第四章材料塑性变形
第四章 材料的强度与变形
C RC
A
R A 4.25 m
4.65 m
N
Page 18
例题-2：
简易起重设备中，AC杆由两根 808 0 7等边角钢组成，AB 杆由两根 10号工字钢组成。材料为Q235钢，许用应力 []=170MPa 。求许可荷载 [P]。
C
300
A P
B
Page 19
C
y
N1
30
0
A
300
A
x
B
N2
Page 2
II、 低碳钢拉伸时的力学性能
拉伸图 (P-l图)
Page 3
拉伸图(P-l图) P 弹性阶段（1） 试样的变形完全是弹 性的。此阶段内材料满 1 2 3 4
足胡克定律
Pl l EA
屈服阶段或流动阶段（2）
O
l
试样的荷载基本不变而试样却不断伸长。
Page 4
强化阶段（3）
在强化阶段试样的变形主要是
P 1
塑性变形。在此阶段可以较明显地
看到整个试样的横向尺寸在缩小。
2
3
4
局部变形阶段（4）
试样在某一段内的横截面面积
显箸地收缩，出现颈缩现象。一直 到试样被拉断。
试样拉断后，弹性变形消失，
O
l
塑性变形保留，试样的长度由 l 变为 l1，横截面积原为 A ，断口处的最小横截 面积为 A1 。 延伸率（伸长率）： 断面收缩率：
第4章 材料的强度与变形
安徽建筑工业学院
4-1 杆件拉伸时的强度与变形
1 材料的拉伸和压缩试验（补充）
拉伸试样（左图） 先在试样中间等直部分上划两条 横线。这一段杆称为工作段。
l
材料成形技术基础第4章
§4-3 塑性成形的力学基础
一、点的应力状态分析
1. 基本概念—外力、内力和应力 1）外力 • 体积力：作用于变形体内部的力，如重力、磁力 和惯性力等 • 表面力：作用于变形体表面上的力，包括工模具 对变形体的作用力和约束反力等。分析塑性成形 过程时，体积力一般可以不考虑，若不加特殊说 明，外力即指表面力 2）内力 在外力作用下，为保持变形体的连续性，其内部 各质点之间必然会产生相互作用的力，叫做内力。
§4-2 金属热态下的塑性变形
二、热塑性变形机理 1）晶内滑移 高温时原子间距加大，热振动和扩散速度增加，位 错滑移、攀移、交滑移及节点脱锚比低温容易；滑 移系增多，滑移灵便性提高，各晶粒之间变形更加 协调；晶界对位错运动阻碍作用减弱，因此，其主 要机理仍然是晶内滑移。 2）晶界滑移 热塑性变形时，由于晶界强度降低，使得晶界滑动 易于进行；温度越高，原子动能和扩散能力就越大， 扩散蠕变既直接为塑性变形作贡献，也对晶界滑移 其调节作用。
§4-2 金属热态下的塑性变形
3）扩散蠕变 应力作用下，空位发生定向移动，引起蠕变
图4-11 扩散蠕变示意 a）空位和原子的移动方向 b）晶内扩散 c）晶界扩散
§4-2 金属热态下的塑性变形
三、热塑性变形对金属组织和性能的影响
1）对组织的影响 改善晶粒组织，细化晶粒 对于铸态金属，粗大的树枝状晶经塑性变形及再 结晶而变成等轴（细）晶粒组织；对于经轧制、 锻造或挤压的钢坯或型材，在以后的热加工中通 过塑性变形与再结晶，其晶粒组织一般也可得到 改善。
§4-1 金属冷态下的塑性变形
图4-4 面心立方晶体孪生变形示意
§4-1 金属冷态下的塑性变形
二、冷塑性变形特点 冷塑性变形时，多晶体主要是晶内滑移变形;实 质上是位错的移动和增殖的过程;由于位错的交互作 用,塑性变形时 产生了加工硬化。存在三个特点： （1）各晶粒变形的不同时性 塑性变形首先在位向有利的晶粒内发生,位错源 开动,但其中的位错却无法移出此晶粒,而是在晶界处 塞积。位错塞积产生的应力场越过晶界作用到相邻 晶粒上,使其得到附加应力。随外加应力的增大,最终 使相邻位向不利的晶粒中滑移系的剪应力分量达到 临界值而开动起来,同时也使原来的位错塞积得到释 放,位错运动移出晶粒。如此持续运作,使更多晶粒参 与变形。
第四章金属及合金的塑性变形和再结晶2
（二） 晶粒大小对金属力学性能的影响 金属的晶粒越细，其强度和硬度越高。 金属的晶粒越细，其强度和硬度越高。 因为金属晶粒越 细，晶界总面积 越大， 越大，位错障碍 越多；需要协调 越多； 的具有不同位向 的晶粒越多， 的晶粒越多，使 金属塑性变形的 抗力越高。 抗力越高。
晶 粒 大 小 与 金 属 强 度 关 系
