金属的塑性变形抗力教学资料课件

2012金属的塑性变形抗力4.14.1塑性变形抗力的基本概念及测定方法塑性变形抗力的基本概念及测定方法4.1.14.1.1塑性变形抗力的基本概念塑性变形抗力的基本概念变形力变形力:塑性加工时塑性加工时,使金属发生塑性变形的外力使金属发生塑性变形的外力.变形抗力变形抗力：n金属抵抗变形力之力金属抵抗变形力之力.n材料在一定温度、速度和变形程度条件下，保持原有状材料在一定温度、速度和变形程度条件下，保持原有状态而抵抗塑性变形的能力。态而抵抗塑性变形的能力。n在所设定的变形条件下，所研究的变形物体或其单元体在所设定的变形条件下，所研究的变形物体或其单元体能够实现塑性变形的应力强度。能够实现塑性变形的应力强度。变形抗力与变形力数值相等变形抗力与变形力数值相等,方向相反方向相反.不同金属材料变形抗力不同不同金属材料变形抗力不同.n金属塑性加工过程都是复杂的应力状态，同一金属材料，金属塑性加工过程都是复杂的应力状态，同一金属材料，变形抗力比单向应力状态大得多。变形抗力比单向应力状态大得多。n实际测试的变形抗力实际测试的变形抗力P=P=S S+q+qS S-材料在单向应力状态下的屈服应力材料在单向应力状态下的屈服应力 q q 反映材料受力状态（工具与变形物体外表面接触摩擦）反映材料受力状态（工具与变形物体外表面接触摩擦）所引起的附加抗力值。所引起的附加抗力值。n 变形抗力的数学表达式：变形抗力的数学表达式：单向拉伸：单向拉伸：_ _单向拉伸应力单向拉伸应力同一金属材料同一金属材料,在一定变形温度、变形速度和变形程度下，以在一定变形温度、变形速度和变形程度下，以单向压缩（或拉伸）时的屈服应力（单向压缩（或拉伸）时的屈服应力（S）的大小度量其变形抗）的大小度量其变形抗力。力。当屈服点不明显时，常以相对残余变形为当屈服点不明显时，常以相对残余变形为0.2%时的应力时的应力0.2作作为屈服应力（变形抗力）。为屈服应力（变形抗力）。4.1.2 4.1.2 变形抗力的测定方法变形抗力的测定方法 条件：简单应力状态下，应力状态在变形物体内均匀分布条件：简单应力状态下，应力状态在变形物体内均匀分布1.拉伸试验法：拉伸试验法：2.压缩试验法压缩试验法 3.扭转试验法扭转试验法1.1.拉伸试验法：拉伸试验法：试样：圆柱体，应力状态：单向拉伸，并均匀分布。所测出的试样：圆柱体，应力状态：单向拉伸，并均匀分布。所测出的拉应力即为变形抗力拉应力即为变形抗力:式中，式中，F F测定时试样的横断面积；测定时试样的横断面积；P P作用在作用在F F上的力。上的力。拉伸过程中的变形分布：均匀。当将试样的拉伸过程中的变形分布：均匀。当将试样的l l0 0长度均匀拉伸至长度均匀拉伸至l l时，其变形为：时，其变形为：优点：变形较均匀，其不均匀变形程度比压缩变形小得多。优点：变形较均匀，其不均匀变形程度比压缩变形小得多。缺点：均匀变形程度小，一般缺点：均匀变形程度小，一般202030%30%2.压缩试验法压缩试验法应力状态：单向压缩；变形抗力为：应力状态：单向压缩；变形抗力为：式中，式中，P P压缩时变形金属所承受的压力；压缩时变形金属所承受的压力；F F试样在承受试样在承受P P力作用时所具有的横断面积。力作用时所具有的横断面积。试样由高度试样由高度h h0 0压缩到压缩到h h时，所产生的变形为：时，所产生的变形为：优点：能产生更大变形优点：能产生更大变形 缺点：与拉伸相比，变形更不均匀，由于接触摩擦，实测缺点：与拉伸相比，变形更不均匀，由于接触摩擦，实测值稍偏高。