第三章 材料的塑性变形E=0% (as-depositod)50mm6=200%6=600%6=2000%=5100%
第三章 材料的塑性变形
引言塑性变形是塑性材料的一个极其重要的性能，也是材料成型的一种重要加工方法。大多数金属均具有良好的塑性变形能力，这也是金属材料获得广泛应用的重要原因之一。塑性变形可以改变金属的外形，也会改变材料的内部组织和结构，从而影响到它的宏观性能，可使材料的某些性能如强度等得到显著的提高。塑性变形的同时，为了消除塑性变形（冷加工)这些不利的影响，在加工之后或加工过程中，通常还对材料进行加热，使其内部发生回复和再结晶过程。塑性变形和再结晶是材料研究中的重要问题
• 塑性变形是塑性材料的一个极其重要的性能，也是材料成型的一种重 要加工方法。 • 大多数金属均具有良好的塑性变形能力，这也是金属材料获得广泛应 用的重要原因之一。 • 塑性变形可以改变金属的外形，也会改变材料的内部组织和结构，从 而影响到它的宏观性能，可使材料的某些性能如强度等得到显著的提高。 • 塑性变形的同时，为了消除塑性变形(冷加工)这些不利的影响，在加 工之后或加工过程中，通常还对材料进行加热，使其内部发生回复和再 结晶过程。 塑性变形和再结晶是材料研究中的重要问题。 引言
第一节变形概述1.名词概念1.变形：物体在外力的作用下，其形状和尺寸的改变。2.应力：物体内部任一截面单位面积上的相互作用力。同截面垂直的称为“正应力”或“法向应力”，同截面相切的称为“剪应力”或“切应力”。3．应变：物体形状尺寸所发生的相对改变。物体内部某处的线段在变形后长度的改变值同线段原长之比值称为“线应变”物体内两互相垂直的平面在变形后夹角的改变值称为“剪应变”或“角应变”；变形后物体内任一微小单元体体积的改变同原单位体积之比值称为“体积应变
第一节 变形概述 1.名词概念
2.变形过程P177U低碳钢的拉伸曲线在应力低于弹性极限e时，材料K.发生的变形为弹性变形；应力在oe到b之间将发生的变形为均匀塑性变形：在αb之后将发生颈缩：在K点发生断裂。应变&材料在外力作用下，当外力较小时将发生弹性变形，随着外力的逐步增大，进而会发生永久变形，直至最终断裂。在这个过程中，不仅其形状或尺寸发生了变化，其内部组织以及相关的性能也都会发生相应变化。研究材料在塑性变形中的行为特点，分析其变形机理以及影响因素具有十分重要的理论和实际意义
2.变形过程P177 低 碳 钢 的 拉 伸 曲 线 在应力低于弹性极限σe时，材料 发生的变形为弹性变形；应力在 σe到σb之间将发生的变形为均匀 塑性变形；在σb之后将发生颈缩； 在K点发生断裂。 ◆ 材料在外力作用下，当外力较小时将发生弹性变形，随着外力的逐步 增大，进而会发生永久变形，直至最终断裂。在这个过程中，不仅其 形状或尺寸发生了变化，其内部组织以及相关的性能也都会发生相应 变化。 ◆ 研究材料在塑性变形中的行为特点，分析其变形机理以及影响因素具 有十分重要的理论和实际意义
3.弹性变形1.定义变形是可逆的，在外力去除后它便可以完全恢复，变形消失。Q=E或t=G2.比例系数E称为弹性模量，又称杨氏模量。G称为切变模量它反映材料对弹性变形的抗力，代表材料的“刚度”。G=E/2(1+V)，V为泊松比3.实质：弹性变形的实质是在应力的作用下，材料内部原子间距就偏离了平衡位置，但未超过其原子间的结合力。晶体材料反应为晶格发生了伸长（缩短）或歪扭。原子的相邻关系还未发生改变，故外力去除后，原子间结合力便可以使变形完全恢复
3.弹性变形 1. 定义：变形是可逆的，在外力去除后它便可以完全恢复，变 形消失。 2.比例系数E称为弹性模量,又称杨氏模量。G称为切变模量， 它反映材料对弹性变形的抗力，代表材料的“刚度” 。 3.实质： 弹性变形的实质是在应力的作用下，材料内部原子间 距就偏离了平衡位置，但未超过其原子间的结合力。晶体材料反 应为晶格发生了伸长(缩短)或歪扭。原子的相邻关系还未发生 改变，故外力去除后，原子间结合力便可以使变形完全恢复
弹性变形的主要特点是：·E杨氏模量(Young's去掉外力，变形(1)可逆性modulus）是材料力就消失。学中的名词，弹性材(2)线性应力和应变间满足料承受正向应力时会直线关系。产生正向应变，定义一般说来，(3)弹性变形量小为正向应力与正向应金属材料和陶瓷材料的弹性变的比值。公式记为E=0/变形很小，高聚物材料的弹性变形可以比较大
