第八讲--金属塑性变形时应力和变形的不均匀性
第8讲 变形不均匀概念
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Lesson Eight
Lesson Eight
第二种附加应力为在变 形物体内两个或几个相 邻晶粒之间由不均匀变 形所引起的彼此平衡的 附加应力。 附加应力 。
第三种附加应力为在滑移面附近或在滑 移带中由各部分彼此之间平衡起来的晶 格畸变所引起的附加应力， 格畸变所引起的附加应力 ，也就是说在 一个晶粒内由于变形不均所引起的附加 应力。 应力 。
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Lesson Eight
Lesson Eight
坐标网的方格变化情形
金属通过凹模挤 压的变形分布
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此法的实质是根据再结晶退火后的晶粒大小 ， 此法的实质是根据再结晶退火后的晶粒大小， 与退火前的变形程度的关系， 与退火前的变形程度的关系 ， 来判断各部位 变形的大小。 变形的大小 。 变形越大 变形越大， ， 再结晶后晶粒越小 再结晶后晶粒越小。 。 利用再结晶图， 利用再结晶图 ， 近似地得出变形体内各处的 变形程度。 变形程度 。 此法也只能定性地显示变形分布 情况。 情况 。 对于热变形 对于热变形， ， 因该过程中发生了再结 晶现象， 晶现象 ，就很难判断变形的分布 就很难判断变形的分布。 。
均匀变形与不均匀变形 基本应力与附加应力 研究变形分布的方法
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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。
金属的塑性变形
在某些特定条件下，金属晶体的一部分相对于另一部分沿一定轴进 行镜像对称的移动，形成孪晶。
扩散机制
金属在高温下，原子扩散能力增强，通过原子间的相互移动实现塑 性变形。
应力-应变关系与曲线分析
应力-应变关系
描述金属在塑性变形过程中所受应力 与产生的应变之间的关系。应力是单 位面积上的内力，应变是物体形状或 体积的改变程度。
热处理工艺改进
退火处理
通过退火处理可以消除金属材料内部的残余应力，改善其组织结 构和力学性能，从而提高其塑性变形能力。
正火处理
正火处理可以使金属材料获得细化的晶粒和均匀的组织，提高其 强度和塑性。
回火处理
回火处理可以消除淬火应力，稳定金属材料的组织和性能，进一 步提高其塑性变形能力。
微观组织调控手段
热处理工艺对塑性影响
01
退火处理
退火处理可以消除金属内部的残余应力，改善组织结构，提高其塑性。
例如，冷加工后的金属经过退火处理，可以恢复其塑性和韧性。
02
正火处理
正火处理可以使金属获得细化的晶粒和均匀的组织，从而提高其塑性和
韧性。正火处理常用于改善中碳钢的切削性能和力学性能。
03
淬火处理
淬火处理可以使金属获得马氏体组织，提高其硬度和强度，但会降低其
金属的塑性变形
目 录
• 塑性变形基本概念与原理 • 金属塑性变形过程中的组织结构演变 • 影响金属塑性变形能力因素探讨 • 金属塑性变形实验方法及技术应用 • 提高金属材料塑性变形能力策略探讨 • 总结：金属塑性变形研究意义与未来发展趋势
塑性变形基本概念与
01
原理
塑性变形定义及特点
塑性变形定义
利用电子显微镜的高分辨率和 高放大倍数，观察金属的微观 组织和结构缺陷，如位错、层 错、孪晶等。这些信息有助于 深入了解金属的塑性变形机制 和强化机制。
金属塑性变形应力分析解读
