4.金属塑性变形的不均匀性解析

合集下载

一、4.塑性变形及其性能指标

LOGO
4.6.1 缩颈
描述：一些金属材料和高分子材料在拉伸时，变形集中于局部区域的特殊状态，它是在应变硬化与截面减小的共同作用下，因应变硬化跟不上塑性变形的发展，使变形集中于试样局部而产生的。
LOGO
4.6.2 产生缩颈的工程应力
应变硬化系数K
应变硬化指数n
n b K e
LOGO
小结
金属材料的屈服强度是一个对成分、组织、应力状态、温度等极为敏感的力学性能。改变金属材料的成分或热处理都可使屈服强度产生明显变化。
对金属材料感兴趣的同学可以参考金属学方面的参考书和资料。
LOGO
4.5 应变硬化
定义：材料在应力作用下进入塑性变形阶段后，随着变形量的增大，形变应力不断提高的现象称为应变硬化。应变硬化是材料阻止继续塑性变形的一种力学性
LOGO
4.2.2.3 屈服强度的应用
屈服强度是工程技术上最重要的力学性能指标之一。
作为防止过量塑性变形的参考依据。根据屈服强度与抗拉强度比的大小，衡量材料进一步产生塑性变形的倾向。如：金属冷加工和防止脆断。
LOGO
4.3 影响金属材料屈服强度的因素 4.3.1 晶体结构金属材料的屈服过程主要是位错的运动。纯金属单晶体的屈服强度从理论上讲是位错开始运动所需的临界切应力，由位错运动所受的各种阻力决定，包括：晶格阻力、位错间交互作用产生的阻力等。
LOGO
4.1 塑性变形机理
材料的塑性变形：是微观结构的相邻部分产生永久性位移，但并不引起材料破裂的现象。
LOGO
4.1.1 金属材料的塑性变形
LOGO
4.1.1.1 金属材料变形的机理
晶体的滑移
晶体的孪生

(金属塑性成形原理课件)第9讲变形不均匀原因及防止措施

(金属塑性成形原理课件)第9讲变形不均匀原因及防止措施
Lesson Nine
第五章塑性变形的不均匀性
主要内容
Main Content 变形不均匀的基本概念变形不均匀的原因减小变形不均匀的措施残余应力
2021/1/14
2
5.2 变形不均匀的原因
接触面上的外摩擦变形区的几何因素工具与工件的轮廓形状变形体内部温度分布不均变形体的外端金属性质不均的影响
Lesson Nine
使产品质量降低
由于变形的不均匀分布使物体内产生附加应力，若变形后物体的温度较低不足以消除此附加应力时，则在物体内将存有残余应力，从而使物体的力学性能下降。同时，由于变形体内各处的变形不同，其再结晶后各处的晶粒大小也不同，造成组织与性能分布不均。
2021/1/14
2021/1/14
Lesson Nine
3
接触面上的外摩擦
Lesson Nine
在工具和变形金属之间的接触面上必然存在摩擦。由于摩擦力的作用，在一定程度上改变了金属的流动特性并使应力分布受到影响。
2021/1/14
4
镦粗时的分区
Lesson Nine
圆柱体镦粗时，由于接触面上有摩擦存在，在接触表面附近金属流动困难，圆柱形坯料转变成鼓形。在此情况下，可将变形金属整个体积大致分为三个区：
试分析外摩擦和变形区的几何形状对不均匀变形的影响。
2021/1/14
41
2021/1/14
15
Lesson Nine
双鼓形
2021/1/14
16
工具与工件的轮廓形状
Lesson Nine
工具（或坯料）形状是影响金属塑性流动方向的重要因素。工具与金属形状的差异，是造成金属沿各个方向流动的阻力有差异，因而金属向各个方向的流动（即变形量）也有相应差别。

