第五章金属塑性变形的物理本质练习与思考题1滑移系统和点阵阻力有什么关系

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金属在塑性变形中的组织结构与性能变化

第七章金属在塑性变形中的组织结构与性能变化练习与思考题1 冷变形使金属的组织结构和性能发生什么变化？有何意义？（1）冷变形使金属的组织结构发生如下变化：1）单晶体塑性变形:时，随着变形量增加，位错密度增加，从而引起加工硬化；2）多晶体塑性变形时，，随着变形量增加，与单晶体变形一样，位错密度增加。

但多晶体各晶粒即相互阻碍又相互促进，变形量到一定程度出现位错胞状结构；3）冷塑性变形后自由能高；4）晶粒外形、夹杂物和第二相的分布发生变化；5）性能上具有方向性：带状组织和纤维组织；6）形成形变织构；7）晶体可能被破坏，可能产生微裂纹，甚至宏观裂纹等；变形是不均匀的；存在残余内应力。

（2）冷变形对金属性能的变化体现在：1）强度指标增加；塑性指标降低，韧性也降低了；产生力学性能的方向性。

2）物理性能变化：由于在晶间和晶内产生微观裂纹和空隙以及点阵缺陷，因而密度降低，导热、导电、导磁性能降低。

3）化学性能变化：化学稳定性降低，耐腐蚀性能降低，溶解性增加。

（3）生产上经常利用冷加工提高材料的强度，通过加工硬化（或称形变强化）来强化金属。

冷加工是通过塑性变形改变金属材料性能的重要手段之一。

2 回复退火处理可能使冷变形后的金属组织结构发生什么变化？有何实际意义？回复对组织结构的影响与形变后的组织以及回复的温度和时间有关：（1）回复温度较低时，由于塑性变形所产生的过量空位就会消失；（2）回复温度稍高一些时，同一个滑移面上的异号位错，会在塞积位错群的长程应力场作用下，汇聚而合并消失，降低位错密度；（3）回复温度较高时，不但同一滑移面上的异号位错可以汇聚抵消，而且不同滑移面上的位错也易于攀移和交滑移，从而互相抵消或重新排列成一种能量较低的结构。

回复退火在生产中主要作用：（1）去内应力退火，使冷加工的金属件，在基本上保持加工硬化的条件下降低其内应力，以避免变形和开裂，改善工件的耐蚀性。

（2）预先形变热处理工艺中，低温冷变形后进行的中间回火，也是一种回复性质的处理。

金属塑性成形力学课后答案

金属塑性成形力学课后答案【篇一：金属塑性成形原理习题】述提高金属塑性变形的主要途径有哪些？(1)提高材料成分和组织的均匀性(2)合理选择变形温度和应变速率(3)合理选择变形方式(4)减小变形的不均匀性2. 简答滑移和孪生变形的区别相同点：都是通过位错运动来实现, 都是切应变不同点：孪生使一部分晶体发生了均匀切变，而滑移只集中在一些滑移面上进行；孪生的晶体变形部分的位向发生了改变，而滑移后晶体各部分位向未改变。