值稍偏高。消除或减小接触摩擦对变形的影响可采取的措施：消除或减小接触摩擦对变形的影响可采取的措施：1 1）试样端部涂润滑剂，加柔软垫片等；）试样端部涂润滑剂，加柔软垫片等；2 2）适当增大）适当增大H/dH/d值，但不能使值，但不能使H/d2H/d22.52.5，否则压缩过程中试样易弯曲，否则压缩过程中试样易弯曲而使压缩不稳定。而使压缩不稳定。3.扭转试验法扭转试验法 在圆柱体试样的两端加以大小相等、方向相反的转矩在圆柱体试样的两端加以大小相等、方向相反的转矩M M，在此，在此作用下试样产生扭转角作用下试样产生扭转角。在试验中测定。在试验中测定值。值。应力状态：纯剪切。但此应力状态的分布不均匀：应力状态：纯剪切。但此应力状态的分布不均匀：式中，式中，d0d0圆柱体试样工作部分的直径；圆柱体试样工作部分的直径；r r所测点至试样轴线的距离。所测点至试样轴线的距离。变形中变形中随随r r的变化不呈线性关系，而是取决于函数的变化不呈线性关系，而是取决于函数（）的复杂规律变化。为降低不均匀性，可取空心管试样的复杂规律变化。为降低不均匀性，可取空心管试样 式中，式中，F F0 0环的面积（试样断面积）；环的面积（试样断面积）；d d平平环平均直径。环平均直径。数据换算到另外变形状态有困难，且在大变形时，纯剪切遭到数据换算到另外变形状态有困难，且在大变形时，纯剪切遭到破坏等原因，破坏等原因，未广泛应用未广泛应用。4.2.14.2.1化学成分对塑性变形抗力的影响化学成分对塑性变形抗力的影响n对于各种纯金属，对于各种纯金属，原子间结合力大的，原子间结合力大的，滑移阻力大，变形滑移阻力大，变形抗力也大。抗力也大。n同一种金属，同一种金属，纯度愈高，纯度愈高，变形抗力愈小。变形抗力愈小。n合金元素的存在及其在基体中存在的形式合金元素的存在及其在基体中存在的形式对变形抗力有显对变形抗力有显著影响。著影响。原因：原因：1 1）溶入固溶体，基体金属点阵畸变增加；）溶入固溶体，基体金属点阵畸变增加；2 2）形成化合物）形成化合物 3 3）形成第二相组织，使）形成第二相组织，使S S增加。增加。4.24.2金属的化学成分及组织对塑性变形抗力的金属的化学成分及组织对塑性变形抗力的影响影响间隙固溶强化间隙固溶强化 C C、N N等溶质原子等溶质原子嵌入嵌入-Fe-Fe晶格的八面晶格的八面体间隙中体间隙中,使晶格产生使晶格产生不对称正方性畸变造不对称正方性畸变造成强化效应成强化效应.铁基体屈铁基体屈服强度随间隙原子含服强度随间隙原子含量增加而变大量增加而变大.铁的屈服应力和含铁的屈服应力和含C C量的关系量的关系n碳碳：在较低温度下随钢中含碳量的增加在较低温度下随钢中含碳量的增加,钢的变形抗力升钢的变形抗力升高高,温度升高时影响变弱温度升高时影响变弱.低温时影响远大于高温时低温时影响远大于高温时.不同变形温度和变形速度下，含不同变形温度和变形速度下，含C C量对碳钢变形抗力的影响量对碳钢变形抗力的影响 静压缩，静压缩，动压缩动压缩n氮氮：高强度低合金钢中氮含量的变化一般太小，以致于不高强度低合金钢中氮含量的变化一般太小，以致于不会引起热变形抗力显著改变，但氮可以通过如氮化铝或氮会引起热变形抗力显著改变，但氮可以通过如氮化铝或氮化钛等氮化物的形成而引起奥氏体晶粒细化，从而影响热化钛等氮化物的形成而引起奥氏体晶粒细化，从而影响热变形抗力。变形抗力。