m{(2-3)-2[(1-3)l2+(2-3)m2]}=0
（1）l=m=0, n=1,-1，一对主平面， =0。 （2） σ1 = σ2=σ3 ，球应力状态， =0。 1 （3） σ1 ≠ σ2=σ3 ，l= ，圆柱应力状态，与 σ1轴成45°角的所有平面都是主切 2 应力平面，比如单向拉伸。 （4） σ1≠σ2 ≠ σ3 ， a）l ≠ 0, m ≠ 0，必有σ1 = σ2， 上式无解 b）l = 0, m ≠ 0，斜微分面垂直1主平面， l = 0, m =n= 1
上式推导中，坐标系是任意选取的，说明求的三个主应力大小与坐标系无关，说明 对于一个确定的应力状态，主应力只有一组值，即单值性。即J1, J2, J3 应该是单值 的。
结论：尽管应力张量的各分量随坐标变化，但有他们组成的函数值不变， 称为应力张量不变量。
2.应力张量不变量
将J1、J2、J3称为应力张量第一、第二、第三不变量。
4.应力球张量和应力偏张量
一个物体受力后要发生变形：体积改变和形状改变。 单位体积的改变为：
1 2v 1 2 3 E
m平均应力，静水应力
V泊松比 E弹性模量
m = ( 1+2 + 3)/3= ( x +y + z)/3=J1/3
物体的体积的改变与平均应力有关。 可将三个正应力分量写成
σ1 ≠ σ2=σ3 =0
圆柱应力
单向应力状态，与σ1轴垂直的方向为主方向
σ1 = σ2=σ3 球应力，每一个面都是主平面，所有方向 都是主方向，无切应力，椭球面变为球面。
主应力图 受力物体内一点的应力状态，可用作用在单元体上的主 应力来描述，只用主应力的个数及符号来描述一点应力状态 的简图。一般，主应力图只表示出主应力的格式及正、负号， 并不表明所作用应力的大小。
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。
金属塑性变形的力学基础之应力分析PPT课件( 23页)
不同坐标系中的应力分量之间的转换关系
k l i l k l j l ( i , i j j 1 , 2 , 3 ; k , l 1 , 2 , 3 )
其中，lki，llj为新坐标系的坐标轴关于 原坐标系的方向余弦。
；； yx xy yx yz zy zx xz zx
y zy
yz
z
9个应力分量中只有6个 是互相独立的，它们组 成对称的应力张量。
作用在x 面上 作用在y 面上 作用在z 面上
作用方向为z 作用方向为y 作用方向为x
2）应力分量有正、负之分： 外法线指向坐标轴正向的微分面叫做正面，反之为
设Q点处一无限小的面积ΔF上内力的合力为ΔP ，则定义
S l P d P im F 0 F d F
为截面F上Q点的全应力，可以分解成两 个分量：垂直于截面的正应力和平行于 截面的切应力，有
S2 22
注：过Q点可以作无限多的切面，在不同方向的切面上， Q点的应力不同。
二、直角坐标系中一点的应力状态
• 坐标面上的应力： 在三个互相垂直的微分面上有三个正应力分量和六
个切应力分量；
一般情况下，共有9个应力分量完整地描述一点的 应力状态。
yxx
xy y
xz yz
zx zy z
作用在x 面上 作用在y 面上 作用在z 面上
应力张量的三个不变量表示了一个确定的应力状态其 应力分量之间的确定关系。
在主轴坐标系中，一点的应力状态只有三个主应力， 应力张量为
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。
金属塑性变形理论变形不均匀原因及防止措施PPT课件
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铝—钢双金属轧制时由不均匀 变形产生的弯曲现象
