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4 金属及合金的塑性变形与再结晶

4 金属及合金的塑性变形与再结晶
4 金属及合金的塑性变形与再结晶

第六章 回复与再结晶

第六章回复与再结晶 (一)填空题 1. 金属再结晶概念的前提是,它与重结晶的主要区别是。 2. 金属的最低再结晶温度是指,它与熔点的大致关系是。 3 钢在常温下的变形加工称,铅在常温下的变形加工称。 4.回复是,再结晶是。 5.临界变形量的定义是,通常临界变形量约在范围内。 6 金属板材深冲压时形成制耳是由于造成的。 7.根据经验公式得知,纯铁的最低再结晶温度为。 (二)判断题 1.金属的预先变形越大,其开始再结晶的温度越高。(×) 2.变形金属的再结晶退火温度越高,退火后得到的晶粒越粗大。(√)3.金属的热加工是指在室温以上的塑性变形过程。(×) 4.金属铸件不能通过再结晶退火来细化晶粒。(√) 金属铸件不能通过再结晶退火达到细化晶粒的目的,因为铸件,没有经受冷变形加工,所以当加热至再结晶退火温度时,其组织不会发生根本变化,因而达不到细化晶粒的目的。 再结晶退火必须用于经冷塑性变形加工的材料,其目的是改善冷变形后材料的组织和性能。再结晶退火的温度较低,一般都在临界点以下。若对铸件采用再结晶退火,其组织不会发生相变,也没有形成新晶核的驱动力(如冷变形储存能等),所以不会形成新晶粒,也就不能细化晶粒。 5.再结晶过程是形核和核长大过程,所以再结晶过程也是相变过程。(×); 6 从金属学的观点看,凡是加热以后的变形为热加工,反之不加热的变形为冷加工。 (×) 7 在一定范围内增加冷变形金属的变形量,会使再结晶温度下降。( √) 8.凡是重要的结构零件一般都应进行锻造加工。(√) 9.在冷拔钢丝时,如果总变形量很大,中间需安排几次退火工序。( √) 10.从本质上讲,热加工变形不产生加工硬化现象,而冷加工变形会产生加工硬化现象。这是两者的主要区别。( ×) (三)选择题 1.变形金属在加热时发生的再结晶过程是一个新晶粒代替旧晶粒的过程,这种新晶粒的晶型( )。 A.与变形前的金属相同 B 与变形后的金属相同 C 与再结晶前的金属相同D.形成新的晶型 2.金属的再结晶温度是( ) A.一个确定的温度值B.一个温度范围 C 一个临界点D.一个最高的温度值 3.为了提高大跨距铜导线的强度,可以采取适当的( A )。 A.冷塑变形加去应力退火 B 冷塑变形加再结晶退火 C 热处理强化D.热加工强化 4 下面制造齿轮的方法中,较为理想的方法是( C )。 A.用厚钢板切出圆饼再加工成齿轮B用粗钢棒切下圆饼再加工成齿轮 C 由圆钢棒热锻成圆饼再加工成齿轮D.由钢液浇注成圆饼再加工成齿轮 5.下面说法正确的是( C )。 A.冷加工钨在1 000℃发生再结晶 B 钢的再结晶退火温度为450℃ C 冷加工铅在0℃也会发生再结晶D.冷加工铝的T再≈0.4Tm=0.4X660℃=264℃ 6 下列工艺操作正确的是(D ) 。 A.用冷拉强化的弹簧丝绳吊装大型零件淬火加热时入炉和出炉 B 用冷拉强化的弹簧钢丝作沙发弹簧 C 室温可以将保险丝拉成细丝而不采取中间退火 D.铅的铸锭在室温多次轧制成为薄板,中间应进行再结晶退火 7 冷加工金属回复时,位错(C )。

第五章 金属合金的塑性变形 -

第五章金属及合金的塑性变形与断裂一名词解释 固溶强化,应变时效,孪生,临界分切应力,变形织构 固溶强化:固溶体中的溶质原子溶入基体金属后使合金变形抗力提高,应力-应变曲线升高,塑性下降的现象; 应变时效:具有屈服现象的金属材料在受到拉伸等变形发生屈服后,在室温停留或低温加热后重新拉伸又出现屈服效应的情况; 孪生:金属塑性变形的重要方式。晶体在切应力作用下一部分晶体沿着一定的晶面(孪晶面)和一定的晶向(孪生方向)相对于另外一部分晶体作均匀的切变,使相邻两部分的晶体取向不同,以孪晶面为对称面形成镜像对称,孪晶面的两边的晶体部分称为孪晶。形成孪晶的过程称为孪生; 临界分切应力:金属晶体在变形中受到外力使某个滑移系启动发生滑移的最小

分切应力; 变形织构:多晶体中位向不同的晶粒经过塑性变形后晶粒取向变成大体一致,形成晶粒的择优取向,择优取向后的晶体结构称为变形织构,织构在变形中产生,称为变形织构。 二填空题 1.从刃型位错的结构模型分析,滑移的 移面为{111},滑移系方向为<110>,构成12 个滑移系。P166. 3. 加工硬化现象是指随变形度的增 大,金属强度和硬度显著 提高而塑性和韧性显著下降的现象 ,加工硬化的结果,使金属对塑性变形的抗力增大,造成加工硬化的

根本原因是位错密度提高,变形抗 力增大。 4.影响多晶体塑性变形的两个主要因素是晶界、晶格位向差。 5.金属塑性变形的基本方式是滑移和孪生,冷变形后金属的 强度增大,塑性降低。6.常温下使用的金属材料以细小晶粒为好,而高温下使用的金属材 料以粗一些晶粒为好。对于在高温下工作的金属材料,晶粒应粗一些。因为在高温下原子沿晶界 的扩散比晶内快,晶界对变形的阻 力大为减弱而致 7.内应力可分为宏观内应力、微观内应力、点阵畸变三种。 三判断题 1.晶体滑移所需的临界分切应力实测值比理论值小得多。(√) 2 在体心立方晶格中,滑移面为{111}×6,滑移方向为〈110〉×2,所以其滑

上海交大材基-第五章塑性变形与回复再结晶--复习提纲.