n置换式固溶元素置换式固溶元素：在置换型合金中使用的元素通过固溶强在置换型合金中使用的元素通过固溶强化、沉淀硬化和晶粒细化来达到强化目的，其强化方式同化、沉淀硬化和晶粒细化来达到强化目的，其强化方式同钢在室温下的强化方式相类似。钢在室温下的强化方式相类似。MnMn、SiSi、CrCr、NiNi。n复合添加复合添加:变形抗力提高。变形抗力提高。4.2.24.2.2组织对塑性变形抗力的影响组织对塑性变形抗力的影响1.1.基体金属基体金属原子间结合力大，原子间结合力大，S S大。大。2.2.单相组织和多相组织单相组织和多相组织单相：合金含量越高，单相：合金含量越高，S S越大。原因：晶格畸变。越大。原因：晶格畸变。单相单相SS 纯金属。纯金属。屈服强度与晶粒直径的关系屈服强度与晶粒直径的关系1-Al;2-1-Al;2-钢；钢；3-Ni;4-3-Ni;4-碳钢（碳钢（0.05C);5-0.05C);5-碳钢（碳钢（0.2%C0.2%C）；）；6-Mo6-Mo4.34.3应力状态对塑性变形抗力的影响应力状态对塑性变形抗力的影响变形抗力：变形抗力：挤压挤压 轧制；轧制；孔型中轧制孔型中轧制 平辊轧制；平辊轧制；模锻模锻 平锤头锻造；平锤头锻造；压应力状态越强，变形抗力越大。压应力状态越强，变形抗力越大。挤压应力状态：三向压挤压应力状态：三向压拉拔应力状态：一拉二压拉拔应力状态：一拉二压挤压挤压 拉拔拉拔C.U.C.U.帕特涅尔拉伸试验：帕特涅尔拉伸试验：加以加以220MPa220MPa的径向应力可使变形抗的径向应力可使变形抗力和塑性明显升高。力和塑性明显升高。静水压力：静水压力：金属的变形抗力在很大程度上取决于静水压力金属的变形抗力在很大程度上取决于静水压力.静水压力静水压力从从0 0增加到增加到5000MPa5000MPa时时,变形抗力可增加一倍变形抗力可增加一倍.静水压力有明显影响的情况：静水压力有明显影响的情况：1 1）金属合金中的已有组织或在塑性变形过程中发生的组织）金属合金中的已有组织或在塑性变形过程中发生的组织转变有脆性倾向。转变有脆性倾向。2 2）金属合金的流变行为与粘）金属合金的流变行为与粘-塑性体行为相一致。（在一定塑性体行为相一致。（在一定温度温度-速度条件下，特别是在温度接近熔点且变形速度不速度条件下，特别是在温度接近熔点且变形速度不大时）。大时）。静水压力的作用：静水压力的作用：n使金属变得致密使金属变得致密,消除可能产生的完整性的破坏消除可能产生的完整性的破坏,既提高金既提高金属塑性属塑性,又提高变形抗力又提高变形抗力.金属越倾向于脆性状态金属越倾向于脆性状态,静水压静水压力的影响越显著；力的影响越显著；n静水压力可使金属内的空位数减少静水压力可使金属内的空位数减少,使塑性变形困难使塑性变形困难.变形变形速度大时速度大时,影响大影响大;空位数多时空位数多时,影响大。影响大。4.44.4温度对塑性变形抗力的影响温度对塑性变形抗力的影响温度升高，变形抗力降低的原因：温度升高，变形抗力降低的原因：1)1)软化效应软化效应2)某种物理某种物理-化学转变的发生化学转变的发生3)其它塑性变形机构的参与其它塑性变形机构的参与从绝对零度到熔点从绝对零度到熔点T TM M可分为三个温度区间：可分为三个温度区间：n完全硬化区间：完全硬化区间：0 00.3T0.3TM Mn部分软化区间：部分软化区间：0.3T0.3TM M0.7T0.7TM Mn完全软化区间：完全软化区间：0.7T0.7TM M1.0T1.0TM M 回复温度：（回复温度：（0.250.250.30.3）T TM M 再结晶温度：再结晶温度：0.4T 0.4TM M温度越高、变形速度越小，软化程度越大。