3. 塑性成型时的润滑方法有哪些？(1) 特种流体润滑法。

(2) 表面磷化-皂化处理。

(3) 表面镀软金属。

4. 塑性变形时应力应变关系的特点？在塑性变形时，应力与应变之间的关系有如下特点（1）应力与应变之间的关系是非线性的，因此，全量应变主轴和应力主轴不一定重合。

（2）塑性变形时，可以认为体积不变，即应变球张量为零，泊松比??0.5。

、（3）对于应变硬化材料，卸载后再重新加载时的屈服应力就是卸载时的屈服应力，比初始屈服应力要高。

（4）塑性变形是不可逆的，与应变历史有关，即应力－应变关系不再保持单值关系。

5. levy－mises理论的基本假设是什么？（1）材料是刚塑性材料，级弹性应变增量为零，塑性应变增量就是总的应变增量。

（2）材料符合米塞斯屈服准则。

（3）每一加载瞬时，应力主轴和应变增量主轴重合。

（4）塑性变形上体积不变。

6. 细化晶粒的主要途径有哪些？（1）在原材料冶炼时加入一些合金元素及最终采用铝、钛等作脱氧剂。

（2）采用适当的变形程度和变形温度。

（3）采用锻后正火等相变重结晶的方法。

7. 试从变形机理上解释冷加工和超塑性变形的特点。

冷塑性变形的主要机理：滑移和孪生。

金属塑性变形的特点：不同时性、相互协调性和不均匀性。

由于塑性变形而使晶粒具有择优取向的组织，称为变形织构。

随着变形程度的增加，金属的强度、硬度增加，而塑性韧性降低，这种现象称为加工硬化。

超塑性变形机理主要是晶界滑移和原子扩散（扩散蠕变）。

《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，请写出其八面体线变与八面体切应变的表达式。

＝；＝。

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，如果采用数学的方式，屈雷斯加屈服条件可表述为。

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，而各点处的最大切应力为材料常数。

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. 设平面三角形单元内部任意点的位移采用如下的线性多项式来表示：，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。

13、金属的超塑性分为和两大类。

14、晶内变形的主要方式和单晶体一样分为和。

其中变形是主要的，而变形是次要的，一般仅起调节作用。

15、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，这个过程称为金属的。

金属塑性成型原理部分课后习题答案__俞汉清主编

第三章2.叙述下列术语的定义或含义：①张量：由若干个当坐标系改变时满足转换关系的分量所组成的集合称为张量；②应力张量：表示点应力状态的九个分量构成一个二阶张量，称为应力张量； .ζηη.x xy xz③应力张量不变量：已知一点的应力状态④主应力：在某一斜微分面上的全应力S和正应力ζ重合，而切应力η=0，这种切应力为零的微分面称为主平面，主平面上的正应力叫做主应力；⑤主切应力：切应力达到极值的平面称为主切应力平面，其面上作用的切应力称为主切应力⑥最大切应力：三个主切应力中绝对值最大的一个，也就是一点所有方位切面上切应力最大的，叫做最大切应力ηmax⑦主应力简图：只用主应力的个数及符号来描述一点应力状态的简图称为主应力图：⑧八面体应力：在主轴坐标系空间八个象限中的等倾微分面构成一个正八面体，正八面体的每个平面称为八面体平面，八面体平面上的应力称为八面体应力；⑨等效应力：取八面体切应力绝对值的3倍所得之参量称为等效应力⑩平面应力状态：变形体内与某方向垂直的平面上无应力存在，并所有应力分量与该方向轴无关，则这种应力状态即为平面应力状。

实例：薄壁扭转、薄壁容器承受内压、板料成型的一些工序等，由于厚度方向应力相对很小而可以忽略，一般作平面应力状态来处理11)平面应变状态：如果物体内所有质点在同一坐标平面内发生变形，而在该平面的法线方向没有变形，这种变形称为平面变形，对应的应力状态为平面应变状态。

实例：轧制板、带材，平面变形挤压和拉拔等。

12)轴对称应力状态：当旋转体承受的外力为对称于旋转轴的分布力而且没有轴向力时，则物体内的质点就处于轴对称应力状态。

实例：圆柱体平砧均匀镦粗、锥孔模均匀挤压和拉拔(有径向正应力等于周向正应力)。

3.张量有哪些基本性质？①存在张量不变量②张量可以叠加和分解③张量可分对称张量和非对称张量④二阶对称张量存在三个主轴和三个主值4.试说明应力偏张量和应力球张量的物理意义。

应力偏张量只能产生形状变化，而不能使物体产生体积变化，材料的塑性变形是由应力偏张量引起的；应力球张量不能使物体产生形状变化(塑性变形)，而只能使物体产生体积变化。