◆弹性变形的主要特点是： ◆(1)可逆性 去掉外力，变形 就消失。 ◆(2)线性 应力和应变间满足 直线关系。 ◆(3)弹性变形量小 一般说来， 金属材料和陶瓷材料的弹性 变形很小，高聚物材料的弹 性变形可以比较大。 • E杨氏模量(Young's modulus )是材料力 学中的名词，弹性材 料承受正向应力时会 产生正向应变，定义 为正向应力与正向应 变的比值。公式记为 E = σ / ε
4.塑性变形1.定义：不能恢复的永久性变形叫塑性变形。当应力大于弹性极限时，材料不但发生弹性变形，而且还发生塑性变形，即在外力去除后，其变形不能得到完全的恢复，而具有残留变形或永久变形。塑性：是指材料能发生塑性变形的量或能力，用伸长率（8%）2.或断面减缩率（%）表示。3．实质：塑性变形的实质是在应力的作用下，材料内部原子相邻关系已经发生改变，故外力去除后，原子回到另一平衡位置，物体将留下永久变形
4.塑性变形 1. 定义：不能恢复的永久性变形叫塑性变形。当应力大于弹性 极限时，材料不但发生弹性变形，而且还发生塑性变形，即 在外力去除后，其变形不能得到完全的恢复，而具有残留变 形或永久变形。 2. 塑性：是指材料能发生塑性变形的量或能力，用伸长率(δ%) 或断面减缩率(ψ%)表示。 3. 实质：塑性变形的实质是在应力的作用下，材料内部原子相 邻关系已经发生改变，故外力去除后，原子回到另一平衡位 置，物体将留下永久变形
塑性变形过程一一屈服?K0率应变&1．屈服：材料开始发生塑性变形。2．屈服现象：即使外力不再增加，试样也会继续变形，这种变形属于塑性变形，在拉伸曲线上会出现锯齿状的平台。这是部分材料所具有的特征。3．屈服强度：表示材料对开始发生微量塑性变形的抗力，也称为屈服极限，用αs表示。对具有屈服现象的材料用屈服现象发生时对应的应力表示；对屈服现象不明显的材料，则以所产生的塑性应变达0.2%时的应力值表示
塑性变形过程－－屈服 1. 屈服：材料开始发生塑性变形。 2. 屈服现象：即使外力不再增加，试样也会继续变形，这种变形属于塑性 变形，在拉伸曲线上会出现锯齿状的平台。这是部分材料所具有的特征。 3. 屈服强度：表示材料对开始发生微量塑性变形的抗力，也称为屈服极限， 用σs表示。对具有屈服现象的材料用屈服现象发生时对应的应力表示； 对屈服现象不明显的材料，则以所产生的塑性应变达0.2%时的应力值表 示
塑性变形过程一一均匀变形1．均匀变形：在屈服后的变形阶段，试样整体进行均匀的塑性变形。如果不再增加外力，材料的变形将不能继续下去。2.．原因：维持材料均匀变形的原因是材料发生了加工硬化。已经发生变形处的强度提高，进一步变形困难，即变形要在更大的应力作用下才能进行。下一步的变形发生在未变形或变形相对较小的位置，达到同样变形后，在更大的应力作用下发生变形
塑性变形过程－－均匀变形 1. 均匀变形：在屈服后的变形阶段，试样整体进行均匀的塑性 变形。如果不再增加外力，材料的变形将不能继续下去。 2. 原因：维持材料均匀变形的原因是材料发生了加工硬化。 已经发生变形处的强度提高，进一步变形困难，即变形要在 更大的应力作用下才能进行。下一步的变形发生在未变形或 变形相对较小的位置，达到同样变形后，在更大的应力作用 下发生变形
塑性变形过程一一颈缩1．颈缩：试样将开始发生不均匀的塑性变形，产生了颈缩，即塑性变形集中在一局部区域进行。2．特点：颈缩发生后，宏观表现为外力在下降，工程应力在减小，但颈缩区的材料承受的真实应力依然在上升。3．极限强度（抗拉强度）：材料开始发生颈缩时对应的工程应力αb，这时试样出现失稳，颈缩真实应力依然在上升，但能承受的总外力在下降
塑性变形过程－－颈缩 1. 颈缩：试样将开始发生不均匀的塑性变形，产生了颈缩，即 塑性变形集中在一局部区域进行。 2. 特点：颈缩发生后，宏观表现为外力在下降，工程应力在减 小，但颈缩区的材料承受的真实应力依然在上升。 3. 极限强度（抗拉强度）：材料开始发生颈缩时对应的工程应 力σb ，这时试样出现失稳，颈缩真实应力依然在上升，但 能承受的总外力在下降