温度越高、变形速度越小，软化程度越大。1)1)软化效应：发生了回复和再结晶软化效应：发生了回复和再结晶用中间停歇的反复载荷来拉用中间停歇的反复载荷来拉伸伸ZnZn时的变形抗力变化时的变形抗力变化回复软化作用2）某种物理）某种物理-化学转变的发生化学转变的发生 在某些情况下，由于某种物理在某些情况下，由于某种物理-化学转变的发生，即使温度化学转变的发生，即使温度大大超过大大超过0.3TM的相应温度，金属也会发生硬化现象，且此硬的相应温度，金属也会发生硬化现象，且此硬化现象可以稳定保留下来。化现象可以稳定保留下来。0.3T0.3TM M时的基本变形机构：时的基本变形机构：非晶机构非晶机构溶解沉淀机构溶解沉淀机构晶粒边界上的粘性流动机构晶粒边界上的粘性流动机构孪生机构和晶粒间的脆化机孪生机构和晶粒间的脆化机构消除。构消除。3)其它塑性变形机构的参与：其它塑性变形机构的参与：0.3T0.3TM M时的基本变形机构：时的基本变形机构：滑移机构（剪切机构）滑移机构（剪切机构）晶块间机构晶块间机构孪生机构孪生机构晶粒间的脆化机构晶粒间的脆化机构1.温度升高，原子动能大，结合力弱，临界切应力低，滑移温度升高，原子动能大，结合力弱，临界切应力低，滑移系增加，由于晶粒取向不一致对变形抗力影响减弱。系增加，由于晶粒取向不一致对变形抗力影响减弱。2.温度升高，发生热塑性。温度升高，发生热塑性。3.晶界性质发生变化，有利于晶间变形，有利于晶间破坏的晶界性质发生变化，有利于晶间变形，有利于晶间破坏的消除。消除。4.组织发生变化，如相变。组织发生变化，如相变。硬化随温度升高而降低的总效应决定于：硬化随温度升高而降低的总效应决定于：1)1)回复和再结晶的软化作用回复和再结晶的软化作用2)2)随温度的升高，新塑性机构的参与作用随温度的升高，新塑性机构的参与作用3)3)剪切机构（基本塑性机构）特性的变化剪切机构（基本塑性机构）特性的变化变形抗力随温度变形抗力随温度的变化情况：的变化情况：1)1)一类金属一类金属:变形抗力变形抗力,例：例：CuCu2)2)另一类情况较复杂另一类情况较复杂,如如:钢钢温度温度，屈服应力，屈服应力，屈服延伸，屈服延伸，至，至400400屈服延伸消失。屈服延伸消失。n300 300 300：抗拉强度：抗拉强度，塑性，塑性。不同温度下钢的拉伸曲线不同温度下钢的拉伸曲线变形抗力的温度特性和应力变形抗力的温度特性和应力变形抗力的温度特性和应力变形抗力的温度特性和应力-应变曲线的对应关系应变曲线的对应关系应变曲线的对应关系应变曲线的对应关系基本类型：曲线基本类型：曲线A A和和B B，随温度的上升，变形抗力减少；，随温度的上升，变形抗力减少；n基本类型是该图中曲线基本类型是该图中曲线 A A 和和 B B 那种关系，即随温度上升，那种关系，即随温度上升，变形抗力减小。变形抗力减小。n关于发生由曲线关于发生由曲线 A A 偏离开来的蓝脆区的现象，可以用偏离开来的蓝脆区的现象，可以用位错位错与溶质原子的相互作用与溶质原子的相互作用来解释。这里，考虑碳和氮等间隙来解释。这里，考虑碳和氮等间隙型的溶质原子。由于外力作用产生位错及由于扩散，在位型的溶质原子。由于外力作用产生位错及由于扩散，在位错周围聚集溶质原子，形成柯氏（错周围聚集溶质原子，形成柯氏（CottrellCottrell）气团。位错）气团。