第5章金属的塑性变形

第四章金属的塑性变形
塑性变形及随后的加热，对金属材料组织和性能有显著的影响。了解塑性变形的本质、塑性变形及加热时组织的变化，有助于发挥金属的性能潜力，正确确定加工工艺
单晶体的塑性变形多晶体的塑性变形变形后金属的回复与再结晶金属的热塑性变形
1
第一节单晶体的塑性变形一、单晶体纯金属的塑性变形
T再与ε的关系
如Fe：T再=(1538+273)×0.4–273=451℃
39
2）、金属的纯度金属中的微量杂质或合金元素，尤其高熔点元素，起阻碍扩散和晶界迁移作用，使再结晶温度显著提高。
40
3）、再结晶加热速度和加热时间提高加热速度会使再结晶推迟到较高温度发生；
延长加热时间，使原子扩散充分，再结晶温度降低。
3、产生织构：金属中的晶粒的取向一般是无规则的随机排列，尽管每个晶粒是各向异性的，宏观性能表现出各向同性。当金属经受大量(70% 以上)的一定方向的变形之后,由于晶粒的转动造成晶粒取向趋于一致，形成了“择优取向”，即某一晶面（晶向）在某个方向出现的几率明显高于其他方向。金属大变形后形成的这种有序化结构叫做变形织构，它使金属材料表现出明显的各向异性。 24
在应力低于弹性极限σ e时，材料发生的变形为弹性变形；应力在σ e到σ b之间将发生的变形为均匀塑性变形；在σ b之后将发生颈缩；在K点发生断裂。
s e
弹性变形的实质是：在应力的作用下，材料内部的原子偏离了平衡位置，但未超过其原子间的结合力。晶格发生了伸长(缩短)或歪扭。原子的相邻关系未发生改变，故外力去除后，原子间结合力便可 2 以使变形的塑性：fcc＞bcc＞chp
8
哪个滑移系先滑移？
当作用于滑移面上滑移方向的切应力分量c（分切应力）大于等于一定的临界值（临界切应力，决定于原子间结合力），才可进行。

《金属材料与热处理》第三章金属的塑性变形对组织性能

➢再结晶温度指的是最低再结晶温度(T再)：用经过严
重冷塑性变形的金属,经1小时加热后能完全再结晶的最低温度来表示。
最低再结晶温度：
T再=0.4T熔点式中温度单位为绝对温度(K)。
8
学习情境三：金属的塑性变形对组织性能的影响 3.2
(3)再结晶温度影响因素：
1）变形程度 ➢2）金金属属再纯结度晶前：塑纯性度变越形高的, 最相低对再变结形晶量温称度为也预就先越变低形度➢。3）预；加先热变速形度越大, 金属的晶体缺陷就越多, 组织越不稳➢➢杂再定质结, 最和晶低合是再金一结元扩晶素散温（过度高程也熔, 需就点一越元定低素时；）间阻才碍能原完子成扩；散和晶 ➢界➢当提迁预高移先加, 可变热显形速著度度提达会高一使最定再低大结再小晶结后在晶,较最温高低度温再；度结下晶发温生度；趋于某一➢高原稳纯始定度晶值铝粒。(越99粗.9大9,9再%结)最晶低温再度结越晶高温。度为80 ℃； ➢工业纯铝(99.0%)最低再结晶温度提高到290 ℃。
3
学习情境三：金属的塑性变形对组织性能的影响 3.2
3、热加工晶粒大小控制措施
（1）.控制较低的加工终了温度（2）.控制较大的变形程度（3）.控制较快的冷却速度
0
学习情境三：金属的塑性变形对组织性能的影响 3.2
3、产生残余内应力 ➢定义：外力去除后，金属内部残留下来的应力。
产生原因：金属发生塑性变形时，内部变形不均匀，位错、空位等晶体缺陷增多，会产生残余内应力。
➢1）宏观内应力 ➢2）微观残余应力 ➢3）晶格畸变应力
1
学习情境三：金属的塑性变形对组织性能的影响 3.2
3
学习情境三：金属的塑性变形对组织性能的影响 3.1
第一节金属的塑性变形

(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L： b ^」，请写出其八面体线变盹与八面体切应变兀的表达式。

旳土£ 厂勺『+ （勺一珀徒一％『十6（总+凡+怎）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T =盂呼-益=C采用数学的方式，屈雷斯加屈服条件可表述为^ 2。