第5章材料的形变和再结晶 提纲 5.1 弹性和粘弹性 5.2 晶体的塑性变形(重点) 5.3 回复和再结晶(重点) 5.4 高聚物的塑性变形 学习要求 掌握材料的变形机制及特征,以及变形对材料组织结构、性能的影响;冷、热加工变形材料的回复和结晶过程。 1.材料的弹性变形本质、弹性的不完整性及黏弹性; 2.单晶体塑性变形方式、特点及机制(滑移、孪生、扭折) 3.多晶体、合金塑性变形的特点及其影响因素 4.塑性变形对材料组织与性能的影响; 5.材料塑性变形的回复、再结晶和晶粒长大过程; 6.影响回复、再结晶和晶粒长大的诸多因素(包括变形程度、第二相粒子、工艺参数等) 7、结晶动力学的形式理论(J-M-A方程) 8、热加工变形下动态回复、再结晶的微观组织特点、对性能影响。 9、陶瓷、高聚物材料的变形特点 重点内容 1. 弹性变形的特征,虎克定律(公式),弹性模量和切变弹性模量; 材料在外力作用下发生变形。当外力较小时,产生弹性变形。弹性变形是可逆变形,卸载时,变形消失并恢复原状。在弹性变形范围内,其应力与应变之间保持线性函数关系,即服从虎克(Hooke)定律: 式中E为正弹性模量,G为切变模量。它们之间存在如下关系: 弹性模量是表征晶体中原子间结合力强弱的物理量,故是组织结

构不敏感参数。在工程上,弹性模量则是材料刚度的度量。 2. 弹性的不完整性和粘弹性; 理想的弹性体是不存在的,多数工程材料弹性变形时,可能出现加载线与卸载线不重合、应变滞后于应力变化等弹性不完整性。弹性不完整性现象包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后和循环韧性等。3. 滑移系,施密特法则(公式),滑移的临界分切应力; 晶体中一个滑移面和该面上一个滑移方向组成。 fcc和bcc,bcc的滑移系?滑移系多少与塑性之间的关系。 滑移的临界分切应力: 如何判断晶体中各个滑移系能不能开动? 解释几何软化和几何硬化?为何多晶体塑性变形时要求至少有5个独立的滑移系进行滑移? 4. 滑移的位错机制,派-纳力(公式); 为什么晶体中滑移系为原子密度最大的面和方向? 5. 比较塑性变形两种基本形式:滑移与孪生的异同特点; 6. 多晶体塑性变形的特点:晶粒取向的影响,晶界的影响;

金属塑性变形与断裂

金属塑性变形与断裂集团文件版本号:(M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988)

金属材料塑性变形与断裂的关系 摘要:金属的断裂是指金属材料在变形超过其塑性极限而呈现完全分开的状态。材料受力时,原子相对位置发生了改变,当局部变形量超过一定限度时,原于间结合力遭受破坏,使其出现了裂纹,裂纹经过扩展而使金属断开。任何断裂都是由裂纹形成和裂纹扩展两个过程组成的,而裂纹形成则是塑性变形的结果。金属塑性的好坏表明了它抑制断裂能力的高低。 关键词:塑性变形解理断裂准解理断裂沿晶断裂冷脆疲劳应力腐蚀 氢脆高温断裂 一、解理断裂与塑变的关系 解理断裂在主应力作用下,材料由于原子键的破断而产生的沿着某一晶面的快速破断过程。解理断裂的的产生条件是位错滑移必须遇到阻力,且位错滑移聚集到一定程度。断裂面沿一定的晶面发生,这个平面叫做解理面。解理台阶是沿两个高度不同的平行解理面上扩展的解理裂纹相交时形成的。形成过程有两种方式:通过解理裂纹与螺型位错相交形成;通过二次解理或撕裂形成。 第一种,当解理裂纹与螺型位错相遇时,便形成一个台阶,裂纹继续向前扩展,与许多螺型位错相交便形成众多台阶,他们沿裂纹前端滑动而相互交汇,同号台阶相互汇合长大,异号台阶相互抵消,当汇合台阶足够大的时候便在电镜下观察为河流状花样。

第二种,二次解理是指在解理裂纹扩展的两个互相平行解理面间距较小时产生的,但若解理裂纹的上下两个面间距远大于一个原子间距时,两解理裂纹之间的金属会产生较大的塑性变形,结果由于塑性撕裂而形成台阶,称为撕裂棱晶界。舌状花样是由于解理裂纹沿孪晶界扩散留下的舌头状凹坑或凸台。 从宏观上看,解理断裂没有塑性变形,但从微观上看解理裂纹是以塑性变形为先导的,尽管变形量很小。解理断裂是塑性变形严重受阻,应力集中非常严重的一种断裂。 二、准解理断裂与塑变的关系 准解理断裂介于解理断裂和韧窝断裂之间,它是两种机制的混合。产生原因: (1)、从材料方面考虑,必为淬火加低温回火的组织,回火温度低,易产生此类断裂。 (2)、构件的工作温度与钢材的脆性转折温度基本相同。 (3)、构件的薄弱环节处处于平面应变状态。 (4)、材料的尺寸比较粗大。 (5)、回火马氏体组织的缺陷,如碳化物在回火时的定向析出。 准解理断裂往往开始是因为碳化物,析出物或者夹杂物在外力作用下产生裂纹,然后沿某一晶面解理扩展,之后以塑性变形方式撕裂,其断裂面上显现有较大的塑性变形,特征是断口上存在由于几个地方的小裂纹分别扩展相遇发生塑性撕裂而形成的撕裂岭。准解理断裂面不是一

