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1、6 金属的断裂金属的断裂 断裂的基本类型断裂的基本类型u脆性断裂5%宏观断裂微观断裂正断与剪断的宏观与微观形式穿晶断裂沿晶断裂6.2 脆性断裂理论断裂强度n 完整晶体在正应力作用下沿某一晶面拉断的强度。两相邻原子面在拉力作用下，克服原子间键合力作用，使原子面分开的应力。Griffith裂纹理论 6.3 韧性断裂韧性断裂n材料经明显的变形后发生的断裂称为韧性断裂。拉伸时以“颈缩”为先导,当应变硬化产生的强度增加不足以补偿截面积的减少时,产生集中变形,出现“细颈”。6.4 影响断裂类型的因素 影响因素影响因素拉应力拉应力 Tc应变速率应变速率 Tc组织组织 d Tc 晶粒晶粒细化细化 Chapte
2、r 7 金属在塑性加工中组织与性能 变化的基本规律 7.1 金属在冷塑性加工中组织与性能变化的规律1.显微组织显微组织 2.力学性能力学性能的变化的变化 （1）加工硬化加工硬化 金属在变形过程中随着变形程度的增加,强度和硬度明显增加,塑性迅速下降的现象称为。用位错理论解释2.各向异性 加工方式不同不同织构 不同方向上 性能的差异深冲“制耳效应”储存能储存能 (2)工艺条件工艺条件 加工硬化加工硬化 Es 变形温度变形温度变形速度变形速度变形程度变形程度不均匀变形不均匀变形 储存能储存能 影响因素影响因素:(1)材料的内在因素材料的内在因素 溶质原子溶质原子/d Es 畸变畸变 第二相第二相/基
3、体性质差异大基体性质差异大 Es7.2 冷塑性加工金属加热时 组织性能变化n冷变形金属加热时的软化过程冷变形金属加热时的软化过程:回复 再结晶 晶粒长大 t0t1t2t3回回复复再结晶再结晶晶粒长大晶粒长大i)回复ii)再结晶iii)晶粒长大New equiaxed and strain-free grains组织性能变化组织性能变化ABC间位相差很小A和B合并ABC合并,形成大位相差界面 亚晶聚合亚晶聚合 伴随着亚晶长大伴随着亚晶长大再结晶形核机制再结晶形核机制高位错密度晶界迁移，高位错密度晶界迁移，亚晶长大亚晶长大，成为再结晶的晶核成为再结晶的晶核.n变形程度较小时，大角度晶界上有一变形程
4、度较小时，大角度晶界上有一小段弓出，晶界扫过的区域储存能释小段弓出，晶界扫过的区域储存能释放，可以作为再结晶晶核而长大。放，可以作为再结晶晶核而长大。晶界弓出晶界弓出n再结晶形核的驱动力再结晶形核的驱动力 再结晶晶粒与变形基体之间的应变能之差再结晶晶粒与变形基体之间的应变能之差 表面能表面能应变能应变能 晶粒长大的驱动力晶粒长大的驱动力 界面能的降低界面能的降低 异常晶粒长大异常晶粒长大 二次再结晶 原因：原因：第二相、杂质溶入基体金属中,晶界迁移长大；或者再结晶织构中，个别晶粒位向差大,易于迁移 异常长大。7.3 热变形中的软化过程动态回复动态回复 微变形阶段微变形阶段 加工硬化逐渐降低加工
5、硬化逐渐降低 稳定变形阶段稳定变形阶段 发生动态再结晶的应力应变曲线发生动态再结晶的应力应变曲线 应变速率应变速率温度温度稳稳定变形应力定变形应力 低应变速率时重复低应变速率时重复发生动态再结晶发生动态再结晶在回复和再结晶过程中，发生了哪些组织变化？对性在回复和再结晶过程中，发生了哪些组织变化？对性能有哪些主要影响？能有哪些主要影响？如果对一楔形板材进行轧制，经退火后其组织是否均如果对一楔形板材进行轧制，经退火后其组织是否均匀？匀？温度和应变速率如何影响材料的热变形行为？温度和应变速率如何影响材料的热变形行为？8.金属组织性能控制 8.1 金属的强化机制金属的强化机制 1.细晶强化n霍尔配奇（
6、Hall-Petch）公式210dKys 0 晶内变形阻力，相当于单晶体的屈服强度；Ky 晶界性质影响的阻力系数；d晶粒直径。用晶格缺陷理论解释材料的强化机制用晶格缺陷理论解释材料的强化机制-缺陷之间的交互作用缺陷之间的交互作用位错位错-晶界晶界1.晶界强化晶界强化 位错密度与应力的关系位错密度与应力的关系2/10k:流变应力：位错密度=形变强化与位错有直接关系形变强化与位错有直接关系2/10kk=b位错位错-位错位错3 固溶强化n位错钉轧机制位错钉轧机制可运动的溶质原子钉轧位错而造可运动的溶质原子钉轧位错而造成强化成强化(开始屈服时开始屈服时)；n摩擦机制摩擦机制不动的溶质原子引起不动的溶质
7、原子引起应力场应力场增加位增加位错运动的阻力。错运动的阻力。流变应力随溶质浓度的变化流变应力随溶质浓度的变化Stress0 -cmmkc0合金的流变应力；合金的流变应力；纯金属的流变应力；c 溶质的原子浓度。K,m 常数。o位错位错-固溶原子固溶原子4.分散强化 位错切过第二相质点.位错位错-第二相粒子第二相粒子位错绕过第二相质点 8.2 强韧性能控制强韧性能控制 控制控冷工艺示意图 钢铁材料钢铁材料/铝合金的组织性能控制铝合金的组织性能控制控制轧制控制冷却控制轧制控制冷却 1:将合金在将合金在340 to 451C 固溶，形成过饱和固溶体；固溶，形成过饱和固溶体；2:快速淬火，防止形成第二相
8、；快速淬火，防止形成第二相；3:低于低于340C 时效，形成细小弥散的时效，形成细小弥散的 相。相。451C340CAl-8%Mg合金固溶固溶-淬火淬火-时效时效 8.3 冲压性能的控制冲压性能的控制b宽度方向的应变；宽度方向的应变；h厚度方向的应变厚度方向的应变.R值越高，深冲性能越好。00111010lnlnlnlnLBLBBBhHBBRhb将板材试样在拉伸试验机上使之产生20的变形，测定变形前后的尺寸。塑性变形比 R各向异性塑性应变比的平均值相对于轧制方向的角度的角标分别为拉伸试样和、90450904504/)2(RRRRRRR1）反映冲压性能的优劣；2）衡量各向异性。形变时效n板材在存放与运输过程中，发生形变时效。n屈服点延伸 屈服平台屈服平台冲压 “吕德丝带”原因：原因：碳或氮原子向位错扩散形成“科氏气团科氏气团”措施：平整位错在材料的变形中作用位错在材料的变形中作用n滑移n孪生n断裂n回复、再结晶n强化
《材料成型金属学》教学资料：6-8 金属的断裂