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变形体的外端
• 外端（未变形的金属）对变形区金属的影响主要是阻碍变形区 金属流动，进而产生或加剧附加的应力和应变。在自由锻造中， 除镦粗外的其他变形工序，工具只与坯料的一部分接触，变形 是分段逐步进行的，因此，变形区金属的流动是受到外端的制 约的。
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课后作业 H• 试o分m析ew变o形r及k应力的不均匀分布都是哪些原因造成的？
• 试分析外摩擦和变形区的几何形状对不均匀变形的影响。
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感谢您的观看！
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带孔的玻璃锤头镦粗塑料实验
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侧面翻平
• 变形物体在压缩时，由于接触摩擦的作用，在出现单鼓形的同 时，还会出现侧表面的金属局部地转移到接触表面上来的侧面 翻平现象。随着压下率的增加，aa和bb部分由侧表面逐步地转 移到端面上来。此侧面翻平现象发生在侧表面面积的减小量大 于接触面面积的增加量的时候。如果接触面面积增加量大于侧 面的减小量时，则因新的接触面的形成将不再吸收侧面的多余 面积。
• 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。
金属塑性变形理论 应力状态基本概念PPT课件
• 应变状态分析 • 变形力学方程 • 滑移线场理论 • 工程法 • 上界定理
塑性加工力学 基础部分
塑性加工力学问题 求解方法部分
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第十章 应力状态分析
主要内容
Main Content
• 应力状态基本概念 • 斜面上任一点应力状态分析 • 求和约定和应力张量 • 主应力及主切应力 • 球应力及偏差应力
• 一般塑性加工只分析作用力、正压力、摩擦力的作用状态。
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• 作用力 塑性加工设备的可动工具部分对工件所作用的力。又称 主动力。 可以实测或理论计算，用于验算设备强度和设备功率。
• 正压力 沿工具和工件接触面法向阻碍工件整体移动或金属流动 的力，其方向垂直于接触面，并指向工件。
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• 应力分量的符号规定
面素符号
+ + -
应力方向
+ + -
应力符号
+ +
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应力符号练习
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应力莫尔(Mohr)圆
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O1：l=0，m、n 变化（σ，τ）轨迹 O2：m=0，l、n 变化（σ，τ）轨迹 O3：n=0，m、l 变化（σ，τ）轨迹
• 摩擦力 沿工具和工件接触面切向阻碍金属流动的力，其方向平 行于接触面，并与金属质点流动方向或流动趋势相反。
6金属塑性变形时应力和变形的不均匀性
2)当附加应力与根本应力同号时，那么工作应力的绝对值 大于根本应力的；