位错必须拉着它的气团运动。这种拉拽阻力的大小依赖于溶质必须拉着它的气团运动。这种拉拽阻力的大小依赖于溶质原子的扩散速度和位错的速度。当温度上升时，扩散速度原子的扩散速度和位错的速度。当温度上升时，扩散速度增大，因此这种阻力也变大（蓝脆性），在某个温度达到增大，因此这种阻力也变大（蓝脆性），在某个温度达到其峰值后变小。因此，发生由曲线其峰值后变小。因此，发生由曲线 A A 的暂时偏离（曲线的暂时偏离（曲线 D D）。若应变速度增大，则峰值温度向高温侧移动。）。若应变速度增大，则峰值温度向高温侧移动。n在相变区，由于在相变区，由于 和和 的结晶构造不同，在相同温度下，的结晶构造不同，在相同温度下，的变形抗力高所以依相变率用曲线的变形抗力高所以依相变率用曲线C C连接起来连接起来镉与锌的真应力曲线镉与锌的真应力曲线温度温度，硬化程度，硬化程度，达到一定温度，平行于坐标轴，不，达到一定温度，平行于坐标轴，不继续硬化继续硬化。高温：变形程度很小时，仍有强烈硬化。决定于屈服应高温：变形程度很小时，仍有强烈硬化。决定于屈服应力与细颈应力间的差异。力与细颈应力间的差异。总的来看，对于从总的来看，对于从0到到1的相对温度区间的整个间隔内都的相对温度区间的整个间隔内都没有物理没有物理-化学变化的合金，其硬度、强度极限、屈服极限、化学变化的合金，其硬度、强度极限、屈服极限、变形抗力等的对数值随温度的变化呈线性关系。对于有物理变形抗力等的对数值随温度的变化呈线性关系。对于有物理-化学变化的合金，在相应此物理化学变化的合金，在相应此物理-化学变化的温度，化学变化的温度，直线的斜直线的斜度发生改变度发生改变。不发生物理化学变化合金的不发生物理化学变化合金的力学性能（力学性能（M)M)与相对温度关系与相对温度关系发生物理化学变化合金的力发生物理化学变化合金的力学性能（学性能（M)M)与相对温度关系与相对温度关系塑性变形抗力随温度变化的定量关系式塑性变形抗力随温度变化的定量关系式（库尔纳科夫温度定律）（库尔纳科夫温度定律）P Pt1t1-温度温度t t1 1时塑性变形抗力的特征值（挤压压力、压入时的硬时塑性变形抗力的特征值（挤压压力、压入时的硬 度、拉伸时的强度极限、屈服极限、引起变形的应力强度）；度、拉伸时的强度极限、屈服极限、引起变形的应力强度）；PtPt2 2 温度温度t t2 2时上述各塑性变形抗力的特征值；时上述各塑性变形抗力的特征值；a a 温度系数温度系数不同合金成分对变形抗力的影响：不同合金成分对变形抗力的影响：温度高于温度高于0.5Tm0.5Tm时，除时，除PbPb和和NiNi外，其他各金属的曲线几乎重合。外，其他各金属的曲线几乎重合。含碳量为含碳量为0.71.2%的各碳素工具钢：的各碳素工具钢：虽然含碳量不同，但在虽然含碳量不同，但在同一温度下变形抗力大致相同。同一温度下变形抗力大致相同。4.54.5变形速度对塑性变形抗力的影响变形速度对塑性变形抗力的影响每种金属在设定温度下都有其每种金属在设定温度下都有其特征变形速度特征变形速度,特征变形速度特征变形速度:变形速度变形速度，变形抗力，变形抗力。同时使所有的软化过。同时使所有的软化过程、物理化学过程和需要时间来实现有强烈扩散性质的塑性变程、物理化学过程和需要时间来实现有强烈扩散性质的塑性变形机构受到阻碍。形机构受到阻碍。原因原因:为完全实现塑性变形的时间不够。为完全实现塑性变形的时间不够。