二、多相合金的塑性变形与弥散强化 当合金的组织由多相混合物组成时，合金的塑性变 当合金的组织由多相混合物组成时， 形除与合金基体的性质 有关外， 有关外， 还与第二相的性质、形 还与第二相的性质、 态、大小、数量和分布 大小、 有关。 有关。
固溶体第二相) α+β钛合金 固溶体第二相 β钛合金(固溶体第二相
应变
脆性 材料 塑性材料
通过细化晶粒来同时 提高金属的强度、 提高金属的强度、硬 度、塑性和韧性的方 法称细晶强化 细晶强化。 法称细晶强化。
三、合金的塑性变形
合金可根据组织分为单相固溶体和多相混合物两种. 合金可根据组织分为单相固溶体和多相混合物两种 单相固溶体 合金元素的存在，使合金的变形与纯金属显著不同 合金元素的存在，使合金的变形与纯金属显著不同.
密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。 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， 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 但常发现有孪晶存在， 子重新排列时发生错排而产生的， 退火孪晶。 子重新排列时发生错排而产生的，称退火孪晶。
钛合金六方相中的形变孪晶
奥氏体不锈钢中退火孪晶
二、多晶体金属的塑性变形
单个晶粒变形与单晶体相似 多晶 单个晶粒变形与单晶体相似,多晶 体变形比单晶体复杂。 体变形比单晶体复杂。 ㈠晶界及晶粒位向差的影响 1、晶界的影响 、 当位错运动到晶界附近时，受到 当位错运动到晶界附近时， 晶界的阻碍而堆积起来,称位错的 晶界的阻碍而堆积起来 称 塞积。要使变形继续进行 塞积。要使变形继续进行, 则必 须增加外力, 须增加外力 从而使金属的变形 抗力提高。 抗力提高。
金属塑性成形
第四章金属塑性成形在工业生产中，金属塑性成形方法是指：金属材料通过压力加工，使其产生塑性变形，从而获得所需要工件的尺寸、形状以及性能的一种工艺方法。
常用的金属塑性成形方法如下：自由锻造：手工自由锻、机器自由锻锻造成形模型锻造：锤上模锻、压力机上模锻金属塑性成形冲压成形、挤压成形、拉拔成形、轧锻成形金属材料经过塑性成形后，其内部组织更加致密、均匀，承受载荷能力及耐冲击能力有所提高。
因此凡承受重载荷及冲击载荷的重要零件，如机床主轴、传动轴、齿轮、曲轴、连杆、起重机吊钩等多以锻件为毛坯。
用于塑性成形的金属必须具有良好的塑性，以便加工时易于产生永久性变形而不断裂。
钢、铜、铝等金属材料具有良好的塑性，可进行锻压加工；铸铁的塑性很差，在外力作用下易裂碎，不用于锻压。
在金属塑性成形方法中，锻造、冲压两种成形方法合称锻压，主要用于生产各种机器零件的毛坯或成品。
挤压、拉拔、轧锻三种成形方法是以生产金属材料为主，如型材、管材、线材、板料等，也用于制造某些零件，如轧锻齿轮、挤压活塞销等。
第一节锻造锻造是金属热加工成形的一种主要加工方法，通常采用中碳钢和低合金钢作锻件材料，锻造加工一般在金属加热后进行，使金属坯料具有良好的可变形性，以保证锻造加工顺利进行。
基本生产工艺过程如下：下料→坯料加热→锻造成形→冷却→热处理→清理→检验。
一、锻坯的加热和锻件的冷却1．加热的目的锻坯加热是为了提高其塑性和降低变形抗力，以便锻造时省力，同时在产生较大的塑性变形时不致破裂。
一般地说，金属随着加热温度的升高，塑性增加，变形抗力降低，可锻性得以提高。
但是加热温度过高又容易产生一些缺陷，因此，锻坯的加热温度应控制在一定的温度范围之内。
2．锻造温度范围各种金属材料在锻造时允许的最高加热温度，称为该材料的始锻温度。
加热温度过高会产生组织晶粒粗大和晶间低熔点物质熔化，导致过热和过烧现象。
碳钢的始锻温度一般应低于其熔点100～200︒C，合金钢的始锻温度较碳钢低。
工程材料第四章作业参考答案
1 、什么是滑移与孪生？一般条件下进行塑性变形时，为什么在锌、镁中易出现孪晶? 而在纯铜中易产生滑移带?答：滑移是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。