3)当附加应力与根本应力异号时，那么工作应力的绝对值 小于根本应力的。
〔4〕剩余应力
塑性变形完毕后附加应力仍残留在变形物体中时，这种 应力即称之为剩余应力。
6.2 变形及应力不均匀分布的原因
二、减轻应力及变形不均匀分布的措施
〔1〕正确选定变形的温度-速度制度
〔2〕减少金属外表上的外摩擦 〔3〕合理设计加工工具形状 〔4〕尽可能保证变形金属的成分及组织均匀
6.4 剩余应力
一、剩余应力所引起的后果 〔1〕使物体发生不均匀的塑性变形 〔2〕缩短了零件的使用寿命
〔3〕物体的尺寸、形状发生变化
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。
图6-1 在凸形轧辊上轧制矩形坯的情形 la-若边缘部分自成一体时轧制后的可能长度；lb-若中间部分自成一体时轧 制后的可能长度；l-整个轧件轧制后的实际长度
〔3〕工作应力
根本应力与附加应力的代数和即为工作应力。
〔4〕降低金属的耐蚀性
二、 减轻或消除剩余应力的措施 〔1〕变形后进展热处理 〔2〕变形后进展机械处理
小结：
1.掌握均匀变形、不均匀变形的概念。 2.掌握不均匀变形引起的原因、后果及防止措施 3.了解工作应力和附加应力的概念。 4.熟悉剩余应力对金属性能的影响。
Ⅱ表示与外作用力约成45°的最有利方位的易变 形区；
Ⅲ表示变形程度居于中间的自由变形区。
由Hale Waihona Puke 不均匀变形的结果，在Ⅰ区及Ⅲ区内产生附 加拉应力
在Ⅰ区内的附加拉应力一般说来没有危险，因为 在该区内主要是三向压应力状态图示。
金属及合金的塑性变形讲课文档
塑性加工举例
Rolling
模锻
Hot Rolling
Cold Drawing
纳米铜的室温超塑性
6.1 金属的变形特性 拉伸实验与拉伸曲线示意图
一、变形过程中的名词概念
1、应力：作用在材料任一截面单位面积上的力。
正应力: 同截面垂直的应力称为“正应力” 或“法向应力”。
的工程应力σb ，表示材料对最 大均匀塑性变形的抗力，称为抗
拉强度或强度极限。此后试样出
I II III
IV
现失稳，能承受的总应力下降，
其实颈缩处真实应力依然在上升。
断裂
1. 变形量大至K点，试样 发生断裂。
2. 断裂的实质是原子间承 受的应力超出最大吸引 力，原子间的结合受到 破坏而分离开来。
y e
不能恢复的永久性变形
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 是残留有永久的变形。
塑性变形过程－屈服
1) 屈服：材料开始发生微量 塑性变形。
2) 屈服特点：即使外力不再 增加，试样继续变形，这 种变形属于塑性变形，在 拉伸曲线上会出现屈服平 台或屈服锯齿。只有部分 材料具有这样的特征。
• 当分切应力达到临界 值时，滑移才能开始。
滑移的临界切应力—施密特定律
推动滑移的是在滑移方向上的分 切应力。同一外加应力作用下， 不同滑移系因取向不同，对应的 分切应力也各不相同。
左图中单晶体受拉应力F作用，滑 移面法线方向N与F夹角为f，滑 移方向S和F夹角为 。 注意：滑移方向S、拉力轴F和滑 移面的法线N三者不一定在同一 平面内。
——刚性移动模型失败，应该有更省力的方式 ——位错学说的诞生
金属材料的塑性变形课件
热轧工艺
总结词
热轧工艺是一种在高温下对金属材料进行塑性变形的加工方法，通过将金属材料加热至一定温度后进 行轧制，使其发生塑性变形。
详细描述
热轧工艺通常在高温下进行，将金属材料加热至其塑性变形温度范围后进行轧制。在轧制过程中，金 属材料的晶格结构发生变化，导致其形状和尺寸发生改变。热轧工艺可以生产出大尺寸、形状简单的 金属制品，广泛应用于钢铁、铜、铝等金属材料的加工。