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. 设平面二角形单兀内部任意点的位移米用如下的线性多项式来表示:良〔工”卩)二位］+<3》工+说劉认&小令+吋+口訝，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。

影响金属塑性变形的主要因素

影响金属塑性变形的主要因素
三、变形温度的影响原子热运动的能量增加出现新的滑移系统
变形温度升高
非晶机构、溶解机构பைடு நூலகம்参与
有利于软化过程的发展变形过程中所产生的破坏和缺陷得到恢复
影响金属塑性变形的主要因素
三、变形温度的影响
变形温度对碳钢的塑性的影响
影响金属塑性变形的主要因素
四、变形速度的影响
1.影响变形速度的影响具有两重性：（1）速度的增加使消耗于塑性变形中的热能散失的机会减少，从而有助于金属变形温度的增加，因而有利于金属的软化。（2）变形速度决定了物体变形过程延续时间的长短，从而限制了变形体的软化作用。 2.不同的材料对于变形速度的反应第一种：低速变形时塑性好，高速变形时塑性更好。第二种：低速变形时塑性中等，高速变形时塑性相同或略有提高。第三种：低速变形时塑性低，高速变形时塑性相同或很少提高。
谢谢观看！
影响金属塑性变形的主要因素
1
金属成分和组织的影响
2
变形方式的影响
3
变形温度的影响
4
变形速度的影响
5
摩擦与润滑的影响
影响金属塑性变形的主要因素
一、金属成分和组织的影响
1.金属化合物和混合物变形抗力高而塑性差，固溶体变形抗力和塑性与基体金属没有显著差别。
2.金属中的杂质对金属塑性的影响很大。如果杂质是脆性的，将使塑性降低。
影响金属塑性变形的主要因素
三、变形温度的影响
1.回复温度当温度升高到一定程度时，原子热振幅度加大，促使一部分处于不稳定位置的原子恢复到平衡状态，可消除大部分内应力，减少了晶格畸变程度。改善塑性的作用并不显著，但能明显改善抗蚀性能和消除成形后零件自行开裂的危险。 2.再结晶升高温度，原子运动增大，变形组织随之消失，开始出现新的结晶中心，生长新的晶粒，这一过程称为再结晶。能彻底恢复金属变形前的性能，消除由变形引起的晶内和晶间破坏，从而提高金属的塑性。 3.在成形工艺中，要选择好加热温度。

5金属的塑性与变形抗力-新解析

Ⅳ区——接近于金属的熔化温度，此时晶粒快速长大，晶间强度渐渐减弱，连续加热有可能使金属产生过热或过烧现象。
1区——位于100～200℃之间，塑性增加是由于在冷变形时原子动能增加的原因〔热振动〕。
2区——位于700～800℃之间，由于有再结晶和集中过程发生，这两个过程对塑性都有好的作用。
3区——位于950～1250℃的范围内，在此区域中没有相变，钢的组织是均匀全都的奥氏体。
热轧时应尽可能地使变形在3区温度范围内进展，而冷加工的温度则应为1区。
2、变形速度的影响
变形速度对塑性的影响
Ⅰ区，即变形速度小于临界变形速度，该区随变形速度的增加，塑性是随之下降的。
Ⅱ区，是在大于临界变形速度的状况下，随变形速度的增加，塑性是增加的。
三、变形力学条件对塑性的影响
1、应力状态的影响
钢的变形抗力和温度的关系如下：
如1200℃时
变形抗力为1.0
则1100℃时
变形抗力为2.7
1000℃时
变形抗力为4.0
800℃时
变形抗力为6.7
常温时
变形抗力为20
温度上升，金属变形抗力降低的缘由有以下几个方面：〔1〕发生了回复与再结晶，
〔2〕临界剪应力降低，
〔3〕金属的组织构造发生变化，
〔2〕单相组织比多相组织的变形抗力要低；
〔3〕晶粒体积一样时，晶粒瘦长者较等轴晶粒构造的变形抗力为大；
〔4〕晶粒尺寸不均匀时，又较均匀晶粒构造时为大；
〔5〕金属中的夹杂物对变形抗力也有影响，在一般状况下，夹杂物会使变形抗力上升；钢中有其次相时，变形抗力也会相应提高。
二、变形温度的影响
在加热及轧制过程中，温度对钢的变形抗力影响特别大。随着钢的加热温度的上升，变形抗力降低。