回复与再结晶

1、一块单相多晶体包含。 A.不同化学成分的几部分晶体B.相同化学成分,不同结构的几部分晶体C.相同化学成分,相同结构,不同位向的几部分晶体 2、在立方系中点阵常数通常指。 A.最近的原子间距B.晶胞棱边的长度 3、每一个面心立方晶胞中有八面体间隙m个,四面体间隙n个,其中。 A.m=4,n=8B.m=13,n=8C.m=1,n=4 4、原子排列最密的一族晶面其面间距。 A.最小B.最大 5、晶体中存在许多点缺陷,例如 A.被激发的电子B.空位C.沉淀相粒子 6、金属中通常存在着溶质原子或杂质原子,它们的存在。 A.总是使晶格常数增大B.总是使晶格常数减小C.可能使晶格常数增大,也可能使晶格常数减小 7、金属中点缺陷的存在使电阻。 A.增大B.减小C.不受影响 8、空位在过程中起重要作用。

A.形变孪晶的形成B.自扩散C.交滑移 9、金属的自扩散的激活能应等于。 A.空位的形成能与迁移激活能的总和B.空位的形成能C.空位的迁移能 10、位错线上的割阶一般通过形成 A.位错的交割B.交滑移C.孪生 一、名词解释 沉淀硬化、细晶强化、孪生、扭折、第一类残余应力、第二类残余应力、、回复、再结晶、多边形化、临界变形量、冷加工、热加工、动态回复、动态再结晶 沉淀硬化:在金属的过饱和固溶体中形成溶质原子偏聚区和由之脱出微粒弥散分布于基体中导致硬化。 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。 孪生:在切应力作用下,晶体的一部分沿一定晶面和晶向发生均匀切变并形成晶体取向的镜面对称关系。 扭折:在滑移受阻、孪生不利的条件下,晶体所做的不均匀塑性变形和适应外力作用,是位错汇集引起协调性的形变。 按残余应力作用范围不同,可分为宏观残余应力和微观残余应力等两大类,其中宏观残余应力称为第一类残余应力(由整个物体变形不均匀引起),微观残余应力称为第二类残余应力(由晶粒变形不均匀引起)。 储存能:在塑性变形中外力所作的功除大部分转化为热之外,由于金属内部的形变不均匀及点阵畸变,尚有一小部分以畸变能的形式储存在形变金属内部,这部分能量叫做储存能。回复:经冷塑性变形的金属加热时,尚未发生光学显微组织变化前(即再结晶之前)的微观结构变化过程。 再结晶:经冷变形的金属在一定温度下加热时,通过新的等轴晶粒形成并逐步取代变形晶粒的过程。 多边形化:指回复过程中油位错重新分布而形成确定的亚晶结构过程。 临界变形量:需要超过某个最小的形变量才能发生再结晶,这最少的形变量就称为临界变形量。 冷加工:在再结晶温度以下的加工过程;在没有回复和在接近的条件下进行的塑性变形加工。热加工:在再结晶温度以上的加工过程;在再结晶过程得到充分进行的条件下进行的塑性变形加工。 动态回复:热加工时由于温度很高,金属在变形的同时发生回复,同时发生加工硬化和软化两个相反的过程。这种在热变形时由于温度和外力联合作用下发生的回复过程 动态再结晶:是指金属在热变形过程中发生的再结晶现象。 二、问答题

金属及合金的塑性变形考试试卷及参考答案

金属及合金的塑性变形考试试卷及参考答案 (一)填空题 1. 硬位向是指外力与滑移面平行或垂直,取向因子为零,其含义是无论τk如何,σs均为无穷大,晶体无法滑移。2.从刃型位错的结构模型分析,滑移的实质是位错在切应力作用下沿滑移面逐步移动的结果。 3.由于位错的增殖性质,所以金属才能产生滑移变形,而使其实际强度值大大的低于理论强度值。 4. 加工硬化现象是指随变形度增大,金属的强硬度显著增高 而塑韧性明显下降的现象,加工硬化的结果使金属对塑性变形的抗力增加,造成加工硬化的根本原因是位错密度大大增加。 5.影响多晶体塑性变形的两个主要因素是晶界、晶粒位向差。 6.金属塑性变形的基本方式是滑移和孪生,冷变形后金属的强度增加,塑性降低。 7.常温下使用的金属材料以细小晶粒为好,而高温下使用的金属材料以粗大晶粒为好。 8.面心立方结构的金属有12 个滑移系,它们是4{111}×3<110>。 9.体心立方结构的金属有12 个滑移系,它们是6{110}×2<111>。 10.密排六方结构的金属有 3 个滑移系,它们是1{0001}×3<īī20>。 11.单晶体金属的塑性变形主要是切应力作用下发生的,常沿着晶体中密排面和密排方向发生。 12 金属经冷塑性变形后,其组织和性能会发生变化,如显微组织拉长变为纤维组织、亚结构的细化变为形变亚结构、形变织构即晶粒沿某一晶向或晶面取向变形、加工硬化等等。 13.拉伸变形时,晶体转动的方向是由滑移面转到与拉伸轴平行的方向。