金属塑性成形力学课后答案

3. 塑性成型时的润滑方法有哪些？(1) 特种流体润滑法。

(2) 表面磷化-皂化处理。

(3) 表面镀软金属。

（2）塑性变形时，可以认为体积不变，即应变球张量为零，泊松比??0.5。

、（3）对于应变硬化材料，卸载后再重新加载时的屈服应力就是卸载时的屈服应力，比初始屈服应力要高。

（4）塑性变形是不可逆的，与应变历史有关，即应力－应变关系不再保持单值关系。

5. levy－mises理论的基本假设是什么？（1）材料是刚塑性材料，级弹性应变增量为零，塑性应变增量就是总的应变增量。

（2）材料符合米塞斯屈服准则。

（3）每一加载瞬时，应力主轴和应变增量主轴重合。

（4）塑性变形上体积不变。

6. 细化晶粒的主要途径有哪些？（1）在原材料冶炼时加入一些合金元素及最终采用铝、钛等作脱氧剂。

（2）采用适当的变形程度和变形温度。

（3）采用锻后正火等相变重结晶的方法。

7. 试从变形机理上解释冷加工和超塑性变形的特点。

冷塑性变形的主要机理：滑移和孪生。

金属塑性变形的特点：不同时性、相互协调性和不均匀性。

由于塑性变形而使晶粒具有择优取向的组织，称为变形织构。

随着变形程度的增加，金属的强度、硬度增加，而塑性韧性降低，这种现象称为加工硬化。

超塑性变形机理主要是晶界滑移和原子扩散（扩散蠕变）。

15年金属学与热处理第5章习题及思考题

1.概念：滑移：在外力作用下，晶体相邻二部分沿一定晶面、一定晶向彼此产生相对的平行滑动。

临界分切应力：使滑移系开动的最小分切应力。

软取向与硬取向：φ＝45°时:取向因子可获得最大值1/2（cos λ·cos φ＝cos(90°－φ)·cos φ），取向因子大，易产生滑移，软取向；φ或λ＝90°时:取向因子为0，难滑移，硬取向。

多滑移：晶体的滑移在两组或者更多的滑移系上同时进行。

可促进加工硬化。

交滑移：多个滑移面同时沿一个滑移方向进行的滑移。

可降低脆性。

滑移系：一个滑移面和该面上的一个滑移方向组成滑移系。

孪生：晶体在切应力下其一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分作均匀切变。

形变织构：金属塑性变形到很大程度(>70%)时，晶粒发生转动，各晶粒的位向趋于一致，这种有序化的结构。

加工硬化：随变形度增大，金属的强硬度显著增高而塑韧性明显下降的现象。

屈服效应:在拉伸的σ－ε曲线上，有明显的上、下屈服点及屈服平台的现象。

柯氏气团（柯垂尔气团）：溶质原子在刃型位错周围聚集的现象，可阻碍位错运动。

形变时效:具有明显屈服效应的金属，在变形后于室温长期仃留或短时加热保温，引起屈服应力升高并出现明显屈服点的现象。

吕德斯带：具有屈服现象的试样从上屈服点出现直到屈服延伸结束,在试样表面看到由于不均匀变形而形成的表面皱褶带, 称为吕德斯带。

细晶强化：通过细化晶粒，增加晶界，提高材料强度的方法。

2.滑移的特点：参考解析：⑴发生在最密排晶面，滑移方向为最密排晶向；原因：密排面间原子面结合力最弱⑵只在切应力下发生，存在临界分切应力；⑶滑移两部分相对移动的距离是原子间距的整数倍，滑移后滑移面两边的晶体位向仍保持一致；⑷伴随晶体的转动和旋转，滑移面转向与外力平行方向，滑移方向旋向最大切应力方向；⑸随滑移加剧，存在多滑移和交滑移现象。

3.分别列举出BCC、FCC和HCP的滑移系：参考解析：BCC：滑移面｛110｝，滑移方向〈111〉。

金属塑性变形机制-讲义

金属塑性成形理论基础（一）金属塑性变形机制参考讲义前言金属塑性加工是利用金属的塑性，在外力的作用下，通过模具(或工具)使简单形状的坯料成形为所需形状和尺寸的工件(或毛坯)的技术。