第四章金属的塑性变形与再结晶

第四章金属的塑性变形与再结晶铸态组织具有晶粒粗大且不均匀、组织不致密及成分偏析等缺陷，需要经压力加工再使用。

金属的压力加工，就是通过使金属产生一定的塑性变形获得制件。

压力加工不仅改变其外形尺寸，且使内部的组织和性能发生改变。

因此研究金属塑性变形以及变形后材料的组织结构的变化规律，对于深入了解金属材料各项力学性能指标的本质，充分发挥材料强度的潜力，正确制定和改进金属压力加工的工艺，提高产品的质量以及合理使用材料等都具有重要意义。

第一节金属的塑性变形[教学目的] 理解单晶体的塑性变形，掌握多晶体的塑性变形。

[教学重点] 多晶体的塑性变形。

[教学难点] 多晶体的塑性变形。

[教学方法] 讲授。

[教学内容]所有变形中，塑性变形对组织和性能的影响最大。

为认识塑性变形的规律，首先研究单晶体的塑性变形。

一单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形主要通过滑移和孪生方式进行。

1 滑移切应力作用下，晶体的一部分沿着一定晶面（滑移面）上的一定方向（滑移方向）相对于另一部分发生滑动，称为滑移。

外力在一定的晶面分解为垂直于晶面的正应力σN和平行于晶面的切应力τN。

σN引发弹性变形和脆性断裂，断口呈金属光泽；τN引发弹性变形、弹塑性变形和韧性断裂，断口灰暗无光泽。

滑移变形的5个要点：1)滑移只能在切应力作用下发生；2）滑移主要发生在原子排列最紧密或较紧密的晶面上,并沿着这些晶面上原子排列最紧密的方向进行。

（原因：最密排晶面之间的距离最远；最密排晶面上原子与邻近原子之间的阻力最小）3）滑移必然伴随着晶体的转动（正应力引起）。

4）滑移是滑移面上的位错运动造成的。

位错运动所需切应力远远小于刚性的整体滑移所需的切应力。

如铜刚性滑移要1540MPa，实际只有1MPa。

二多晶体的塑性变形1 晶界与晶粒位向的影响①晶界竹节现象多晶体金属中，晶界原子的排列不规则，局部晶格畸变严重，且易产生杂质原子和空位等缺陷的偏聚。

位错运动到晶界附近时容易受到晶界的阻碍。

金属的塑性变形和断裂分析课件

腐蚀速率
金属腐蚀的速度，通常以单位时间内腐蚀的深度或质量损失
表示。
腐蚀防护采用涂层、电镀、缓来自剂等措施来减缓金属的腐蚀速率。
提高金属抗疲劳和抗腐蚀的方法
材料选择
选择具有优异抗疲劳和抗腐蚀性能的材料，如不锈钢、钛合
金等。
表面处理
采用喷涂、电镀、化学镀等表面处理技术，提高金属表面的耐腐蚀性能。
金属的塑性变形和断裂分析课件
目录
CONTENTS
• 金属的塑性变形 • 金属的断裂分析 • 金属的塑性和韧性 • 金属的强度和硬度 • 金属的疲劳和腐蚀
01 金属的塑性变形
塑性变形的定义
塑性变形：金属在受到外力作用时，发生的不可逆的形状变化。
塑性变形是一种不可逆的永久变形，即使外力撤去，也无法恢复
温度
温度对金属的塑性变形有显著影响，温度升高，金属的塑性增加，更容易发生塑性变形。
应变速率
应变速率越快，金属的塑性越差；应变速率越慢，金属的塑性越好。这是因为应变速率快时，金属内部的应变硬化速度跟不上应变速率，导致金属容易发生断裂。
02 金属的断裂分析
断裂的定义和分类
总结词
断裂是金属材料在受力过程中发生的永久性结构变化，通常表现为突然的开裂或分离。
强度和硬度在一定程度上可以相互转换，但转换公式因材料和测试方法而异。
强度和硬度的关系对于材料的选择和应用具有重要的指导意义，例如在机械零件的设计和制造中，需要根据零件的工作条件和要求合理选择材料的强度和硬度。
05 金属的疲劳和腐蚀
金属的疲劳
疲劳定义
金属在循环应力作用下，经过一段时间后发生
提高金属塑性和韧性的方法
合金化

