合金的塑性变形.docx

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1、第四节合金的塑性变形依据合金的组织将合金分为两大类：1 .基体金属为基的单相固溶体合金：2 .多相合金：合金元素超过饱和固溶度，消失其次相a）各组元形成的化合物b）以合金元素为基的另一固溶体多晶体合金与多晶体纯金属的塑性变形：总的来说与多晶体纯金属基本相同，但由于合金元素的存在，组织也不相同，故塑性变形各有特点一,单相固溶体合金的塑性变形单相固溶体合金的塑性变形和多晶体纯金属的塑性变形的异同：1 .显微组织相像，塑性变形过程基本相同2 .存在溶质原子，合金强度硬度上升塑性韧性下降，即产生固溶强化固溶强化固溶强化是强化金属的重要途径：在碳钢中加入能溶于铁素体的镒硅等合金元素固溶体合金产生固溶强化

2、的缘由或机理：1 .固溶体中溶质与溶剂原子半径差引起晶格畸变，位错之间产生弹性交互，阻碍位错运动2 .位错线四周偏聚的溶质原子对位错钉扎形成柯氏气团：a）大置换溶质原子及间隙原子往往集中至位错线下方受拉应力的部位；b）小置换溶质原子往往集中至位错线上方受压应力的部位;C）偏聚于位错四周的溶质原子似乎形成了一个溶质原子气团，称为柯氏气团3 .柯氏气团：减小晶格畸变，降低溶质原子与位错的弹性交互能，使位错处于较稳定的状态，削减可动位错数目4 .若使位错线运动，脱离开柯氏气团的钉扎，就需要更大的外力，从而溶质原子的存在增加了固溶体合金的塑性变形抗力合金元素形成固溶体时的固溶强化规律1 .在固溶体的溶

3、解度范围内，合金质量分数越大，强化作用越大2 .两者尺寸相差越大，晶格畸变越大，强化作用越大3 .间隙固溶元素的强化作用大于置换固溶元素，当两者质量分数相同时，两者强化作用相差10100倍4 .两者价电子数相差越大，强化作用越大二,多相合金的塑性变形多相合金也是多晶体：多相多晶体有些晶粒是另一相有些晶界是相界面多相合金的组织分类：1 .两相晶粒尺寸相近塑性相近2 .塑性较好的固溶体基体上分布着硬脆的其次相多相合金的强化除固溶强化外还有其次相强化，强度往往比单相固溶体高所以多相合金的塑性变形：L与固溶体基体的属性有关2.与其次相的性质外形大小数量分布等有关（一）合金中两相含量相差不大变形性能接近

4、1 .多相合金变形性能为两相变形性能的平均值2 .铜锌合金的强度b=%q+%,%+fi=13 .合金强度极限随A相含量增加而增加（二）合金中两相变形性能相差很大假如其中一个相硬而脆而另一相塑性较好且为基体那么此时合金的塑性变形1 .与相的相对含量有关2 .在很大程度上与硬脆相的分布有关硬脆相的三种分布：1 .呈连续网状分布于塑性相晶界上2 .呈片状或层状分布于塑性相的基体上：3 .呈颗粒状分布于塑性相的基体上（二）呈连续网状分布于塑性相晶界上1 .硬脆相将塑性相分割开，变形力量下降，少量变形即可沿脆性相开裂，塑性韧性急剧下降2 .脆性相越多，网越连续，塑性越差，甚至强度也下降3 .生产上可通过

5、热加工和热处理来破坏或消退网状分布（二）呈片状或层状分布于塑性相的基体上层片状珠光体的塑性变形1 .铁素体塑性好渗碳体硬而脆2 .塑性变形集中在铁素体内发生；位错的移动被限制在渗碳体片之间；在渗碳体片四周形成位错平面塞积群3 .当位错塞积群造成的应力集中足以激发相邻铁素体中的位错源开动时，相邻的铁素体开头发生塑性变形珠光体的屈服强度也可以用霍尔佩奇公式/=?.+KsST1 .珠光体片间距越细，强度越高，变形越匀称，变形力量越大2 .细珠光体中甚至渗碳体片也可以发生滑移弯曲变形，不但强度高塑性也好亚共析钢的塑性变形1 .塑性变形首先发生在先共析铁素体中2 .当铁素体由于加工硬化使其流变应力达到屈

6、服强度时才发生塑性变形（二）呈颗粒状分布在塑性相的基体上颗粒状分布时对塑性的危害比针状片状分布时要小共析钢或过共析钢经球化退火获得粒状珠光体组织，粒状渗碳体对铁素体的塑性变形阻碍作用减小，强度降低，塑性韧性得到改善假如硬脆相呈颗粒状分布且弥散匀称分布时可显著提高合金强度：其次相粒子与位错交互，阻碍位错运动，提高合金塑性变形抗力依据两者相互作用的方式两种强化机制：位错绕过其次相粒子即弥散强化和切过其次相粒子即沉淀强化（二）位错绕过其次相粒子即弥散强化图6.27强化机理：滑移面上运动的位错遇到其次相发生弯曲，随外加应力增加弯曲加剧，最终围绕其次相粒子的位错线相遇，正负号位错抵消形成包围粒子的位错环

7、，其余部分位错恢复直线连续前进位错线绕过其次相粒子时所需要的切应力：7=半,G-切边模量，柏氏矢量，其次相粒子间距越小，强化作用越大获得其次相粒子1 .借助粉末冶金的方法加入基体而起强化作用的：烧结铝2 .饱和固溶体进行过时效处理，可以得到与基体非共格的析出相，当进行塑性变形时，位错也是以绕过机制通过障碍烧结铝：1 .粉末冶金成形后进行冷挤压加工2 .烧结铝组织：铝基体上分布着高度弥散的氧化铝粒子，粒子间距约为0.13 .烧结铝性能：室温强度高，优良的耐热性（二）位错切过其次相粒子强化即沉淀强化图6.28适合情形：其次相粒子硬度不太高尺寸也不大而且可以变形机理：1 .滑移面上运动的位错切过粒子与基体一起变形2 .要使位错切过其次相粒子必需作额外的功消耗足够大的能量，所以强度很高获得其次相粒子：过饱和固溶体时效处理初期产生的共格析出相