金属材料的塑性变形机制
滑移
金属晶体在切应力的作用下，晶 体的一部分相对于另一部分沿着 一定的晶面和晶向发生相对移动
。
孪生
金属晶体在切应力的作用下，晶 体的一部分相对于另一部分沿着 一定的晶面和晶向发生较大的相 对移动，但不改变晶体的对称性
的变形方式。
晶界滑移
晶界在切应力的作用下发生相对 移动，使整个晶体发生变形。
形加工，以确保其性能和安全性。
05
金属材料塑性变形的挑战与展 望
金属材料塑性变形的挑战
01
加工硬化
金属在塑性变形过程中，随着 变形程度的增加，材料的强度 和硬度逐渐提高，导致继续变 形所需的应力不断增加。这使 得金属的塑性变形变得困难， 甚至可能导致加工中止。
02
温度影响
金属材料的塑性变形受温度影 响较大。在低温环境下，金属 材料的塑性变形能力会显著降 低，可能导致脆性断裂。而在 高温环境下，金属可能会发生 氧化、腐蚀等反应，影响其力 学性能。
锻造工艺
总结词
锻造工艺是一种通过施加外力使金属材 料发生塑性变形的加工方法，通常在高 温或室温下进行。
VS
详细描述
锻造工艺可以通过多种方式实现，如自由 锻、模锻等。在锻造过程中，金属材料被 施加外力，使其发生塑性变形，以获得所 需的形状和性能。锻造工艺可以生产出高 强度、高韧性的金属制品，广泛应用于航 空、汽车、船舶等领域的金属加工。
金属塑性变形原理
金属塑性变形原理1、变形和应力1．1塑性变形与弹性变形金属晶格在受力时发生歪扭或拉长，当外力未超过原子之间的结合力时，去掉外力之后晶格便会由变形的状态恢复到原始状态，也就是说，未超过金属本身弹性极限的变形叫金属的弹性变形。
多晶体发生弹性变形时，各个晶粒的受力状态是不均匀的。
当加在晶体上的外力超过其弹性极限时，去掉外力之后歪扭的晶格和破碎的晶体不能恢复到原始状态，这种永久变形叫金属的塑性变形。
金属发生塑性变形必然引起金属晶体组织结构的破坏，使晶格发生歪扭和紊乱，使晶粒破碎并且使晶粒形状发生变化，一般晶粒沿着受力方向被拉长或压缩。
1．2应力和应力集中塑性变形时，作用于金属上的外力有作用力和反作用力。
由于这两种外力的作用，在金属内部将产生与外力大小相平衡的内力。
单位面积上的这种内力称为应力，以σ表示。
σ=P/S式中σ——物体产生的应力，MPa：Ｐ——作用于物体的外力，N；Ｓ——承受外力作用的物体面积，mm2。
当金属内部存在应力，其表面又有尖角、尖缺口、结疤、折叠、划伤、裂纹等缺陷存在时，应力将在这些缺陷处集中分布，使这些缺陷部位的实际应力比正常应力高数倍。
这种现象叫做应力集中。
金属内部的气泡、缩孔、裂纹、夹杂物及残余应力等对应力的反应与物体的表面缺陷相同，在应力作用下，也会发生应力集中。
应力集中在很大程度上提高了金属的变形抗力，降低了金属的塑性，金属的破坏往往最先从应力集中的地方开始。
2、塑性变形基本定律2．1体积不变定律钢锭在头几道轧制中因其缩孔、疏松、气泡、裂纹等缺陷受压缩而致密，体积有所减少，此后各轧制道次的金属体积就不再发生变化。
这种轧制前后体积不变的客观事实叫做体积不变定律。
它是计算轧制变形前后的轧件尺寸的基本依据。
H、B、L——轧制前轧件的高、宽、长；h、b、l——轧制后轧件的高、宽、长。
根据体积不变定律，轧件轧制前后体积相等，即HBL=hbl2．2最小阻力定律钢在塑性变形时，金属沿着变形抵抗力最小的方向流动，这就叫做最小阻力定律。
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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。
轧制时的不均匀变形与镦粗时的不均匀变形，在性质上相类似。