它也被称之为塑性成形或压力加工。

金属塑性加工方法主要包括锻造、冲压、轧制、拉拔、挤压等几种类型。

为何采用塑性成形技术？⏹金属经过塑性成形后能改善其组织结构和力学性能。

铸造组织经过热塑性变形后由于金属的变形和再结晶，会使原来的粗大枝晶和柱状晶粒变为晶粒较细、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭内原有的偏析、缩松、气孔、夹渣等压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了金属的塑性和力学性能。

因此铸件的力学性能低于同材质的锻件的力学性能。

⏹塑性成形能保证金属纤维组织的连续性，使锻件的纤维组织与锻件外形保持一致，金属流线完整，可保证零件具有良好的力学性能与长的使用寿命。

什么是塑性变形？当外力增大到使金属的内应力超过该金属的屈服极限以后，金属就会产生变形。

当外力停止作用后，金属的变形并不消失。

这种变形称为塑性变形。

（当外力作用在金属上时，如受拉，金属内的原子间距变大，如果这种变化是弹性范围内的，当外力去除后，原子还能恢复到原来的状态；如果外力较大，这种变化就达到了塑性阶段了，当外力去除之后，有一部分变化就不能恢复了，金属就发生了塑性变形。

作为一种极限，当外力大到一定程度，原子间的结合力被打破，那么金属就断了。

）塑性是指金属材料在载荷外力的作用下，产生永久变形（塑性变形）而不被破坏的能力。

塑性不仅与材料本身的性质有关，还与变形有方式和变形条件有关。

材料的塑性不是固定不变的，不同的材料在同一变形条件下会有不同的塑性，而同一材料，在不同的变形条件下，会表现不同的塑性。

塑性是反映金属的变形能力，是金属的一咱重要的加工性能。

塑性好的材料可以顺利地进行某些成型工艺加工，如冲压、冷弯、冷拔、校直等。

金属材料通过冶炼、铸造，获得铸锭后，可通过塑性加工的方法获得具有一定形状、尺寸和力学性能的型材、板材、管材或线材，以及零件毛坯或零件。

金属塑性成形原理课后答案

金属塑性成形原理课后答案金属塑性成形原理是金属加工领域中的重要理论，对于理解金属加工过程和提高生产效率具有重要意义。

在学习了金属塑性成形原理课程后，我们需要对所学知识进行巩固和深化，以便更好地应用于实际生产中。

下面是一些金属塑性成形原理课后答案，希望能够帮助大家更好地理解和掌握这一重要知识。

1. 金属塑性成形的基本原理是什么？金属塑性成形是利用金属材料在一定温度和应力条件下的塑性变形特性，通过施加外力使金属材料产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的加工方法。

其基本原理是利用金属材料的塑性变形特性，通过施加外力使金属材料发生塑性变形，从而实现加工目的。

2. 金属材料的塑性变形特性有哪些？金属材料的塑性变形特性包括屈服点、流动应变、硬化指数等。

其中，屈服点是金属材料在受到一定应力作用下开始产生塑性变形的临界点，流动应变是金属材料在屈服点之后产生塑性变形的应变量，硬化指数则是描述金属材料在塑性变形过程中硬化速率的参数。

3. 金属塑性成形的主要方法有哪些？金属塑性成形的主要方法包括锻造、拉伸、挤压、冲压等。

其中，锻造是利用冲击力或压力使金属材料产生塑性变形，拉伸是利用拉力使金属材料产生塑性变形，挤压是利用挤压力使金属材料产生塑性变形，冲压则是利用冲击力使金属材料产生塑性变形。