孪生是指晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分所发生的切变。
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。
铜是面心立方，锌、镁是密排六方，故在锌、镁中易出现孪晶，而在纯铜中易产生滑移带。
2 、根据纯金属及合金塑性变形的特点，可以有几种强化金属性能的方式？答：通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性的方法称细晶强化。
单相固溶体合金组织与纯金属相同，其塑性变形过程也与多晶体纯金属相似。
但随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，称固溶强化。
当在晶内呈颗粒状弥散分布时，第二相颗粒越细，分布越均匀，合金的强度、硬度越高，塑性、韧性略有下降，这种强化方法称弥散强化或沉淀强化。
随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象称加工硬化。
加工硬化是强化金属的重要手段之一，对于不能热处理强化的金属和合金尤为重要。
3 、用手来回弯折一根铁丝时，开始感觉省劲，后来逐渐感到有些费劲，最后铁丝被弯断。
试解释过程演变的原因？答：用手来回弯折一根铁丝时，铁丝会发生冷塑性变形。
随着弯折的持续，铁丝的冷塑性变形量会增加，从而发生加工硬化，此时，铁丝的强度、硬度提高，塑性、韧性下降，故逐渐感到有些费劲。
进一步弯折时，铁丝会因为超过疲劳强度而被弯断。
4 、什么是变形金属的回复、再结晶？再结晶晶粒度受哪些因素的影响?答：回复是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。
当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开始发生变化，由破碎拉长的晶粒变为完整均匀的等轴晶粒。
第4章-塑性变形原理.
3、塑性变形的特点 A、外力要超过屈服强度才发生，但无明确的转折点，常以σ=0.2%时 的应力σ0.2为屈服强度； B、取消外力后，体积恢复原大小，但外形不再恢复原状，所以叫塑性 变形，受力后的总变形由体积变形和形状变形组成； C、根据不同条件，随变形量的增大，力可能增大，但增大量没有弹性 阶段大，也不是直线关系，但也可能保持不变； D、晶体内部原子间相对位置发生变化，大量原子做定向迁移； E、过程中，晶体内部中造成大量缺陷，导致力性、理化工艺性能改 变；
B、变形速度：慢一些有利于缺陷修复，对塑性有好处，韧性高的金属裂纹长 大慢，变形速度可以高；
C、变形量：越大，积累的缺陷越多，当然不利。 2.3塑性与应力状态的关系：拉应力是不利的，压应力有利，三向压应力更有 利，所以拉伸易裂的金属挤压就好一些； 2.4塑性大小一般用δ %考核，但这是单向拉伸时的数据，所以做针对性更强 的测试更好；
2、塑性 定义：金属材料在载荷的作用下，产生塑性变形而不断裂的能力称为塑性。 通过拉伸试验测得 的常用塑性指标有：断后伸长率和断面收缩率。 断后伸长率δ 试样拉断后的标距伸长量和原始标距之比： δ =(L1—L0)/L0×100％ 式中，L1试样原始标距长度。L0试样拉断后的标距长度。 断面收缩率ψ 试样拉断处横截面积的缩减量与原始横截面积之比： ψ = =(A0—A1)/AO ×100％ 式中，Ao是试样的原始横截面积；A1是试样断口处的横截面积。
二、金属的力学性能
1、强度 定义：强度是指金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。强度 指标一般可以通过金属拉伸试验来测定。把标准试样装夹在试验机上，然 后对试样缓慢施加拉力，使之不断变形直到拉断为止。在此过程中，试验 机能自动绘制出载荷F和试样变形量AL的关系曲线（拉伸曲线）。 1.1 拉伸曲线 图为低碳钢的拉伸曲线，图中纵坐标表示载荷单位为N；横坐标表示 绝对伸长量△L，单位为mm。
工程材料与热处理 第4章 金属的塑性变形与再结晶
一、滑移
滑移只能在切应力 作用下才会发生, 不同金属产生滑移 的最小切应力(称 滑移临界切应力) 大小不同。钨、钼、 铁的滑移临界切应 力比铜、铝的要大。