14 晶体的理论屈服强度约为实际屈服强度的1500倍。15.内应力是指金属塑性变形后保留在金属内部的残余内应力和点阵畸变,它分为宏观内应力、微观内应力、点阵畸变三种。 (二)判断题 1 在体心立方晶格中,滑移面为{111}×6,滑移方向为〈110〉×2,所以其滑移系有12个。(×) 2.滑移变形不会引起晶体结构的变化。(×)(位向) 3 因为体心立方与面心立方晶格具有相同的滑移系数目, 所以它们的塑性变形能力也相同。(×)5.在晶体中,原子排列最密集的晶面间的距离最小,所以滑移最困难。(×) 6 孪生变形所需要的切应力要比滑移变形所需要的切应力小得多。(×) 7.金属的加工硬化是指金属冷塑性变形后强度和塑性提高的现象。(×) 8 单晶体主要变形的方式是滑移,其次是孪生。(√) 9.细晶粒金属的强度高,塑性也好。(√)10.反复弯折铁丝,铁丝会越来越硬,最后会断裂。(√) 11.喷丸处理能显著提高材料的疲劳强度。(√)12.晶体滑移所需的临界分切应力实测值比理论值小得多。(√) 13.晶界处滑移的阻力最大。( √) 14.滑移变形的同时伴随有晶体的转动,因此,随变形度的增加,不仅晶格位向要发生变化,而且晶格类型也要发生变化。( ×) 15.滑移变形不会引起晶格位向的改变,而孪生变形则要引起晶格位向的改变。(√) 16.面心立方晶格一般不会产生孪生变形;密排六方晶格金属因滑移系少,主要以孪生方式产生变形。( √) (三)选择题

金属的塑性变形与再结晶-材料科学基础学习知识-实验-06

实验六金属的塑性变形与再结晶 (Plastic Deformation and Recrystallization of Metals)实验学时:2 实验类型:综合 前修课程名称:《材料科学导论》 适用专业:材料科学与工程 一、实验目的 1.观察显微镜下变形孪晶与退火孪晶的特征; 2.了解金属经冷加工变形后显微组织及机械性能的变化; 3.讨论冷加工变形度对再结晶后晶粒大小的影响。 二、概述 1.显微镜下的滑移线与变形孪晶 金属受力超过弹性极限后,在金属中将产生塑性变形。金属单晶体变形机理指出,塑性变形的基本方式为:滑移和孪晶两种。 所谓滑移,是晶体在切应力作用下借助于金属薄层沿滑移面相对移动(实质为位错沿滑移面运动)的结果。滑移后在滑移面两侧的晶体位向保持不变。 把抛光的纯铝试样拉伸,试样表面会有变形台阶出现,一组细小的台阶在显微镜下只能观察到一条黑线,即称为滑移带。变形后的显微组织是由许多滑移带(平行的黑线)所组成。

在显微镜下能清楚地看到多晶体变形的特点:① 各晶粒内滑移带的方向不同(因晶粒方位各不相同);② 各晶粒之间形变程度不均匀,有的晶粒内滑移带多(即变形量大),有的晶粒内滑移带少(即变形量小);③ 在同一晶粒内,晶粒中心与晶粒边界变形量也不相同,晶粒中心滑移带密,而边界滑移带稀,并可发现在一些变形量大的晶粒内,滑移沿几个系统进行,经常看见双滑移现象(在面心立方晶格情况下很易发现),即两组平行的黑线在晶粒内部交错起来,将晶粒分成许多小块。(注:此类样品制备困难,需要先将样品进行抛光,再进行拉伸,拉伸后立即直接在显微镜下观察;若此时再进行样品的磨光、抛光,滑移带将消失,观察不到。原因是:滑移带是位错滑移现象在金属表面造成的不平整台阶,不是材料内部晶体结构的变化,样品制备过程会造成滑移带的消失。) 另一种变形的方式为孪晶。不易产生滑移的金属,如六方晶系的镉、镁、铍、锌等,或某些金属当其滑移发生困难的时候,在切应力的作用下将发生的另一形式的变形,即晶体的一部分以一定的晶面(孪晶面或双晶面)为对称面,与晶体的另一部分发生对称移动,这种变形方式称为孪晶或双晶。 孪晶的结果是:孪晶面两侧晶体的位向发生变化,呈镜面对称。所以孪晶变形后,由于对光的反射能力不同,在显微镜下能看到较宽的变形痕迹——孪晶带或双晶带。在密排六方结构的锌中,由于其滑移系少,则易以孪晶方式变形,在显微镜下看到变形孪晶呈发亮的竹叶状特征。(注:孪晶是材料内部晶体结构上的变化,样品制备过程不会造成孪晶的消失。) 对体心立方结构的Fe -α,在常温时变形以滑移方式进行;而在0℃以下受冲击载荷时,则以孪晶方式变形;而面心立方结构大多是以滑移方式变形的。 2.变形程度对金属组织和性能的影响

回复与再结晶

理论课教案 编号:NGQD-0707-09版本号:A/0页码:编制/时间:审核/时间:批准/时间: 学科金属材料及 热处理 第三章金属的塑性变形与再结晶 第三节回复与再结晶 教学类型授新课授课时数1授课班级 教学目的 和要求 1、了解加热过程中,变形金属内部组织的变化。 教学重点和难点1、重点:回复、再结晶的作用。 2、难点:再结晶温度的计算。 教具准备 复习提问再结晶温度如何计算? 作业布置P33习题8 教学方法主要教学内容和过程附记 §3-3回复与再结晶 经冷塑性变形后的金属晶粒破碎,晶格扭曲,位错密度增高,产生内应力,其内部能量增高,因而组织处于不稳定 的状态,并存在向稳定状态转变的趋势。在低温下,这种转 变一般不易实现。而在加热时,由于原子的动能增大,活动 能力增强,冷塑性变形后的金属组织会发生一系列的变化, 最后趋于较稳定的状态。随着加热温度的升高,变形金属的 内部相继发生回复、再结晶、晶粒长大三个阶段的变化