金属塑性变形理论-第8讲变形不均匀概念

变形不均匀性的影响
变形不均匀性对金属的塑性变形行为、力学性能和加工性能产生重要影响。
变形不均匀性可能导致应力集中、应变集中和局部过载等问题，从而影响金属的塑性变形能力、强度和韧性等性能。
变形不均匀性还可能导致金属内部组织结构的不均匀变化，如晶粒大小、相组成和织构等，进一步影响金属的物理、化学和机械性能。
03
变形不均匀性的原因
材料内部结构的不均匀性
晶体结构差异
微观缺陷
金属材料由无数的晶粒组成，每个晶粒的晶体结构可能存在差异，导致塑性变形时不同晶粒的变形行为不均匀。
金属材料内部存在的如空洞、裂纹等微观缺陷，在塑性变形过程中可能成为变形的薄弱区域，引发变形不均匀。
相分布不均
金属材料中可能存在不同相，如固溶体、化合物等，各相的塑性变形特性不同，导致整体变形的不均匀性。
理解变形不均匀的概念及其来源。
学习如何通过实验和模拟方法研究变形不均匀。
Hale Waihona Puke 掌握变形不均匀对材料性能的影响。
了解如何通过优化工艺参数和材料组织来改善材料的变形不均匀性。
02
变形不均匀的基本概念
变形不均匀性的定义
变形不均匀性是指金属在塑性变形过程中，由于变形条件、组织结构和物理性能等因素的影响，导致变形在不同区域表现出不均匀的特征。
02 03
变形不均匀的来源
金属塑性变形过程中，由于材料内部晶粒大小、形状、取向和分布的不均匀性，以及材料内部存在的各种缺陷和应力集中区域，导致各部分之间变形的不均匀分布。
变形不均匀的影响
变形不均匀会导致材料内部应力状态复杂，影响材料的变形行为和性能，如材料的屈服强度、流动应力、硬化行为等。

第八讲金属塑性变形时应力和变形的不均匀性

第八讲金属塑性变形时应力和变形的不均匀性1、均匀变形和不均匀变形物体不仅在高度方向上变形均匀，并且在宽度方向上（从而也是在长度方向上）变形也均匀时，方能称为均匀变形。

要想充分实现均匀变形，严格说来是不可能的。

可见，在实际的金属压力加工时，变形不均匀分布是客观存在的。

2、基本应力、附加应力、工作应力、残余应力（1）基本应力由外力作用所引起的应力叫做基本应力。

（2）附加应力由于物体内各层的不均匀变形受到物体整体性的限制，而引起其间相互平衡的应力叫做附加应力。

（3）工作应力基本应力与附加应力的代数和即为工作应力。

（4）残余应力如果塑性变形结束后附加应力仍残留在变形物体中时，这种应力即称之为残余应力。

3、接触面上外摩擦对变形及应力不均匀分布的影响图6-2 镦粗时摩擦力对变形及应力分布的影响如图6-2所示，若接触面无摩擦力影响时（并认为材料性能均匀）则发生均匀变形。

由于接触面上有摩擦力存在，可将变形金属整个体积大致分为三个变形大小不等的区域，Ⅰ区称为难亦形区，Ⅱ区是大变形区，Ⅲ区是变形程度居中的自由变形区。

由于I区的变形小，Ⅱ区的变形大，由金属的整体性的影响可知在Ⅰ区金属产生的是附加拉应力，但由于接触摩擦的影响，I区径向所受压缩应力大于附加拉应力，所以I区仍保持较强的三向压应力状态，没有危险；Ⅲ区金属产生的也是附加拉应力，原因是当Ⅱ区金属变形时要产生向外扩张，而外层的Ⅲ区金属，则象一套筒把Ⅱ区金属套住而限制了Ⅱ区金属变形的向外扩张。