10
一、滑移
由于位错每移出 晶体一次即造成 一个原子间距的 变形量, 因此晶 体发生的总变形 量一定是这个方 向上的原子间距 的整数倍。
滑移带
17
二、位错滑移机制
通过位错的移动实现滑移时： 1、只有位错线附近的少数原子移动； 2、原子移动的距离小于一个原子间距； 所以通过位错实现滑移时，需要的力较小；
18
二、位错滑移机制
金属的塑性变形是由滑移这种方式进行的， 而滑移又是通过位错的移动实现的。所以， 只要阻碍位错的移动就可以阻碍滑移的进 行，从而提高了塑性变形的抗力，使强度 提高。金属材料常用的五种强化手段（固 溶强化、加工硬化、晶粒细化、弥散强化、 淬火强化）都是通过这种机理实现的。
35
链条板的轧制
材料为Q345（16Mn) 1200 钢 的自行车链条经 1000 过五次轧制，厚度由 3.5mm压缩到1.2mm， 800 总变形量为65%，硬 600 度从150HBS提高到 400 275HBS；抗拉强度从 200 510MPa提高到980MPa； 0 使承载能力提高了将近 一倍。
滑移方向对滑移所起的作用比滑移面大， 所以面心立方晶格金属比体心立方晶格金 属的塑性更好。 金、银、铜、铝等金属的塑性高于铁、铬 等金属；而铁的塑性又高于锌、镁等金 属。
15
二、位错滑移机制
滑移非刚性滑动，而是由位错的移动实现 的（1934年提出 ）。
16
二、位错滑移机制
滑移是晶体内部位错在切应力作用下运动的结果。滑移 并非是晶体两部分沿滑移面作整体的相对滑动, 而是通 过位错的运动来实现的。 在切应力作用下,一个多余半 原子面从晶体一侧到另一侧运动, 即位错自左向右移动 时, 晶体产生滑移。
第四章 金属的塑性变形与回复再结晶
第四章金属的塑性变形与回复再结晶第一节金属的塑性变形金属的一项重要特性是具有塑性，能够在外力作用下进行塑性变形。
外力除去后，永久残留的变形，称为塑性变形。
塑性变形的基本方式有滑移和孪生两种，最常见的是滑移。
下面我们就讨论：一、光学金相显微镜下滑移带、变形孪晶与退火孪晶的特征滑移：所谓滑移即在切应力作用下晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分产生滑动。
所沿晶面和晶向称为滑移面和滑移方向。
1．滑移带经表面抛光的金属单晶体或晶粒粗大的多晶体试样，在拉伸（或压缩）塑性变形后放在光学显微镜下观察，在抛光的晶体表面上可见到许多互相平行的线条，称为滑移带，如图4一1所示。
ａ黄铜的滑移带600⨯b 纯铁的滑移带 400⨯图4-1 滑移带的光学显微形貌由图可见，纯铁的滑移带特征与黄铜的略有不同，往往呈波纹状。
这主要由于纯铁本身层错能较高，其扩展位错容易束集，加之体心立方晶体可进行滑移的晶面多，因而产生大量交滑移的缘故。
如果用电子显微镜作高倍观察，会发现每条滑移带（光学显微镜下的每根线条）是由许多密集在一起的滑移线群所组成。
实际上，每条滑移线表示晶体表面上因滑移而产生的一个小台阶，而滑移带是小台阶累积的大台阶。
正因为晶体表面有这些台阶的出现才显示出上述的微观形貌。
如果将这些小台阶磨掉，即使重新抛光并浸蚀也看不出滑移带，因为滑移面两侧的晶体位向不随滑移而改变，故只能借助晶体表面出现的小台阶来观察。
1．变形孪晶孪生通常是晶体难以进行滑移时而发生的另一种塑性变形方式。
以孪生方式形变的结果将产生孪晶组织，在面心立方晶体中一般难以见到变形孪晶，而在密排六方晶体中比较容易见到。
因为密排六方晶体的滑移系少，塑性变形经常以孪生方式进行。
图4一2a为锌的变形孪晶，其形貌特征为薄透镜状。
纯铁在低温下受到冲击时也容易产生变形孪晶，其形貌如图4一2b所示，在这种条件下萌生孪晶并长大的速度大大超过了滑移速度。
a 锌的变形孪晶100⨯b 铁的变形孪晶 100⨯图4—2 变形孪晶光学显微形貌如果将变形孪晶试样重新磨制、抛光、浸蚀，是否如同滑移带那样也会消失呢？并不是这样的。
第四章金属材料的塑性变形与再结晶
滑移方向上原子间距的 小于孪生方向上的原
整数倍，较大。
子间距，较小。
很大，总变形量大。
有限，总变形量小。
有一定的临界分切 压力 一般先发生滑移
所需临界分切应力远高于 滑移