理论课教案附页 编制/时间: 教学方法主要教学内容和过程附记 一、回复 回复:当加热温度不太高时,原子活动能力有所增加,原子已能作短距离的运动,此时,晶格畸变程度大为减轻, 从而使内应力有所降低,这个阶段称为回复。 1、回复是冷塑性变形金属在较低温度下加热的阶段。 在这个温度范围内,随温度的升高,变形金属中的原子活动 能力有所增大。 2、通过回复,变形金属的晶格畸变程度减轻,内应力 大部分消除,但金属的显微组织无明显变化,因此力学性能 变化不大。 3、在生产实际中,常利用回复现象将冷变形金属在低 温加热,进行消除内应力的处理,适当提高塑性、韧性、弹 性,以稳定其组织和尺寸,并保留加工硬化时留下的高硬度 的性能。 二、再结晶 再结晶:当冷塑性变形金属加热到较高温度时,由畸变晶粒通过形核及晶核长大而形成新的无畸变的等轴晶粒的 过程。 1、再结晶过程是发生在较高温度(再结晶温度以上), 其过程以形核和核长大的方式进行。(见教材P30) 2、再结晶后,冷变形金属的组织和性能恢复到变形前 的状态(教材P31) 3、再结晶过程是新晶粒重新形成的过程,而晶格类型 并没有发生改变,所以它不是相变过程。(教材P31)

金属学与热处理第五章 金属及合金的塑性变形

第五章金属及合金的塑性变形 (一)填空题 1. 硬位向是指,其含义是 2.从刃型位错的结构模型分析,滑移的实质是 3.由于位错的性质,所以金属才能产生滑移变形,而使其实际强度值大大的低于理论强度值。 4. 加工硬化现象是指,加工硬化的结果使金属对塑性变形的抗力, 造成加工硬化的根本原因是。 5.影响多晶体塑性变形的两个主要因素是、。 6..金属塑性变形的基本方式是和,冷变形后金属的强度,塑性。 7.常温下使用的金属材料以晶粒为好,而高温下使用的金属材料以晶粒为好。 8.面心立方结构的金属有滑移系,它们是。 9.体心立方结构的金属有滑移系,它们是。 10.密排六方结构的金属有滑移系,它们是。 11.单晶体金属的塑性变形都是作用下发生的,常沿着晶体中和发生。 12 金属经冷塑性变形后,其组织和性能会发生变化,如、、、等等。 13.拉伸变形时,晶体转动的方向是转到。 14.位错密度的定义是,单位为。 15 晶体的理论屈服强度约为实际屈服强度的倍。 16.内应力是指,它分为、、、三种。 17 滑移系是指,面心立方晶格的滑移面为,滑移系方向 为,构成个滑移系。 (二)判断题 1 金属在均匀塑性变形时,若外力与滑移面相平行,则意味着不可能进行塑性变形。 2 在体心立方晶格中,滑移面为{111}×6,滑移方向为〈110〉×2,所以其滑移系有12个 3.滑移变形不会引起晶体结构的变化。 4 因为体心立方与面心立方晶格具有相同的滑移系数目,所以它们的塑性变形能力也相 同。() 5.在晶体中,原子排列最密集的晶面间的距离最小,所以滑移最困难。()6 孪生变形所需要的切应力要比滑移变形所需要的切应力小得多。()7.金属的加工硬化是指金属冷塑性变形后强度和塑性提高的现象。() 8 单晶体主要变形的方式是滑移,其次是孪生。() 9.细晶粒金属的强度高,塑性也好。() 10.反复弯折铁丝,铁丝会越来越硬,最后会断裂。() 11.喷丸处理及表面辊压能显著提高材料的疲劳强度。() 12.晶体滑移所需的临界分切应力实测值比理论值小得多。() 13.晶界处滑移的阻力最大。( ) 14.滑移变形的同时伴随有晶体的转动,因此,随变形度的增加,不仅晶格位向要发生变化,而且晶格类型也要发生变化。( ) 15.滑移变形不会引起晶格位向的改变,而孪生变形则要引起晶格位向的改变。( ) 16.面心立方晶格一般不会产生孪生变形;密排六方晶格金属因滑移系少,主要以孪生方式产生变形。( )

上海交大材基第五章塑性变形与回复再结晶习题集讲解.

1 单晶体的塑性变形 铜单晶(a=0.36nm )在[112]方向加拉伸应力,拉伸应力为2.5×105Pa ,此条件下:(1)取向因子最大的滑移系有哪几个?(2)计算其分切应力多大? 解:(1) Cu 为F.C.C 结构,易滑移面为{1,1,1},滑移方向为〈1,1,0〉,可以分别求 出[112]方向与这些滑移系之间的两个夹角,然后得到12个取向因子的值。(这里省略了) 通过上述计算得到具体的滑移系(1,-1,1)[0,1,1]和(-1,1,1) [1,0,1]为具有最大取向因子滑移系。 (2) 根据施密特法则(公式略), F=δcosAcosB=1.02*105 Pa 何谓临界分切应力定律?哪些因素影响临界分切应力大小? 解:(略) 沿密排六方单晶的[0001]方向分别加拉伸力和压缩力,说明在这两种情况下,形变的可能方式。 解:1)滑移:a -拉伸的时,当c/a>=1.633,不会产生滑移,当c/a<1.633有可能产 生滑移,可产生滑移的是{1,1,-2,2}<1,1,-2,-3>;其他滑移面不能产生滑移; b -压缩的时候结果和拉伸一样; 2)孪生:拉伸和压缩的时候都可能产生孪生变形; 3)扭折:拉伸的时候一般不易扭折变形,压缩的时候可以产生扭折变形。 试指出单晶体的Cu 与α-Fe 中易滑移面的晶面与晶向,并分别求它们的滑移面间距,滑移方向上的原子间距及点阵阻力,已知泊松比为ν=0.3,G Cu =48300MPa , G α-Fe =81600MPa. 解:体心Fe 具有多种类的滑移系,但是滑移方向均相同。 力=90.56MPa 。