为实现软化过程的为实现软化过程的时间不够时间不够:变形产生硬化变形产生硬化,回复和再结晶产生软化回复和再结晶产生软化,但回复和再结但回复和再结晶需要一定时间来完成，时间不够将使硬化速率超过软化速率晶需要一定时间来完成，时间不够将使硬化速率超过软化速率,使使变形抗力升高变形抗力升高.速度效应：速度效应：变形速度变形速度，变形抗力，变形抗力。热效应热效应：变形速度：变形速度，温度升高，温度升高，变形抗力变形抗力。如图，温度越高，塑性机构的扩散特性越明显。非晶机制如图，温度越高，塑性机构的扩散特性越明显。非晶机制作用越大，速度效应也越大。实现非晶机制需要一定时间，作用越大，速度效应也越大。实现非晶机制需要一定时间，此时间的长短取决于金属的材质和温度。此时间的长短取决于金属的材质和温度。不同温度范围变形速度对变形抗力的影响不同（四个变形温不同温度范围变形速度对变形抗力的影响不同（四个变形温度范围：度范围：完全硬化、不完全硬化、不完全软化、完全软化完全硬化、不完全硬化、不完全软化、完全软化）速度效应速度效应：完全软化温度区：完全软化温度区不完全软化温度区不完全软化温度区不完全硬化不完全硬化温度区温度区完全硬化温度区完全硬化温度区;热效应热效应:完全硬化温度区完全硬化温度区不完全硬化温度区不完全硬化温度区不完全软化温度不完全软化温度区区完全软化温度区完全软化温度区4.64.6变形程度的影响变形程度的影响n变形程度变形程度，晶格畸变，晶格畸变，阻碍滑移，阻碍滑移，变形抗力变形抗力。n通常变形程度在通常变形程度在30%30%以下时，变形抗力增加显著。当变形以下时，变形抗力增加显著。当变形程度较大时，变形抗力增加变缓程度较大时，变形抗力增加变缓.n冷加工：温度低于再结晶温度，产生加工硬化。冷加工：温度低于再结晶温度，产生加工硬化。n热加工：若变形速度高，回复和再结晶来不及进行，也热加工：若变形速度高，回复和再结晶来不及进行，也会加工硬化。会加工硬化。加工硬化曲线加工硬化曲线n金属的金属的塑性变形抗力塑性变形抗力与与变形程度变形程度间的关系曲线间的关系曲线n可用拉伸、压缩或扭转法制定，常用拉伸法。可用拉伸、压缩或扭转法制定，常用拉伸法。拉伸法中按变形程度表示方法不同，将硬化曲线分为三种：拉伸法中按变形程度表示方法不同，将硬化曲线分为三种：）曲线：曲线：真应力，真应力，延伸率延伸率 ）曲线：曲线：真应力，真应力，断面收缩率断面收缩率 ）曲线：曲线：真应力，真应力，真应变真应变常用的加工硬化曲线常用的加工硬化曲线对于热变形对于热变形：A A，n n，m m，B B取决于变形材料和变形条件的常数，取决于变形材料和变形条件的常数，由实验确定；由实验确定；其他因素其他因素:接触摩擦接触摩擦等等:接触摩擦接触摩擦,变形抗力变形抗力.实验研究设备实验研究设备美国动态系统公司美国动态系统公司(DSI)：Gleeble系列热力模拟实验机系列热力模拟实验机日本富士电波工机株式会社：Thermecmastor、Press热力加工模拟设备法国SETARAM公司：高温扭转试验机 实验过程实验过程n以以Gleeble Gleeble 热模拟实验机试验热模拟实验机试验为例。为例。nGleeble Gleeble 热模拟实验机它具有热模拟实验机它具有两个突出的优点：两个突出的优点：一是实验过程的控制、数一是实验过程的控制、数据采集均由计算机来进行，据采集均由计算机来进行，使得实验过程的参数控制使得实验过程的参数控制非常精确，数据处理方便非常精确，数据处理方便迅捷；迅捷；二是装备了先进的液压楔二是装备了先进的液压楔技术，可以模拟多道次高技术，可以模拟多道次高速轧钢过程，并同时实现速轧钢过程，并同时实现应变速率，应变量的精确应变速率，应变量的精确控制。