由于Ⅱ区与Ⅲ区相互作用，在Ⅲ区之外侧表面，便产生了较强的环向附加拉应力，当该拉应力大到一定程度后，将会导致金属在环向产生纵向裂纹，如图6-3所示。

图6-3 环向附加拉应力引起的纵裂纹4、变形区几何因素的影响（H/d）实验表明：镦粗圆柱体时；当试样原始高度与直径比H/d≤2.0时，发生单鼓形不均匀变形。

当坯料高度较大并且变形程度很小时（H/d＞2.0），则往往只产生表面变形（变形不深透），而中间层的金属不产生塑性变形或者塑性变形很小，结果形成双鼓形，如图6-4所示。

塑性变形知识点总结

塑性变形（3）1.冷变形金属在退火过程中显微组织的变化：在回复阶段，由于不发生大角度晶界的迁移，所以晶粒的形状和大小与变形态的相同，仍保持着纤维状或扁平状,从光学显微组织上几乎看不出变化。

在再结晶阶段，首先是在畸变度大的区域产生新的无畸变晶粒的核心,然后逐渐消耗周围的变形基体而长大，直到形变组织完全改组为新的、无畸变的细等轴晶粒为止。

最后，在晶界表面能的驱动下,新晶粒互相吞食而长大，从而得到一个在该条件下较为稳定的尺寸,这称为晶粒长大阶段。

2.回复：是指冷变形后金属在加热温度较低时，原子活动能力不在,金属中的一些点缺陷和位错的迁移，使得晶格畸变逐渐减少，内应力逐渐降低的过程。

回复的驱动力：弹性畸变能（特征：1.金属的晶粒大小和形状尚无明显的变化，因而其强度，硬度和塑性等机械性能变化不大；2.内应力及电阻率等物理性能显著不为降低。

（宏观内应力））3.回复机制：a.低温回复：回复主要与点缺陷的迁移有关。

b.中温回复：温度稍高时，会发生位错运动和重新分布。

机制主要与位错滑移和位错密度降低有关。

c.高温回复（～0.3Tm）,刃型位错可获得足够能量产生攀移，位错密度下降，位错重排成较稳定的组态----亚晶结构。

4.再结晶：将冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的状况，这个过程称之为再结晶。

再结晶的驱动力：是变形金属经回复后未被释放的储存能（相当于变形总储能的90%）5.储存能：塑性变形中外力所作的功除去大部分转化为热之外，还有一小部分以畸变能的形式储存在形变材料内部，这部分能量叫做储存能。

6．残余应力：一种内应力。

它在工件中处于自相平衡状态，其产生是由于工件内部各区域变形不均匀性，以及相互间的牵制作用所致。

7.再结晶温度：冷变形金属开始进行再结晶的最低温度。

》》通常，把对应于再结晶后得到特别粗大晶粒的变形程度称为“临界变形度”,一般金属的临界变形度约为2%~10%。

《金属塑性成型原理》(俞汉清主编)课后习题及答案

第一章1.什么是金属的塑性？什么是塑性成形？塑性成形有何特点？塑性----在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力；塑性变形----当作用在物体上的外力取消后，物体的变形不能完全恢复而产生的残余变形；塑性成形----金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能的加工方法，也称塑性加工或压力加工；塑性成形的特点：①组织、性能好②材料利用率高③尺寸精度高④生产效率高2.试述塑性成形的一般分类。