铝单晶体拉伸时,其力轴为[001],一个滑移系的临界分切应力为0.79MN/m2,取向因子COS φCOSλ=0.41,试问有几个滑移系可同时产生滑移?开动其中一个滑移系至少要施加多大的拉应力? 解:Al为F.C.C结构,其滑移系共有{1,1,1}4<1,1,0>3=12个。可以求得【001】与这些滑移系的取向因子。(可以列表列出来如下) 其它有4个滑移系,它们的滑移方向的第三个数字为0,因为取向因子为0,根据施密特法则,不能产生滑移。 开动其中一个滑移系需要施加的拉应力,可以根据施密特法则求得: F=0.79/0.41=1.93 MN/m2

9塑性变形与回复再结晶实验指导书4

实验4 塑性变形与回复再结晶 一、实验目的 1.加深对加工硬化现象和回复再结晶的认识。 2.通过实验分析加工温度和变形程度对所选原材料组织和性能的影响。 3.测定所选原材料(例如工业纯铝)的形变度与再结晶后的晶粒度的关系曲线。 二、实验原理 1、加工硬化现象 当金属与合金在外力的作用下,应力超过弹性极限以后,将发生塑性形变。金属在塑性形变过程中,组织与性能将发生变化。一般说来随着形变程度的增加,金属的强度、硬度提高而塑性下降,同时也造成其它物理化学性能的明显变化。人们就把金属因塑性变而导致的强度和硬度增加的现象称为加工硬化。 2、金属经塑性形变后显微组织的变化 金属经塑性形变以后,其组织发生以下的变化。 (1)金属在塑性形变后,组织也将发生相应的变化,例如在轧制后,晶粒沿着形变方向被拉长,其程度随形变量的加大而增大,当形变量很大时,晶粒伸长呈“纤维状”。与此同时,除晶粒的形状发生变化外,组织中的第二相也将发生变化,硬的相将破碎,软的相将发生形变等。 (2)塑性形变导致金属组织内部的亚结构细化。在形变不大的情况下,晶粒内首先出现明显的滑移带,随着形变量的加大。滑移带逐渐增多。射线结构分析结果表明:晶粒被碎化成许多位向略有不同(位向差一般不大于1°)的晶块,其大小约为10-3~10-6厘米,即在原来晶粒内出现了很多小晶块,这种组织称为亚结构。 (3)金属塑性形变时,由于各部分的形变的不均匀性而造成的内应力(第一类,第二类,第三类内应力)将增大。 (4)当金属的塑性形变量很大时,在形变过程中晶体将产生转动和旋转,使各晶粒的某一晶向都不同程度的转向与外力相近的方向,这样便使得原来晶向不同的晶粒取向渐趋一致。而使其具有择优趋向组织称之为形变结构。 金属塑性形变后组织和性能的变化规律,在生产中有一定的实际意义,为此应了解这一变化规律,从而能更好的为生产服务。 塑性形变的方式,主要有两种。其一是滑移形变方式,其二是孪晶形变方式。至于形变结构与机理,这里不做叙述。 3、回复与再结晶 由于塑性形变,使晶格畸变增大(使错密度增加,亚结构细化等),使得冷形变金属的自由能升高而处于不稳定状态。因此,便有一种向较稳定状态转化的自发趋势。 如将冷形变后的金属加热到较高的温度,使其原子具有一定的扩散能力,就会产生一系列组织与性能的变化。这个变化过程就是回复——再结晶及晶粒长大(聚集再结晶)过程,参看图1。 回复:当加热温度较(再结晶温度)低时,通过原子作短距离的扩散,使某些晶体缺陷互相抵消而使缺陷数量减少;使晶格畸变程度减轻(由多边化结果导致);第一类、第二类内应力基本消除;显微组织无变化,机械性能和物理化学性能部分的恢复到形变前的状态,如硬度、强度稍微下降,塑性略有提高;导磁率上升,比电阻下降等,这一过程称为回复。 再结晶:冷形变金属加热到某一温度,由于原子扩散能力的增大,组织和性能将发生剧烈的变化,完全回复到形变以前的情况。从显微组织看形变组织完全消失,代之的是新的等轴晶粒;其强度硬度下降而塑性提高。把在这一温度下组织和性能发生剧烈变化的现象称做

第五章塑性变形与回复再结晶--习题集

psi是一种压力单位,定义为英镑/平方英寸,145psi=1Mpa PSI英文全称为Pounds per square inch。P是磅pound,S是平方square,I 是英寸inch。把所有的单位换成公制单位就可以算出:1bar≈14.5psi 1 KSI = 1000 lb / in. 2 = 1000 x 0.4536 x 9.8 N / (25.4 mm)2 = 6.89 N / mm2 材料机械强度性能单位,要用到试验机来检测 Density of Slip Planes The planar density of the (112) plane in BCC iron is 9.94 atoms/cm2. Calculate the planar density of the (110) plane and the interplanar spacings for both the (112) and the (110) planes. On which type of plane would slip normally occur? (112) planar density: The point of this problem is that slip generally occurs in high density directions and on high density planes. The high density directions are directions in which the Burgers' vector is short, and the high density planes are the "smoothest" for slip. It will help to visualize these two planes as we calculate the atom density.