4. 金属塑性成形的影响因素有哪些？金属塑性成形的影响因素包括温度、应力、变形速率等。

其中，温度是影响金属材料塑性变形特性的重要因素，应力是施加在金属材料上的力，变形速率则是金属材料在塑性变形过程中的变形速度。

5. 金属塑性成形的应用范围有哪些？金属塑性成形广泛应用于汽车制造、航空航天、机械制造等领域。

通过金属塑性成形，可以获得各种形状和尺寸的零部件，满足不同行业的需求，提高生产效率，降低生产成本。

通过对金属塑性成形原理的学习和理解，我们可以更好地掌握金属加工的基本原理和方法，为实际生产提供理论支持和指导。

希望大家在学习金属塑性成形原理的过程中能够加深对相关知识的理解，提高金属加工的技术水平，为行业发展做出贡献。

金属塑性变形的实质

处理加以消除。 • 过烧加热温度过高（过热之后），导致晶界严重氧化，甚至局部熔化的现
象。产生该缺陷后，性能极脆，并不能挽救，只能报废。 • 停止锻造的温度称为终锻温度，指金属热变形允许的最低温度。终锻温度过
低，金属的加工硬化严重，变形抗力急剧增加，使加工难于进行。
碳钢的锻造温度范围
2）变形速度
挤压 Drucken
挤压是将金属坯料放入挤压模具中，在压力作用下使坯料从模孔中挤出而变形的加工工艺。
多数实心或空心截面都可以通过挤压成形获得。由于挤出过程中，模具的几何形状不变，因此挤出件具有恒定的截面。
挤出成形可在室温或高温下成形，这主要取决于材料的塑性。由于要用到模膛，每个毛坯要单独挤压，因此挤压是一种分批的或半连续的成形工艺。
锻性越好。 • 二、影响可锻性的因素 • 1．金属的本质 • 化学成分纯金属的可锻性比合金好。而钢的可锻性随碳和合金元素的质量
分数的增加而变差。 • 组织结构固溶体（如奥氏体）的可锻性好，而化合物（如渗碳体）差。金
属在单相状态下的可锻性比在多相状态下的好。 • 细晶粒金属的塑性较粗晶粒的好，可锻性较好。（但变形抗力较大）
5、模锻模锻是利用冲击力或压力，使放在锻模模膛内的金属坯料变形，最后充满模膛而成形的压力加工方法。
6、板料冲压板料冲压是利用压力，使放在冲模间的金属板料产生分离或变形的压力加工方法。
自由锻 Freiformen (schmieden)
自由锻是指金属坯料在锻造设备的上、下抵铁或简单的工具之间，受冲击力或压力产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的锻件的压力加工方法。由于金属坯料在抵铁间受力变形时，沿变形方向可以自由流动，不受限制。
回复和再结晶
• 1．回复

材料加工成型原理思考题参考答案

材料加工成型原理思考题参考答案LELE was finally revised on the morning of December 16, 20201、金属塑性变形的主要机制有哪些？单晶体的塑性变形：滑移和孪生；多晶体的塑性变形：晶内变形和晶界变形通过各种位错运动而实现的晶内一部分相对于另一部分的剪切运动，就是晶内变形。

剪切运动有不同的机理，其中最基本的是滑移、孪生和扭析。

其中滑移变形是主要的；而孪生变形是次要的，一般仅起调节作用。

在T》0．5T熔时，可能出现晶间变形。

这类变形不仅同位错运动有关，而且扩散机理起着很重要的作用。

扩散蠕变机理又包括扩散-位错机理、溶质原子定向溶解机理、定向空位流机理。

在金属和合金的塑性变形过程中，常常同时有几种机理起作用。

具体的塑性变形过程中各种机理的具体作用要受许多因素的影响。

例如晶体结构、化学成分、相状态、组织、温度、应变量和应变速率等因素的影响。

在冷态条件下，由于晶界强度高于晶内，多晶体的塑性变形主要是晶内变形，晶间变形只起次要作用，而且需要有其它变形机制相协调。

变形机理主要有：晶内滑移与孪生、晶界滑移和扩散蠕变。

热塑性变形时，通常的热塑性变形速度较快，而且高温下，由于晶界的强度低于晶内，使得晶界滑动易于进行，所以晶粒相互滑移和转动起着尤为重要的作用。

温度越高，原子动能和扩散能力就越大，扩散蠕变既直接为塑性变形作贡献，也对晶界滑移其调节作用。

热塑性变形的主要机理是晶内滑移。

2. 滑移和孪生塑性变形机制的主要区别滑移是指在力的作用下晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于晶体的另一部分发生相对移动或切变，滑移总是沿着原子密度最大的晶面和晶向发生。