镦粗时的各种不均匀现象，在轧制过程中都可以看到。
实验表明：轧制时变形分布的不均匀性与变形区长度l和变形区的平均高度 =（H+h）/2有关。
并随比值 /l 的改变呈现不同状态。
图6-4 当镦粗高件时不同区域的变形分布情况5、工具的影响A 工具的轮廓形状造成变形不均匀例1：在钢板轧制时，由于辊型凸度控制不当，会产生舌形和鱼尾形，其变形的情况如图6-5所示。
图6-6 沿孔型宽度上延伸分布图例2：在椭圆孔型中轧制方坯时，见图6-6所示，由于工具的凹形轮廓形状，使沿轧件宽度上的变形分布不均匀。
此时中部的压下系数比边缘部分小，按照自然延伸，边部的应比中部的大。
由于金属的整体性和轧件外端的影响，结果使轧件各部分延伸趋向一致。
因此，在中部将产生附加拉应力，而边部产生附加压应力。
结果使应力产生不均匀分布。
图6-5 不同凸度的轧辊对轧制变形的影响a—凸辊轧制；b—凹辊轧制图6-6 沿孔型宽度上延伸分布图B 变形的不同时性造成变形不均匀例如菱形轧件进方孔时，垂直方向的对角线两点首先受到压缩，见图6-7a所示；在槽钢孔型中轧制时，往往是腿部金属先受到压下，腰部金属后受到压下，见图6-7b。
正是由于轧件变形的不同时性，使得在每一变形瞬间的轧件变形不均匀，在轧件内部产生自相平衡的附加应力，造成应力分布也不均匀。
图6-7 变形的不同时性a-菱形件在立方孔中，b-轧件在槽钢孔型中C 轧辊轴线安装不平行造成沿轧件宽向上压下量不均匀这种情形，如遇轧制窄带钢，轧件将产生旁弯现象；如遇轧制宽带钢时，在延伸大的一边将产生浪弯。
6、工件形状的影响例如，把一块矩形铅板两边向里弯折，然后在平辊上轧制。
根据弯折部分的宽度不同轧后会出现三种结果。
第一种结果是中部出现破裂，原因是弯折的边缘部分较厚，且折迭部分较宽，边缘部分给中间部分以较大的附加拉应力，使这个区域的中间部分产生周期性破裂，如图6-8所示。
第二种结果是折迭部分宽度逐渐变小，使得中间受的拉应力减小，两边受的压应力增加，但拉应力未引起金属破裂，近似为等强度。
第三种结果是折迭部分宽度很小，使得中间受的拉应力更小，两边受的压应力更大了，边缘部分在附加压应力作用下，产生皱纹（浪形）。
如图6-9所示图6-8 中部周期性破裂图6-9 边部在附加压应力作用下产生皱纹（浪形）示意图7、变形体温度分布不均匀的影响例1：利用钢锭做原料轧制时，若均热时间不足，造成钢锭中间部分温度较低，则在该区产生拉伸的热应力；在轧制的开始阶段，由于表面变形较大，中间变形较小，在中间区域也要形成附加拉应力，这两种拉应力迭加在一起，容易超过金属的断裂强度而在钢锭中心区产生裂纹。
这对塑性较低的金属与合金危险性更大。
例2：在实际生产中，由于坯料在加热时，坯料要放在炉筋管的两条滑轨上，由于滑轨的管子是用循环水冷却的。
因此，必然会使坯料与炉筋管接触处的加热温度较其它部位低，故坯料在轧制时，温度低的部位其变形也就困难，即在高度方向的压缩量，尽管在同一辊缝中轧制，将会使低温处的真正压缩量较高温处的小，结果会导致轧件沿轧制方向（长度方向）的变形不均匀。
这也是在正常轧制条件下，使钢板在纵向上产生同板差的重要因素之一。
例3：在实际生产中还经常见到由于加热不足而造成钢坯的上面温度高，下面温度低，在轧制中沿高向产生压缩不均匀，致使钢坯上部延伸大于下部延伸，造成坯料向下弯曲，甚至造成缠辊事故。
如图6-10所示。
图6-10 由于上部金属比下部金属延伸大而造成的弯曲现象1—高温的上部金属；2—低温的下部金属8、金属本身性质不均匀的影响当金属内部化学成分、组织结构、杂质以及加工硬化状态等分布不均匀时，都促使变形体内应力及变形分布不均匀，这是因为金属各部分的组织结构不均匀，必然会使各个部分的屈服极限值不相同，对于屈服极限值较小的部分容易变形，而对于屈服极限值较高的地方，则变形就比较困难，这种性能上的差异，产生不均匀变形将是不可避免的。