控制。n压缩方法、拉伸方法和扭转。压缩方法、拉伸方法和扭转。研究金属热变形抗力的意义研究金属热变形抗力的意义设计金属加工机械设备及电气设备的能力设计金属加工机械设备及电气设备的能力在进行热变形过程的自动控制中，用于变形载荷的计算和变形工在进行热变形过程的自动控制中，用于变形载荷的计算和变形工艺参数的精确设定（主要用于过程控制）艺参数的精确设定（主要用于过程控制）变形抗力作为材料的一种特性，反映了热变形过程中显微组织变变形抗力作为材料的一种特性，反映了热变形过程中显微组织变化情况，因此，如果热轧中的变形抗力能够准确地测量出来，那化情况，因此，如果热轧中的变形抗力能够准确地测量出来，那么伴随热轧过程的显微组织变化，就能够通过变形抗力的变化而么伴随热轧过程的显微组织变化，就能够通过变形抗力的变化而预报出来。从而能够在轧后不进行性能测试的情况下，预测轧材预报出来。从而能够在轧后不进行性能测试的情况下，预测轧材的力学性能（组织性能预报）。的力学性能（组织性能预报）。影响热变形抗力的各种参数之间的内在联系影响热变形抗力的各种参数之间的内在联系热变形抗力热变形抗力化学成分化学成分微观组织：微观组织：晶粒细化晶粒细化相组成相组成应变积累应变积累变形条件：变形条件：温度温度应变应变应变速率应变速率变形抗力的金属学研究变形抗力的金属学研究金属材料（此处着眼于碳钢）的塑性变形是由于位错的运动产生的。金属材料（此处着眼于碳钢）的塑性变形是由于位错的运动产生的。所以，由外部给出的应变和应变速度引起位错开始运动，变形抗力就所以，由外部给出的应变和应变速度引起位错开始运动，变形抗力就是由抵抗这种运动的阻力决定的。是由抵抗这种运动的阻力决定的。变形使位错增多，因而其密度增大，这样一来，位错之间相互作用的变形使位错增多，因而其密度增大，这样一来，位错之间相互作用的应力场（静的）使位错的运动变小（加工硬化）。这种阻力称为内部应力场（静的）使位错的运动变小（加工硬化）。这种阻力称为内部应力应力(i i)，它与，它与 1/2 1/2 成比例。成比例。此外，由于位错越过滑移面上的障碍而发生运动，就会产生动阻力。此外，由于位错越过滑移面上的障碍而发生运动，就会产生动阻力。它被称作有效应力它被称作有效应力(e e)，明显地受到温度和变形速度的影响。若温，明显地受到温度和变形速度的影响。若温度升高，则位错所具有的势能增大，因而容易通过障碍。而应变速度度升高，则位错所具有的势能增大，因而容易通过障碍。而应变速度增大，则必须越过的障碍也多，因而阻力也大。增大，则必须越过的障碍也多，因而阻力也大。进一步还必须考虑与晶粒直径有关的阻力。由于位错不能穿过晶粒边进一步还必须考虑与晶粒直径有关的阻力。由于位错不能穿过晶粒边界，所以在晶粒边界上塞积，并引起应力集中。这种应力集中又会使界，所以在晶粒边界上塞积，并引起应力集中。这种应力集中又会使相邻晶粒内的位错活跃起来。这样一来，就进行了多晶体的变形。如相邻晶粒内的位错活跃起来。这样一来，就进行了多晶体的变形。如果晶粒直径取作果晶粒直径取作 d d，则这种阻力与，则这种阻力与 d d 1/2 1/2 成比例（成比例（Hall Hall 一一 Petch Petch 关系关系)。此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