孪生是指晶体在切应力作用下沿着一定的晶面和一定的晶向发生均匀切变。

滑移和孪生是单晶体的主要变形机制，都是通过位错运动而实现晶内的一部分相对于另一部分的剪切运动。

但是他们也明显的区别，如下：由孪生的变形过程可知，孪生所发生的切变均匀地波及整个孪生变形区，而滑移变形只集中在滑移面上，切变是不均匀的；孪生切变时原子移动的距离不是孪生方向原子间距的整数倍（而是几分之一原子间距），而滑移时原子移动的距离是滑移方向原子间距的整数倍；孪生变形后，孪晶面两边晶体位向不同，成镜像对称；而滑移时，滑移面两边晶体位向不变；由于孪生改变了晶体的取向，因此孪晶经抛光浸蚀后仍可观察到，而滑移所造成的台阶经抛光浸蚀后不会重现；孪生的临界分切应力要比滑移的临界分切应力大得多，常萌发于滑移受阻引起的局部应力集中区；孪生变形的速度极大，常引起冲击波，发出声响；滑移时全位错运动的结果，孪生是不全位错运动。

《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。

7.金属塑性变形的物理本质

7.金属塑性变形的物理本质第一篇：7.金属塑性变形的物理本质7．金属塑性变形的物理本质1．塑性变形包括晶内变形和晶间变形。

通过各种位错运动而实现的晶内一部分相对于另一部分的剪切运动就是晶内变形，常温下有滑移和孪生，当T>0.5TR时，可能出现晶间变形，高温时扩散机理起重要作用。

2．派一纳模型。

假设：经典的弹性介质假设和滑移面上原子的相互作用为原子相对位移的正弦函数假设。

意义：ⅰ位错运动所需派一纳力比晶体产生整体、刚性滑移所需要的理论切屈服应力Tm=G/2π小许多倍。

ⅱb越小，a越大，则临界切应力越小ⅲ其他条件相同时，刃位错的活动性比螺位错的活动性大。

公式：3．滑移系统。

4．孪生。

孪生后结构没有变化，取向发生了变化，滑移取向不变，一般孪生比滑移困难，所以形变时首先发生滑移，当切变应力升高到一定数值时才发生孪生，密排六方金属由于滑移系统少，可能开始就形成孪晶。

5．扩散对变形的作用：一方面它对剪切塑性变形机理可以有很大影响，另一方面扩散可以独立产生塑性流动。

6．扩散变形机理包括：扩散-位错机理；溶质原子定向溶解机理；定向空位流机理。

7．扩散-位错机理：扩散对刃位错的攀移和螺位错的割阶运动产生影响；扩散对溶质气团对位错运动的限制作用随温度的变化而不同。

8．溶质原子定向溶解机理：晶体没有受力作用时，溶质原子在晶体中的分布是随机的，无序的，如碳原子在α-Fe,加上弹性应力σ（低于屈服应力的载荷）时，碳原子通过扩散优先聚集在受拉棱边，在晶体点阵的不同方向上产生了溶解碳原子能力的差别，称之为定向溶解，是可逆过程。