Ⅰ.按成型特点可分为块料成形(也称体积成形)和板料成型两大类1）块料成型是在塑性成形过程中靠体积转移和分配来实现的。

可分为一次成型和二次加工。

一次加工：①轧制----是将金属坯料通过两个旋转轧辊间的特定空间使其产生塑性变形，以获得一定截面形状材料的塑性成形方法。

分纵轧、横轧、斜轧；用于生产型材、板材和管材。

②挤压----是在大截面坯料的后端施加一定的压力，将金属坯料通过一定形状和尺寸的模孔使其产生塑性变形，以获得符合模孔截面形状的小截面坯料或零件的塑性成形方法。

分正挤压、反挤压和复合挤压；适于(低塑性的)型材、管材和零件。

③拉拔----是在金属坯料的前端施加一定的拉力，将金属坯料通过一定形状、尺寸的模孔使其产生塑性变形，以获得与模孔形状、尺寸相同的小截面坯料的塑性成形方法。

生产棒材、管材和线材。

二次加工：①自由锻----是在锻锤或水压机上，利用简单的工具将金属锭料或坯料锻成所需的形状和尺寸的加工方法。

精度低，生产率不高，用于单件小批量或大锻件。

②模锻----是将金属坯料放在与成平形状、尺寸相同的模腔中使其产生塑性变形，从而获得与模腔形状、尺寸相同的坯料或零件的加工方法。

分开式模锻和闭式模锻。

2）板料成型一般称为冲压。

分为分离工序和成形工序。

分离工序：用于使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，如冲裁、剪切等工序；成型工序：用来使坯料在不破坏的条件下发生塑性变形，成为具有要求形状和尺寸的零件，如弯曲、拉深等工序。