金属塑性变形与断裂

金属材料塑性变形与断裂的关系 摘要:金属的断裂是指金属材料在变形超过其塑性极限而呈现完全分开的状态。材料受力时,原子相对位置发生了改变,当局部变形量超过一定限度时,原于间结合力遭受破坏,使其出现了裂纹,裂纹经过扩展而使金属断开。任何断裂都是由裂纹形成和裂纹扩展两个过程组成的,而裂纹形成则是塑性变形的结果。金属塑性的好坏表明了它抑制断裂能力的高低。 关键词:塑性变形解理断裂准解理断裂沿晶断裂冷脆疲劳应力腐蚀 氢脆高温断裂 一、解理断裂与塑变的关系 解理断裂在主应力作用下,材料由于原子键的破断而产生的沿着某一晶面的快速破断过程。解理断裂的的产生条件是位错滑移必须遇到阻力,且位错滑移聚集到一定程度。断裂面沿一定的晶面发生,这个平面叫做解理面。解理台阶是沿两个高度不同的平行解理面上扩展的解理裂纹相交时形成的。形成过程有两种方式:通过解理裂纹与螺型位错相交形成;通过二次解理或撕裂形成。 第一种,当解理裂纹与螺型位错相遇时,便形成一个台阶,裂纹继续向前扩展,与许多螺型位错相交便形成众多台阶,他们沿裂纹前端滑动而相互交汇,同号台阶相互汇合长大,异号台阶相互抵消,当汇合台阶足够大的时候便在电镜下观察为河流状花样。 第二种,二次解理是指在解理裂纹扩展的两个互相平行解理面间距较小时产生的,但若解理裂纹的上下两个面间距远大于一个原子间距时,两解理裂纹之间的金属会产生较大的塑性变形,结果由于塑性撕裂而形成台阶,称为撕裂棱晶界。舌状花样是由于解理裂纹沿孪晶界扩散留下的舌头状凹坑或凸台。 从宏观上看,解理断裂没有塑性变形,但从微观上看解理裂纹是以塑性变形为先导的,尽管变形量很小。解理断裂是塑性变形严重受阻,应力集中非常严重的一种断裂。 二、准解理断裂与塑变的关系 准解理断裂介于解理断裂和韧窝断裂之间,它是两种机制的混合。产生原因:

第六章 金属及合金的塑性变形与断裂

第六章 金属及合金的塑性变形与断裂 (一)填空题 1. 硬位向是指 ,其含义是 2.从刃型位错的结构模型分析,滑移的实质是 3.由于位错的 性质,所以金属才能产生滑移变形,而使其实际强度值大大的低于理论强度值。 4. 加工硬化现象是指 ,加工硬化的结果使金属对塑性变形的抗力 ,造成加工硬化的根本原因是 。 5.影响多晶体塑性变形的两个主要因素是 、 。 6..金属塑性变形的基本方式是 和 ,冷变形后金属的强度 ,塑性 。 7.常温下使用的金属材料以 晶粒为好,而高温下使用的金属材料以 晶粒为好。 8.面心立方结构的金属有 滑移系,它们是 。 9.体心立方结构的金属有 滑移系,它们是 。 10.密排六方结构的金属有 滑移系,它们是 。 11.单晶体金属的塑性变形都是 作用下发生的,常沿着晶体中 和 发生。 12 金属经冷塑性变形后,其组织和性能会发生变化,如 、 、 、 等等。 13.拉伸变形时,晶体转动的方向是 转到 。 14.位错密度的定义是 ,单位为 。 15 晶体的理论屈服强度约为实际屈服强度的 倍。 16.内应力是指 ,它分为 、 、 、 三种。 17 滑移系是指 ,面心立方晶格的滑移面为 ,滑移系方向为 ,构成 个滑移系。

18.α-Fe在______________________________ 条件下和γ-Fe在_____________________________________条件下,容易产生形变孪晶。 19.fcc结构的晶体中,(111)晶面上含有_________________________ 滑移方向。(晶向指数) 20.bcc结构的晶体中,(110)晶面上含有_________________________ 滑移方向。(晶向指数) (二)判断题 1.金属在均匀塑性变形时,若外力与滑移面相平行,则意味着不可能进行塑性变形。 2.在体心立方晶格中,滑移面为{111}×6,滑移方向为〈110〉×2,所以其滑移系有12个 3.滑移变形不会引起晶体结构的变化。 4.因为体心立方与面心立方晶格具有相同的滑移系数目,所以它们的塑性变形能力也相同。 ( ) 5.在晶体中,原子排列最密集的晶面间的距离最小,所以滑移最困 难。 ( ) 6.孪生变形所需要的切应力要比滑移变形所需要的切应力小得 多。 ( ) 7.金属的加工硬化是指金属冷塑性变形后强度和塑性提高的现 象。 ( ) 8 单晶体主要变形的方式是滑移,其次是孪生。 ( ) 9.细晶粒金属的强度高,塑性也好。 ( ) 10.反复弯折铁丝,铁丝会越来越硬,最后会断裂。 ( ) 11.喷丸处理及表面辊压能显著提高材料的疲劳强度。 ( ) 12.晶体滑移所需的临界分切应力实测值比理论值小得多。 ( ) 13.晶界处滑移的阻力最大。 ( )

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。

(完整版)《金属塑性成形原理》习题答案

《金属塑性成形原理》 习题答案 一、填空题 1. 衡量金属或合金的塑性变形能力的数量指标有伸长率和断面收缩率。 2. 所谓金属的再结晶是指冷变形金属加热到更高的温度后,在原来变形的金属中会重新形成新的无畸变的等轴晶,直至完全取代金属的冷变形组织的过程。 3. 金属热塑性变形机理主要有:晶内滑移、晶内孪生、晶界滑移和扩散蠕变等。 4. 请将以下应力张量分解为应力球张量和应力偏张量 =+ 5. 对应变张量,请写出其八面体线变与八面体切应变 的表达式。 =; =。

