶的晶格类型、成分不变，在一个温度范围内进行 ③ 重结晶的晶格类型变化——相变过程，恒温进行
(1) 宏观内应力（第一类）——各部分变形不均匀而造成
(2) 微观内应力（第二类）—— 各晶粒或亚晶粒内变形不
均匀而造成 (3) 点阵畸变(第三类）——缺陷（位错和空位）↑↑ ① 强度、硬度↑ ② 变形金属能量↑ ——热力学不稳定状态 “回复与再结晶”驱动力
41
第三节 塑性变形对组织和性能的影响
4、残留内应力和点阵畸变
位错进一步运动→变形抗力↑
意 义： 1.使压力加工制品截面均匀；
2.提高金属强度、硬度和耐磨性。
——不能热处理强化的纯金属和某些合金
3.不利于继续变形—须用再结晶退火消除之。
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第三节 塑性变形对组织和性能的影响
3、变形织构
当变形量↑↑↑时，因晶粒转动而使各晶粒的取向会趋于一致 而形成的结构。 ● 某晶面（晶向）//外力方向：板（丝）织构； ● 产生织构后：性能有方向性，纵优于横， 一般不利（如冲压时的制耳现象 有时可利用，如硅钢片〈100〉丝织构，导磁率↑
——晶界强化
细晶强化——工业生产中重要的强化方法； (2) 塑性、韧性↑：变形分散、均匀，变形量↑→塑性、 韧性↑； (3) 内应力↓。
34
第三节 塑性变形对组织和性能的影响
1、晶粒变形
（1）纤维组织： 金属经塑性变形后晶粒沿变形方向拉长、压扁，当变形
量↑↑时, 成细条状或纤维状 ——性能具有明显的方向性
二、多晶体的塑性变形
基本形式：滑移、孪生 不同点：晶界、位向差 ● 特点: (1) 不同时性——逐批进行
立体图 前视图
(2) 相互协调性——变形抗力比单晶体高
(3) 不均匀性——造成内应力
33
第二节 金属的塑性变形
二、多晶体的塑性变形 ● 晶粒大小的影响
晶粒细而均匀：
(1) σb↑: 晶界↑，塑变抗力↑，强度↑
2
第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形—滑移、孪生
滑移——主要变形方式
晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面(滑移面)和晶
向(滑移方向)发生相对位移。
锌 单 晶 的 拉 伸 照 片
单晶体滑移示意图
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第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形——滑移的特点
(1) 只能在切应力作用下发生。
产生滑移的最小切应力称临界
切应力. 外力分解：
切应力：平行于滑移面。 使晶格在发生弹性歪扭之后 进一步造成滑移。 正应力：垂直于滑移面， 使晶格弹性伸长，甚至进一 步把晶体拉断（正断）。
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第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形——滑移的特点
(2) 沿晶体中原子密度最大的晶面(滑移面)和晶向(滑移方向)发生 因为最密排晶面之间的面间距和最密排晶向之间的原子列间 距最大，因而原子结合力最弱，所以在最小的切应力下便能引起 它们之间的相对滑动。 沿其发生滑移的晶面和晶向分别叫做滑移面和滑移方向。通 常是晶体中的密排面和密排方向。 在体心立方晶格中，具有最大原子密度的晶面是{110}，具有 最大原子密度的晶向是<111> 在面心立方晶格中，具有最大原子密度的晶面是{111}，具有 最大原子密度的晶向是<110>
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第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形——滑移的特点
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。 滑移系数：滑移面数×滑移面上的滑移方向数
滑移系数↑（滑移系相同时滑移方向↑），塑性↑
晶体结构 面心立方 体心立方
材料 Al、Cu、Ni α-Fe Mo、Nb、Ta
滑移面 {1 1 1} {1 1 0}{1 1 2}{1 2 3} {1 1 0} {0 0 0 1} {1 0 1 0}
在常温下，由于金属原子的活动能力很弱，这种恢复 过程很难进行。如对塑性变形的金属进行加热，则因原子 活动能力增强，就会发生，一系列组织与性能的变化。 随着加热温度的升高，这种变化过程可分为回复、 再结晶及晶粒长大三个阶段。
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第四节 回复与再结晶
温度↑ ，保温时间 ↑ → 回复、再结晶和晶粒长大
变形金属在加热时组织与性能变化示意图
铁的变形织构示意图
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3、变形织构
形变织构使金属呈现各向异性，在深冲零件时，易产生
“制耳”现象，使零件边缘不齐，厚薄不匀。但织构可提高
硅钢片的导磁率。
无
有
各向异性导致的铜板 “制耳”
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第三节 塑性变形对组织和性能的影响
4、残留内应力和点阵畸变
金属塑性变形时，外力所作的功大部分转化为热能，还有一小部分 (<10%)保留在金属内部，成为储存能，表现为残留内应力和点阵畸变。
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第四节 回复与再结晶
一、回复——去应力退火
特点：组织、性能变化不大，但电阻率和微观内应力显著降低 随T↑，分两个阶段： 1. 点缺陷密度↓:点缺陷运动→晶界、位错或相互作用消失 电阻率↓ 。 2. 多边形化：位错从高能量混乱排列→低能量规则排列，成 小角度亚晶界 内应力↓ ↓
回复温度 = (0.25~0.3) T0
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第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形——孪生
在切应力的作用下晶体的一部分沿一定的晶面 (孪生面) 和一定的晶向(孪生方向)相对于另一部分作均匀切变。
孪生变形示意图
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第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形——孪生
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。
滑移的临界分切应力—开始滑移所需要的最小分切应力
设 ：一圆柱形单晶体受到轴向拉力 F的
作用，晶体的横截面积为A，F与滑移方 向 的 夹 角为 Φ ， 那么 滑 移 面的 面 积 为 A/cosΦ，F在滑移方向上的分力为Fcosλ。
外力F在滑移方向上的分切应力为：
F cos F cos Φ cos A / cos Φ A
hcp
hcp: {0001} 1 × <1120> 3 = 3
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第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形——滑移的特点 bcc: {110} 6 × <111> 2 = 12 fcc: {111} 4 × <110> 3 = 12 hcp: {0001} 1 × <1120> 3 = 3
三种典型金属晶格的滑移系
原子发生移动，它们移动的距离远小于一个原子间距，
因而所需临界切应力小，这种现象称作 位错的易动性 。
当一根位错移动到晶体表面时，便产生一个原子间距
的滑移量，同一滑移面上，若有大量位错移出，则在
晶体表面形成一条滑移线。 滑移带：多根滑移线构成一条滑移带。
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第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的塑性变形——滑移的特点
一、单晶体的塑性变形——滑移的特点
(4) 滑移的同时伴随着晶体的转动。 外力作用在单晶体上，它在某晶面 上所分解的切应力使晶体发生滑移， 而正应力则组成一力偶，使晶体滑 移面向外力方向转动，滑移方向向 最大切应力方向转动。 转动的原因：晶体滑移后 使正应力分量和切应力分 量组成了力偶。
F A
0
A
1
F
孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距。
密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。体心立方
晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。面心立
方晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现有孪晶存在， 这是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的，称
退火孪晶。
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第二节 金属的塑性变形
一、单晶体的两种塑性变形比较
原晶粒 原晶粒
变形晶粒 变形晶粒
新形成的小晶粒 新形成的小晶粒
全部新晶粒 全部新晶粒
残留的变形晶粒 残留的变形晶粒
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第三节 塑性变形对组织和性能的影响
工业纯铁不同变形度的显微组织