滑移困难时发生
变形机制
全位错运动的结果 分位错运动的结果 34
(二) 多晶体金属的塑性变形
单个晶粒变形与单晶体相似,多晶体变形比单晶体复杂
① 晶界的特点：原子排列不规则；分布有大量缺陷
② 晶界对变形的影响:滑移、孪生多终止于晶界,极少穿 过。
35
当位错运动到晶界附近时，受到晶界的阻碍而堆积 起来,称位错的塞积。要使变形继续进行, 则必须增加 外力, 从而使金属的变形抗力提高。
36
晶界对塑性变形的影响
Cu-4.5Al合金晶 界的位错塞积
55
(4) 几何硬化：由晶粒转动引 起 由于加工硬化, 使已变形部 分发生硬化而停止变形, 而 未变形部分开始变形。没有 加工硬化, 金属就不会发生 均匀塑性变形。
未变形纯铁
加工硬化是强化金属的重要
手段之一，对于不能热处理
强化的金属和合金尤为重要
变形20%纯铁中的位错
56
2 对力学性能的影响
利弊
d. 孪生本身对金属塑性变形的贡献不大，但形成 的孪晶改变了晶体的位向，使新的滑移系开动， 间接对塑性变形有贡献。
33
总结
滑移
孪生
相同点
晶体位向
位移量 不 同 对塑变的贡献 点
变形应力
变形条件
1 切变；2 沿一定的晶面、晶向进行；3 不 改变结构。 不改变（对抛光面 改变，形成镜面对称关系 观察无重现性）。 （对抛光面观察有重现性）
1、晶粒取向和晶界对塑性变形的影响
第四章 塑性变形(含答案)
3、晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象称为________。
答案：滑移
4、由于________和________的影响，多晶体有比单晶体更高的塑性变形抗力。
答案：晶界、晶粒位向（晶粒取向各异）
5、生产中消除加工硬化的方法是________。
答案：再结晶退火
6、在生产实践中，经冷变形的金属进行再结晶退火后继续升高温度会发生________现象。
3、单晶体塑性变形的基本方式是滑移，即晶体的一部分沿一定晶面与晶向相对于另一部分发生滑动。（）
答案：(√)
4、织构使金属的性能出现各向异性，对金属的力学性能、物理性能和拉伸加工工艺有很大的影响。（）
答案：(√)
5、细化晶粒能提高材料的强度，却降低材料的塑性和韧性。( )
答案：(×)
6、各种热加工方法只能改善材料的组织，不能改变材料的性能。( )
答案：回复、再结晶、晶粒xx
16、所谓冷加工是指金属在________以下进行的塑性变形。
答案：再结晶温度
17、金属塑性变形能产生如下三类内应力：金属表层与心部变形量不同而造成宏观内应力，称为________；晶粒之间或晶内不同区域之间的变形不均匀形成的微观内应力，称为________；因晶格畸变形成的内应力称为________。
可造成第一类内应力（0.5分）、第二类内应力（0.5分）和第三类应力（0.5分）。
其中第一类内应力使工件尺寸不稳定（1分）；第二类内应力使金属产生晶间腐蚀（1分）；第三类内应力是产生加工硬化的主要原因（1分）。残余应力在一定条件下也可能产生有利的影响，例如对承受弯、扭交变载荷的零件(0.5分)，若使其表层存在残余应力，可有效的减少拉应力作用，抑制表层疲劳裂纹的产生与扩散（0.5分），明显提高金属的疲劳强度（0.5分）。
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4.1.2 单晶体金属的塑性变形
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第四章材料塑性变形
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4.1.2 单晶体金属的塑性变形
滑移是由位错运动造成的 （滑移位错机制）
2021/2/7
第四章材料塑性变形
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4.1.2 单晶体金属的塑性变形
孪晶：切应力作用下，晶体的一部分沿一定晶面（孪晶面）和 一定的晶相（孪生方向）相对于另一部分做均匀的切变所产生 的变形。
4.1.4 合金的塑性变形