不均匀变形的后果及工件的断裂1、变形及应力不均匀分布的后果（1）使单位变形力增高（2）使塑性降低（3）使产品质量降低（4）工具磨损不均匀，操作技术复杂2、减轻应力及变形不均匀分布的措施（1）选择合理的变形温度（2）选择合适的变形速度（3）选择合理的压下规程（4）合理设计加工工具形状（5）尽可能保证变形金属的成分及组织均匀（6）尽量减小接触表面上外摩擦的有害影响（7）制定合理的操作规程3、不均匀变形造成的工件断裂1）轧制时产生的内部横裂轧制厚件（＜0.5，为轧件平均厚度＝时，由于发生的是表面变形，所以在小变形的断面中心将产生纵向拉应力，结果产生如图6-15所示的内部横裂。
图6-15 轧制时产生的内部横裂（2）轧制时产生的角裂在轧制时产生的角裂如图6-18所示。
原因是方坯的角部温度低，变形抗力就大，导致角部的延伸变形比其它处小，造成角部有纵向附加拉应力；另外，角部温度降低产生的收缩变形因受其它部分的阻碍，会使该处产生纵向拉伸的热应力。
拉应力的作用造成角裂。
图6-18 轧制时产生的角裂（3）轧制时产生的劈头轧制高速钢和Cr12型模具钢时，常出现如图6-19所示的劈头(张嘴)。
例如，某厂用125×125mm2的高速钢坯，在650轧机上轧成75×75mm2的方坯时，开始几道没有出现劈头，而在第四道(Δh/H= 39.5%)、第六道(Δh/H= 37%)和第七道Δh/H= 35%)则出现劈头，并且多在扁形孔出现。
当压缩不太厚的工件时，最容易变形的Ⅱ区质点向外鼓胀（见图6-2），而使Ⅱ区之外表受拉力Q作用，如图6-20所示的锻压情况，在此拉力Q的作用下，使轧件先从端面分开。
可见Ⅱ区质点越向外鼓胀越易劈头。
当坯料中心区温度较高时，会加剧Ⅱ区质点向外鼓胀而促进劈头出现。
图6-19 轧制时产生的劈头（4）轧板时的边裂和薄件的中部裂当板材塑性不好时，用凸辊轧板时会出现边裂(图6-21)；用凹辊轧板时会产生中部裂口(图6-8)。
如果板材的塑性很好，则用凸辊轧薄板时，中部会因产生附加压应力而成皱褶；而用凹辊轧薄板时，边部就会产生皱褶(图6-9)。
图6-21 轧板时的边裂（5）挤压和拉拔时工件产生的断裂挤压时，在挤压件的表面常出现如图6-23 (a)所示的断裂，严重时会出现竹节状裂口。
产生这种裂口与挤压时金属流动特点有关。
挤压时，由于挤压缸和模孔的摩擦力的阻滞作用，使挤压件表面层通过模孔时较内层流动的慢，由于金属是一个整体又受外端作用，使金属各层的延伸“拉齐”，于是在挤压件的外层就产生了纵向附加拉应力。
一般这个附加拉应力向变形区的出口逐渐增大，如果在a-a截面表层上，由于有较大的附加拉应力作用而使其工作应力变为拉应力，并且达到了实际的断裂强度时，则在表面上就会发生向内扩展的裂纹，其形状与金属通过的速度有关。
裂纹的发生消除了在裂纹范围以内的附加拉应力，所以，只有当第一条裂纹的末端K通过a-a线以后才停止继续扩展，并开始有附加拉应力积累再产生第二条裂纹的情形，如图6-23 (b)所示，这样，就在挤压件上产生了一系列周期性的断裂。
图6-23 挤压时的断裂(a)挤压时的断裂；(b)挤压时通过变形区裂纹的形成(o-裂纹起点，K-裂纹终点)拉拔棒材时，常发现如图所示的内部横裂。
这种裂纹与拉拔棒材时产生的表面变形有关。
如图6-24(b)所示，当l/d0较小时，模壁对棒材的压缩变形深入不到轴心层，而产生表面变形，结果导致轴心层产生附加拉应力。
此附加拉应力与拉拔时的纵向基本拉应力合起来，就使轴心层的纵向拉拔工作应力更大。
在此拉应力的作用下，便会产生如图6-24(a)所示的内部横裂。
图6-24 拉拔时的断裂(a)拉拔时的内裂；(b)拉拔过程.。