6.1864 年法国工程师屈雷斯加(H.Tresca )根据库伦在土力学中研究成果,并从他自已所做的金属挤压试验,提出材料的屈服与最大切应力有关,如果 采用数学的方式,屈雷斯加屈服条件可表述为。 7. 金属塑性成形过程中影响摩擦系数的因素有很多,归结起来主要有金属的种类和化学成分、工具的表面状态、接触面上的单位压力、变形温度、变形速度等几方面的因素。 8. 变形体处于塑性平面应变状态时,在塑性流动平面上滑移线上任一点的切线方向即为该点的最大切应力方向。对于理想刚塑性材料处于平面应变状态下,塑性区内各点的应力状态不同其实质只是平均应力不同,而各点处的最大切应力为材料常数。 9. 在众多的静可容应力场和动可容速度场中,必然有一个应力场和与之对应的速度场,它们满足全部的静可容和动可容条件,此唯一的应力场和速度场,称之为真实应力场和真实速度场,由此导出的载荷,即为真实载荷,它是唯一的。 10. 设平面三角形单元内部任意点的位移采用如下的线性多项式来表示: ,则单元内任一点外的应变可表示为=。 11、金属塑性成形有如下特点:、、、。 12、按照成形的特点,一般将塑性成形分为和两大类,按照成形时工件的温度还可以分为、和三类。

第二章 金属的塑性变形与再结晶学习资料

第二章金属的塑性变形与再结晶

第二章金属的塑性变形与再结晶 教学目的:掌握金属的塑性变形与再结晶规律,了解塑性变形对金属组织与性能的影响 本章重点: 1、金属单晶体与多晶体的塑性变形及其特点 2、塑性变形对金属组织与性能的影响 3、回复与再结晶 本章难点:塑性变形对金属组织与性能的影响 参考文献:1、王从曾,材料性能学,北京工业大学出版社,2001 2、束德林,金属力学性能,机械工业出版社,1995 3、冯端,金属物理学,科学出版社,1999 4、史美堂,金属材料及热处理,上海科学技术出版社,2001 5、史美堂,金属材料及热处理习题集与实验指导书,上海科学技术 出版社,1997 专业词汇:Tensile test; tensile strength; stress-strain curve; elastic distortion; plastic distortion; strain energy; stress concentration; fracture strength; fracture mechanism; reduction ratio of area; breaking extension; fracture toughness; fractography analysis; yield point; yield strength; poisson’s ratio 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢2

由于金属铸锭中存在各种各样的缺陷,如:粗大晶粒区,组织疏松,杂质偏析,气孔、裂纹等,故铸锭需要进行压力加工,消除上述缺陷才能使用。压力加工过程中,金属产生塑性变形,使金属组织发生很大变化,这种变化一方面使金属性能得到改善,另一方面也会带来不利影响,本章将讨论这方面的问题。 第一节金属的塑性变形 一、金属的变形与断裂 1、应力:作用在单位面积上的内力值σ=lim(ΔS/ΔA), ΔA→0 2、应变:单位长度上的变形量。 3、弹性变形:在应力作用下,金属晶格发生了弹性伸长或歪扭,但未超过原子间 的结合力。即σ=Eε,服从虎克定律。 4、塑性变形:当应力超过原子间的结合力,晶格发生不可恢复得变形。 5、断裂:韧性断裂:断裂前有明显塑性变形,断口成纤维状,无光泽 脆性断裂:断裂前未发生明显塑性变形,断口有闪烁的光泽。 脆性断裂:晶间断裂:断裂沿晶界发生,断口凹凸不平。 穿晶断裂:断裂穿过各个晶粒,断口平化。 二、金属单晶体的塑性变形 1、塑性变形的方式 滑移:晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面发生相对的滑动。 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢3

实验五--金属的塑性变形与再结晶--实验报告

一,实验目的 1、观察显微镜下滑移绒、变形孪晶与退火孪晶的特征; 2、了解金属经冷加工变形后显微组织及机械性能的变化; 3、讨论冷加工变形度对再结晶后晶粒大小的影响。 二、概述 1 显微镜下的滑移线与变形挛晶 金属受力超过弹性极限后,在金属中特产生塑性变形。金属单晶体变形机理指出,塑性变形的基本方式为滑移和孪晶两种。 所谓滑移时晶体在切应力作用下借助于金属薄层沿滑移面相对移动(实质为位错沿滑移面运动)的结果。滑移后在滑移面两侧的晶体位相保持不变。把抛光的纯铝试样拉伸,试样表面会有变形台阶出现,一组细小的台阶在显微镜下只能观察到一条黑线,即称为滑移带。变形后的显微姐织是由许多滑移带(平行的黑线)所组成。 在显微镜下能清楚地看到多晶体变形的特点:各晶粒内滑移带的方向不同(因晶粒方位各不相同),各晶粒之间形变程度不均匀,有的晶粒内滑移带多(即变形量大),有的晶粒内滑移带少(即变形量小);在同一晶粒内,晶粒中心与晶粒边界变形量也不相同,晶粒中心滑移带密,而边界滑移带稀,并可发现在一些变形量大的晶粒内,滑移沿几个系统进行,经常看见双滑移现象(在面心立方晶格情况下很易发现),即两组平行的黑线在晶粒内部交错起来,将晶粒分成许多小块。 另一种变形的方式为孪晶。不易产生滑移的金属,如六方晶系镉、镁、铍、锌等,或某些金属当其滑移发生困难的时候,在切应力的作用下将发生的另一形式的变形,即晶体的—部分以一定的晶面(孪晶面或双晶面)为对称面;与晶体的另一部分发生对称移动,这种变形方式称为孪晶或双晶。孪晶的结果是孪晶面两侧晶体的位向发生变化,呈镜面对称。所以孪晶变形后,由于对光的反射能力不同,在显微镜下能看到较宽的变形痕迹——孪晶带或双晶带。在密排六方结构的锌中,由于其滑移系少,则易以孪晶方式变形,在显微镜下看到变形孪晶呈发亮的竹叶状特征。对体心立方结构的a一F ,在常温时变形以滑移方式进行,而 e

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