二 、两相合金的塑性变形 1 结构：基体＋第二相。 2 性能： （1）两相性能接近：按强度分数相加计算。 （2）软基体＋硬第二相
第二相网状分布于晶界（eg：二次渗碳体）； 两相呈层片状分布（珠光体）； 第二相呈颗粒状分布（三次渗碳体）（弥散强化）。
第四章材料塑性变形
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4.2 塑性变形对金属组织和性能的影响
滑移系少的密排六方金属，常以孪生方式变形。
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第四章材料塑性变形
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4.1.2 单晶体金属的塑性变形
孪生变形产生的塑性变形量一般不超过10％，但是孪 生使晶体位向变化，从而引起滑移系取向变化，能促进滑 移的发生。往往孪生与滑移交替发生，即可获得较大的塑 性变形量。
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第四章材料塑性变形
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第四章材料塑性变形
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4.1.2 单晶体金属的塑性变形
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第四章材料塑性变形
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孪生与滑移的对比
1.孪生：均匀切变；滑移：塑性变形是不均勺的。 2.孪生：各晶面移动量与其离孪晶面距离成正比，相邻晶团相对移动距离通
常只是原子间距的几分之一；滑移：变形时，滑移距离则是原于间距的 整倍数。 3.孪生：晶体变形部分的位向发生变化，并且孪晶面与未变形部分对称；滑 移：晶体位向并不发生变化。 4.孪生和滑移一样并不改变晶体的点阵类型。 5. 孪生临界分切应力值大，因此，只在很难滑移的条件下，晶体才发生孪 生。
第四章材料塑性变形
4.1.4 合金的塑性变形
4.1.4 合金的塑性变形
一 、单相固溶体的塑性变形 1 固溶体的结构：？ 2 固溶强化 （1）固溶强化：固溶体材料随溶质含量提高其强度、硬度 提高而塑性、韧性下降的现象。
晶格畸变，阻碍位错运动； （2）强化机制
气团（缺陷之间的反应或缠结）。
第四章材料塑性变形
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第四章材料塑性变形
2
4.1 金属与合金的塑性变形
4.1.1 应力应变曲线和力学性能指标
一、强度 strength
概念：强度是指金属抵抗永久变形（塑性变形） 和断裂 的能力。通过拉伸试验测得大小。
强度判据：屈服点 （屈服强度s ）、 抗拉强度b
试样按GB6397—86制 F
分长试样L0=10d0
一、塑性变形对金属组织结构的影响 二、塑性变形对金属对性能的影响 三、产生残余应力
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第四章材料塑性变形
金属经熔炼浇注成铸锭以后，通常要进行各种 塑性加工，如轧制、挤压、冷拔、锻压、冲压等， 以获得具有一定形状、尺寸和力学性能的型材、板 材、管材或线材，以及零件毛坯或零件。
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第四章材料塑性变形
1
主要内容：
第四章 金属及合金的塑性变形与再结晶
4.1 金属及合金的（冷）塑性变形 4.2 塑性变形对金属组织和性能的影响 4.3 金属与合金的回复与再结晶 4.4 金属的热加工 4.5 固态金属中的扩散
15
4.1.3 多晶体金属的塑性变形
4.1.3 多晶体金属的塑性变形
1. 与单晶体塑变的异同 同：都主要依靠滑移 异：存在不同时性，需相互协调
2. 塑变过程： 软取向的晶粒先滑移→晶界处位错塞积→产生应力集