相关主题

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

衡的应力１．分类附加应力分为三种 ① 第一类附加应力
在变形物体大部分体积之间彼此平衡的附加
应力，由宏观的不均匀变形产生。
以凸辊轧制矩形坯为例说明
轧件边缘部分a: 压下量小，延伸小轧件中间部分b：压下量大，延伸大由于轧件是一整体，纵向
延伸趋于一致。所以
b对a有一拉伸的应力，使
a伸长，a产生σ附(+)
在轧制大钢锭时，若均热时间不足，常发现钢锭中间部分产生裂纹。为什么？钢锭比较厚，若加热时间不足，则中间部分温度较低中部：T℃低，膨胀小， σ附热(+) 轧制开始时，表面变形大， σ附(-)
中部变形小， σ附(+)
这二种拉应力叠加，可能造成中间部分金属开裂
三．工具和工件形状的影响（△h不均）由于△h不均匀，造成μ不均匀，产生σ附下面以凹辊轧制矩形坯为例来讨论在椭圆孔型中轧制矩形坯时，中部△h小，边缘△h大，故沿宽度方向纵向延伸不均匀。中部：μ小，产生σ附(+) 开裂
a对b有一压缩的应力，使
b缩短，b产生σ附(-)
影响因素：
① 接触面上的外摩擦 ② 变形体内的性质不均匀
③ 变形体的形状与工具的形状
② 第二类附加应力
在变形体内两个或几个晶粒之间
彼此平衡的附加应力，由微观的不均匀变形产生影响因素：晶粒的性质不同，晶粒的大小与方位不同。
③ 第三类附加应力
在滑移面附近或在滑移带中各部
注意前提条件： ① f 各向同性假如 f 各向异性呢？？
如车削材料， f 各向异性
按以上规则，A点应向最短法线 1方向移动，可
实际上，A点向2方向移动，因为 2方向的阻力小。 1 2
② f≠0
假如接触面上f＝0 ，即理想情况？？
此时，物体产生均匀变形，质点流动呈放射状。
f 各向同性，f 较大，A→D
两边：μ大，产生σ附(-)
皱折（波纹）
两端：呈自由延伸，鱼尾状
四．外摩擦的影响下面以 H/d＜2的圆柱体镦粗为例来说明。镦粗后：工件由圆柱形→单鼓形发生了不均匀变形
这就是外摩擦所致
1．f 对应力分布的影响
①接触表面轴向应力（单位压力）：σZ 第1层：σ1＝σs 产生塑性变形第2层：σ2＝σs＋ σ1’ 第3层：σ3＝σs ＋ σ1’ ＋ σ2’ ………..
分彼此平衡的附加应力，由原子级的不均匀变形
产生。
影响因素：晶粒内部的变形不均匀，产生晶格畸变
２．σ附特征
① 三个方向都存在σ附
② 物体内部有σ附(+)，必然有σ附(-)
③ 变形大的部分产生σ附(-)，变形小的部分产生σ附(+)
④ 外力去除后， σ附以残余应力的形
式仍保留在物体内部
4.2 产生应力、应变不均匀的原因
接触的区域，f 影响大，三向压应力强烈，金属流动困难， ε≈0 由于 f 的影响随离接触表面的距离而减弱，所（大变形区） ① Ⅱ区受 f 的影响小，金属流动阻力↓，径向扩展↑ ② 由于Ⅰ区的楔入作用，促使周围质点流动↑，向四周移动。
f＝0，理想情况，A→C f↑，AB靠近AD
f 较小，A→B
f↓， AB靠近AC
D
B
C
4.1 一般概念
一．均匀变形与不均匀变形１．概念 Hx/hx＝H/h 高向变形均匀
Bx/bx＝B/b
宽向变形均匀
同时满足以上二式即为：
均匀变形
２．均匀变形的条件
① 物体是各向同性的均匀连续体
② 物体内各点的物理状态绝对相等
４金属塑性变形的不均匀性
4.0 金属的流动规律一．体积不变定律变形前后，材料的体积保持不变。
H· B· L＝h· b· l
用真变形表示：ε1＋ε2＋ε3＝0 ①忽略了弹性变形引起的体积变化 ②忽略了密度变化引起的体积变化
二．最小阻力定律定义：变形过程中，金属质点有向各个方向移动的可能时，它向阻力最小的方向移动。如果满足以下条件：
① 接触表面边缘：径向流动阻力小，ε大中部：径向流动阻力大，ε小在接触表面的中部，f 的影响最大，所受三向压
应力最强，有可能完全没有变形， ε= 0
② 中心面近接触表面：f 影响大，ε小
变形区中部：f 影响小，ε大
3．变形区的划分
根据以上分析，常将镦粗时的物体分为三个变形区
Ⅰ区：难变形区，与上下压头相
由外层到内层轴向应力逐渐升高。
径向应力：σr
由外层到内层σr 逐渐升高
② 中心面沿高度方向，由接触面至变形体中部，外摩擦的影响逐渐减弱。即：离接触面越远，径向流动阻力越小，要使它变形所需的单位压力越小，其应力分布是逐渐减小的。
另：离中心面越远，径向流动阻力越小，应力
越小。
2．f 对应变分布的影响
一．金属本身性质的不均匀
① 化学成分不均匀
② 组织不均匀
成分偏析
金属呈现多相状态杂质硬取向
③ 晶粒大小及方向性不同软取向
二．温度分布不均匀
产生二种附加应力１．T℃高，膨胀大 T℃低，膨胀小产生附加热应力
２． T℃高，变形抗力小，变形大
T℃低，变形抗力大，变形小产生附加应力
这二种附加应力的叠加，可能造成较大的
σ附(+)，使金属断裂
例如：金属在实心底炉加热，时间不够，则：
上层温度高，下层温度低
上： T℃高 σ附热(-)
下： T℃低
σ附热(+) σ附(-)
上： T℃高，抗力小，μ大，下： T℃低，抗力大，μ小， σ附(+)
金属是一整体，下部金属要阻碍上部金属的自由延伸，造成轧件向下弯曲，缠住下辊。假若钢件塑性较低，则下部区域可能产生裂纹，以至断裂。
① 接触摩擦各向同性
② 摩擦系数较高 f≠0 则最小阻力方向就是：离周边距离最短的法线方向。
对矩形断面的金属，随ε↑：
矩形→椭圆形→圆形
结论：任何断面形状的物体随ε↑都有转变成圆
形断面的现象。
因为任何断面形状的周边长度以圆形为最小，故
最小阻力定律也称最小周边定律。因为金属变形时，任何部分的质点均按最短的路程花费最小的功来移动，故亦称最小功定律。
③ 接触表面 f＝0，即无外摩擦 ④ 接触面上各点的压下量绝对相同
⑤ 无外端作用，即整个物体表面都与工具直接接触
３．实际生产时的条件
① 不可能绝对的各向同性
② 物体内各点的物理状态不能绝对相同
③ f≠0 ④ 压下量绝对相等难以做到
⑤ 除镦粗外，一般都有外端作用
二．附加应力
—— 由变形不均匀引起的在物体内部自相平