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材(cái)料的塑性變(biàn)形(xíng)及(jí)其(qí)指(zhǐ)標

更新(xīn)時間(jiān):2021-03-09      點(diǎn)擊次(cì)數:6408

實際材料(多(duō)晶體(tǐ))塑性變形的(dí)特(tè)點(diǎn)是(shì)起始(shǐ)塑性變(biàn)形的非同時性。由ji數量的同相(xiāng)晶粒(單相(xiāng)合金)或不同相(xiāng)晶粒(lì)(多(duō)相合金)組(zǔ)成的實際材料(多(duō)晶體(tǐ)),由於(yú)各(gè)晶(jīng)粒(lì)的(dí)空間取向不同(tóng),不同(tóng)相(xiāng)的(dí)晶粒各自(zì)性質不(bù)同(這裏(lǐ)所(suǒ)說的性質(zhì)是指(zhǐ)彈性變形能力和(hé)抗力(lì),塑(sù)性(xìng)變形能力(lì)和抗力)。

  因(yīn)此(cǐ)。在外(wài)負荷作用下,它們(mén)由彈性(xìng)變(biàn)形向塑(sù)性變形的過(guò)渡(dù)不可能同時(shí)開(kāi)始(shǐ),而是(shì)在(zài)那些(xiē)滑(huá)移(yí)麵對(duì)外(wài)界(jiè)作(zuò)用(yòng)力來說具有適(shì)宜取向的晶粒(lì)中先(xiān)開始,在(zài)那些本質比較弱(ruò)的(dí)晶粒(lì)中先(xiān)開始(shǐ),在那些存(cún)在應力集中(因(yīn)為某(mǒu)些(xiē)外(wài)在(zài)或內(nèi)在原(yuán)因(yīn)引(yǐn)起(qǐ))的晶(jīng)粒(lì)中先開始(shǐ)。材料的(dí)組(zǔ)織愈不均匀,這(zhè)種(zhǒng)起始塑性(xìng)變(biàn)形非(fēi)同(tóng)時性(xìng)的情(qíng)況(kuàng)就(jiù)愈嚴重(zhòng)。由此可見(jiàn)。任(rèn)何(hé)實(shí)際材料在外負荷作(zuò)用下初的塑性(xìng)變(biàn)形都帶(dài)有局(jú)部性質(zhì)。材(cái)料(liào)塑(sù)性變(biàn)形(xíng)的(dí)這一(yī)特點(diǎn)使(shǐ)我(wǒ)們(mén)無法(fǎ)測得真正的大(dà)彈性(xìng)變形抗(kàng)力(lì)指標(彈性極(jí)限(xiàn)),和真(zhēn)正的(dí)起(qǐ)始塑(sù)性(xìng)變形的抗力(lì)指(zhǐ)標(屈服強(qiáng)度(dù)),因而不得不(bù)采取條(tiáo)件規定(dìng)的辦(bàn)法;同(tóng)時(shí)也帶來與彈性完(wán)整性有(yǒu)區(qū)別(bié)的一(yī)些(xiē)現象,如彈(dàn)性(xìng)後效,彈性(xìng)滯後環(huán)等。