中→相邻晶粒滑移 ∴ 滑移系数目多越有利塑变
3. 晶粒细化：→强度↑，且塑韧性↑
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◆断后伸长率
概念：试样断后标准的伸长量与标准的百分比。
LkLo
其中：Lk—断后试样长度
Lo X10% 0 Lo—试样原始长度
◆断后断面收缩率
概念：断后截面处面积的最大缩减量与原始截面面积百分比。
说明：伸长率和收缩率在实际应用中，一般是用表示塑性大小。 、 Ψ越大，
材料的塑性越好。通常认为<5%脆性材料。
滑移线和滑移带
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第四章材料塑性变形
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4.1.2 单晶体金属的塑性变形
滑移系：一个滑移面（密排面）和其上的一个滑移方向（密排 方向）组成一个滑移系。滑移系越多，晶体塑性越好。
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第四章材料塑性变形
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滑移时晶体的转动和旋转
拉伸时,滑移面和滑移方 向趋于平行于力轴方向
压缩时，滑移面逐渐趋 于垂直于压力轴线。
◆抗拉强度
s
Fs A0
概念：试样拉断前所承受的最大拉应力。用符号：b表示
注：s 、 b 是设计与选材的重要依据
b
Fb A0
另：e 表示弹性极限。在外力作用下产生弹性变形时所承受的最大拉应力。
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第四章材料塑性变形
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4.1 金属与合金的塑性变形
二、塑性 plasticity
概念：在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力。 判据：断后伸长率 、断后断面收缩率
第四章材料塑性变形
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4.1.3 多晶体金属的塑性变形
晶粒越细，强度越高
晶粒越细，强度越高(细晶强化：由下列霍尔－配奇公 式可知)
s=0+kd-1/2
原因：晶粒越细，晶界越多，位错运动的阻力越大
晶粒越细，塑韧性提高
晶粒越多，变形协调性均匀性提高：高塑性。细晶粒 材料中，应力集中小，裂纹不易萌生；晶界多，裂纹不易 传播，（不知道往哪里走），表现出高韧性。
短试样 L0=5d0
d0
F L0
拉断前试样
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LK
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拉断后试样
屈服极限S 屈服阶段
弹性极限P 弹性阶段
强度极限B
4.1 金属与合金的塑性变形
颈缩阶段
强化阶段
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◆屈服点
4.1 金属与合金的塑性变形
概念：力不增加仍能继续伸长时的应力。用符号：s 表示
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4.1.2 单晶体金属的塑性变形
4.1.2 单晶体金属的塑性变形
单晶体的塑变的主要形式 滑移 孪晶
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第四章材料塑性变形
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4.1.2 单晶体金属的塑性变形
滑移：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， 且不破坏晶体内部原子排列规律性的塑变方式。