  實(shí)際材(cái)料(liào)(多晶體(tǐ))塑(sù)性變(biàn)形(xíng)的第(dì)二(èr)個(gè)特(tè)點是塑(sù)性變形量的不均一性。這種不均一(yī)性(xìng)不僅(jǐn)表現在基體材料的(dí)各(gè)個晶(jīng)粒之(zhī)間,基體材(cái)料晶(jīng)粒(lì)與第(dì)二(èr)相(xiāng)晶(jīng)粒(lì)之間(jiān),即(jí)使(shǐ)在一(yī)個晶粒的內部也是如此(cǐ)。顯(xiǎn)然,這是由於(yú)不同基體(tǐ)相晶粒(lì)空間取向不(bù)同。第二相晶(jīng)粒性質不同,以及第二(èr)相(xiāng)的形(xíng)態,分布等(děng)原因引起(qǐ)的(dí)。其(qí)後果(guǒ)是各晶粒間塑性變(biàn)形程(chéng)度(dù)(即(jí)變形量)不(bù)一(yī)致(zhì),當(dāng)從(cóng)外觀(guān)上(shàng)看整個(gè)宏觀塑(sù)性還(huán)不大,即大(dà)部(bù)分晶(jīng)粒統計(jì)變形量(liáng)還(huán)不(bù)大的時候,個別(bié)晶粒的塑性(xìng)變形量可(kě)能(néng)已達到其極限(xiàn)值(zhí),因而在這些(xiē)地(dì)帶(dài)將出(chū)現裂紋(wén),導致早期的韌性(xìng)斷(duàn)裂(liè)。材(cái)料組(zǔ)織(zhī)愈(yù)不均匀(yún),塑性變(biàn)形量不均一性就愈嚴(yán)重,斷裂前宏觀塑性值(zhí)就(jiù)小,同時斷裂(liè)抗(kàng)力也(yě)不大(dà)。掌(zhǎng)握(wò)這(zhè)一(yī)特(tè)點,對我(wǒ)們正(zhèng)確(què)認識(shí)(評(píng)定)和能動地(dì)改(gǎi)造實際材料(liào)的(dí)塑性變(biàn)形能力與韌性一(yī)斷(duàn)裂抗力有(yǒu)很重要的(dí)實際意義。

  實際(jì)材料(liào)(多晶體(tǐ))塑性(xìng)變形(xíng)的第三個特點是塑性變(biàn)形的(dí)時(shí)間(jiān)性。我們已知,材(cái)料彈(dàn)性變(biàn)形以聲速進行,因(yīn)此變(biàn)形速(sù)度對(duì)材料彈性(xìng)性(xìng)質(zhì)無(wú)影(yǐng)響(xiǎng)。但(dàn)塑(sù)性變形(xíng)是(shì)需要時間(jiān)的,結果(guǒ)會使(shǐ)材料的彈性(xìng)極限,屈(qū)服強(qiáng)度跟著(zhuó)變(biàn)形(xíng)速度(dù)的(dí)增(zēng)加而升高(gāo)。正因(yīn)為(wéi)材(cái)料(liào)塑性變形(xíng)的時間性問(wèn)題,所(suǒ)以(yǐ)在(zài)高溫(wēn)靜載荷下工作的零件(jiàn)要(yào)用(yòng)應(yīng)力(lì),應變和(hé)時間三個參(cān)數才(cái)能表征它的失效(xiào)行為。例如(rú)應(yīng)力(lì)不變(biàn)時,塑(sù)性變形(xíng)隨時(shí)間的增長(cháng)而增加,即出現蠕變(biàn)現象;形(xíng)變一(yī)定時(shí),應力(lì)隨(suí)時間的(dí)增長(cháng)而下降即出(chū)現(xiàn)鬆(sōng)馳現(xiàn)象。材料塑性(xìng)變形時(shí)間(jiān)性(xìng)的特點(diǎn)使我(wǒ)們注(zhù)意到在(zài)測定塑性(xìng)變形階段(duàn)的材料(liào)力學(xué)指(zhǐ)標(biāo)時,應特(tè)別注意加(jiā)載速度這一外在(zài)因素(sù)的影響。這點在測定屈(qū)服強(qiáng)度時(shí)尤為重(zhòng)要(yào)。

  實際材料(多(duō)晶(jīng)體(tǐ))塑(sù)性(xìng)變(biàn)形(xíng)的第四個特(tè)點(diǎn)是變形過(guò)程(chéng)中伴隨著材料力(lì)學(xué)和其(qí)它物理(lǐ),化學的改變。常潔下實(shí)際(jì)材(cái)料*突出的(dí)表現(xiàn)即(jí)應(yīng)變硬(yìng)化現象。同一(yī)材(cái)料不同(tóng)變(biàn)形程(chéng)度(dù)導(dǎo)致不同(tóng)的(dí)應變(biàn)硬(yìng)化程度,可得出(chū)不同的彈性極(jí)限(xiàn),屈(qū)服(fú)強度(dù)和(hé)脆性(xìng)斷(duàn)裂抗(kàng)力,這就(jiù)是冷(lěng)加工改變材(cái)料力學(xué)的(dí)基礎(chǔ)。物(wù)理(lǐ),化學方麵的變化主要表(biǎo)現在隨(suí)著變形(xíng)的增加,材料密(mì)度降(jiàng)低,電阻(zǔ)增加(jiā),矯頑磁(cí)力(lì)和(hé)磁滯回(huí)綫(xiàn)增大,化(huà)學(xué)活性(xìng)增大(dà)等。這(zhè)些現象(xiàng)都和(hé)材(cái)料塑(sù)性變(biàn)形過程中材料內部(bù)組織結構的變化(huà)(其中(zhōng)主要的是亞結構的形(xíng)成(chéng))及相應(yīng)的(dí)內應力的(dí)形(xíng)成有關(guān)。塑(sù)性變形時外(wài)力所(suǒ)作的功除了(liǎo)轉(zhuǎn)化(huà)為(wéi)熱能之外,還(huán)有(yǒu)一(yī)小部(bù)分(fēn)(不超(chāo)過(guò)總功(gōng)10%,與變形(xíng)量,變形方式,溫(wēn)度(dù)以(yǐ)及(jí)材料(liào)本身性(xìng)質等因(yīn)素(sù)有關(guān))被保(bǎo)留(liú)於材料內部,稱為(wéi)貯(zhù)存能,這部分能量在變(biàn)形材(cái)料中(zhōng)表(biǎo)現(xiàn)為(wéi)殘(cán)餘(yú)內(nèi)應(yīng)力(lì)的彈(dàn)性應變能(néng)和點(diǎn)陣缺陷的(dí)點陣(zhèn)畸變能。

  其(qí)中殘(cán)餘(yú)內應力的(dí)彈(dàn)性(xìng)應變(biàn)能(néng)隻(zhī)占總貯存能(néng)的(dí)5%~10%,絕大部分是(shì)屬(shǔ)於點(diǎn)陣畸變(biàn)能。這(zhè)部(bù)分(fēn)能量主(zhǔ)要又(yòu)是由(yóu)於生(shēng)成大量位錯而(ér)引(yǐn)起的(dí)能(néng)量升(shēng)高,估計(jì)要占總貯存能的80%~90%。通常把(bǎ)宏(hóng)觀(guān)範圍的(dí)殘餘(yú)內(nèi)應(yīng)力稱為第yi類內(nèi)應力。這種(zhǒng)內應力若給(gěi)予(yú)以恰當利用,如通過(guò)噴(pēn)丸(wán)或滾壓(yā)在工件(jiàn)表麵(miàn)造(zào)成殘餘壓(yā)應(yīng)力(lì),就(jiù)可(kě)大大(dà)提高(gāo)工件(jiàn)的(dí)疲(pí)勞極限(xiàn)。通常把相當(dāng)於晶粒尺度範(fàn)圍的微觀殘(cán)餘應力稱為第(dì)二(èr)類內(nèi)應力。晶(jīng)粒之(zhī)間(jiān)和晶粒內部變形愈不(bù)均(jūn)匀(yún),這種(zhǒng)內(nèi)應力(lì)就(jiù)愈大(dà),甚至(zhì)可能(néng)引(yǐn)起(qǐ)顯做裂(liè)紋的萌生和(hé)擴展。點陣畸(jī)變(biàn)有時也(yě)被(bèi)稱(chēng)為第三(sān)類(lèi)內(nèi)應力(lì)。因(yīn)為它(tā)占總貯存(cún)能的(dí)絕大(dà)部(bù)分,提(tí)高(gāo)了(liǎo)變形晶(jīng)類(lèi)的(dí)能量(liáng),使(shǐ)之(zhī)處(chǔ)於熱(rè)力學(xué)不(bù)穩(wěn)定(dìng)狀(zhuàng)態,因此(cǐ)有著(zhuó)向穩(wěn)定狀態轉(zhuǎn)化的(dí)自發趨勢,這(zhè)就(jiù)是變形材料回(huí)復(fù)和(hé)再結(jié)晶的驅動(dòng)力(lì)。

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