定向空位机理则是由扩散引起的不可逆的塑性流动机理。

9．金属的屈服强度是指金属抵抗塑性变形的抗力，定量来说是指金属发生塑性变形时的临界应力。

10．11．金属的实际屈服强度由开动位错源所需的应力和位错在运动过程中遇到的各种阻力。

实际晶体的切屈服强度=开动位错源所必须克服的阻力+点阵阻力+位错应力场对运动位错的阻力+位错切割穿过其滑移面的位错林所引起的阻力+割阶运动所引起的阻力。

2.金属塑性变形的物理本质

③变形不均匀，产生附加应力，变形抗力增加。
推论：
晶粒细，晶界占的比重大，变形抗力大。 Hall-Petch公式：σ＝σ０＋K· d-1/2 晶粒细化，可获得强度和塑性都较高的材料。
二．多晶体变形机理
１．滑移、孪生机理
２．晶粒的转动和移动
３．溶解－沉积机理
４．空位－扩散机理
５．粘滞性流动机理（非晶机构）
滑移面上沿滑移方向作用的分切应力，当
τ→τK时，才能发生滑移。
设试样的横断面积为 F0
作用力为 P
作用力与滑移面法线夹角为υ 作用力与滑移方向夹角为λ 外力P在滑移方向上的分力为： P·cosλ 滑移面面积为： F0 /cos υ
1
滑移方向上的分切应力为：
τ＝P/ F0·cosλ· cos υ＝σ· cosλ · cos υ
η ——发热率
纯金属： η＝0.85～0.90
合金： η＝0.75～0.85
温度效应——在塑性变形中，由于热效
应使工件温度升高的现象
以αt表示
αt＝（tg－t0）／t0 t0 ——变形前工件温度
tg ——变形后工件温度
三．影响热效应（温度效应）的因素
１．变形程度ε
ε↑，Am↑， αt↑ ２．变形速度
二．加工硬化曲线（应力－应变曲线）
１．单晶体的加工硬化曲线（以面心立方晶体为例）
曲线分三段
曲线的斜率：加工硬化程度
加工硬化率
Ⅰ 易滑移阶段
滑移沿最有利的滑面和滑向进行。
1
硬化由位错塞积引起。
Ⅱ 线性硬化阶段
形成了多滑移，随ε↑，位错不断增殖，
位错密度ρ↑，r↓， σ↑ Ⅲ 抛物线硬化阶ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 与位错的交滑移过程有关通常称为“动态回复”现象。

第五章金属塑性变形的物理本质练习与思考题1滑移系统和点阵阻力有什么关系

第五章金属塑性变形的物理本质练习与思考题1 滑移系统和点阵阻力有什么关系？位错需克服点阵阻力，方可运动。

点阵阻力，即派—纳力可表示为：其中:k位错类型：螺位错的 k =1；刃位错的k=1-ν；b：柏氏矢量；a：面间距。

由于面间距a越大，柏氏矢量b越小时，点阵阻力，即派—纳力越小，因此，金属材料中位错滑移变形都是沿着密排面和密排方向进行的，而这些密排面和密排方向就是位错滑移面和滑移方向。

滑移面和位于其上的滑移方向就构成了滑移系统。

2 滑移和孪生这两种切变机理各有什么特点？滑移是晶体的一部分相对于另一部分产生的剪切运动，且相对剪切运动的距离是言滑移方向的原子间距的整数倍，切变后不改变晶粒结构和晶体取向。

孪生也是晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶体学平面和方向产生的切变；切变后晶体结构没有变化，但是取向发生了变化；相对切变是沿孪生面逐层连续依次进行的，而不像滑移那样集中在一些滑移面上进行；孪生比滑移困难一些，所以变形时首先发生滑移，当切应力升高到一定数值时，才出现孪生；密排六方金属，由于滑够系统少，各滑移系相对于外力的取向都不利时，也可能在形变一开始就形成孪晶。

3 什么是金属的屈服强度？为什么金属的理论屈服强度和实际屈服强度有区别？金属的屈服强度是指金属抵抗塑性变形的抗力。

定量地讲，屈服强度是指金属发生塑性变形时的临界应力。

与加载的应力状态有关；受变形温度、应变速率和变形量等外在实验条件和内在的成分、组织状态的影响。

屈服强度作为金属材料的力学性能指标，专指的是在单向应力状态下和相应的变形温度、应变速率和变形程度下，产生塑性变形所需要的单位变形力。

理论屈服强度认为滑移是一部分晶体在滑移面上，沿着滑移方向，相对于另一部分晶体的刚性整体式地切变。

来源于金属的原子间的结合力，它是金属原子间结合力大小的反映。

实际晶体中存在着各种晶体缺陷，特别是存在着位错，位错很容易运动，因而不能充分发挥出原子间结合力的作用，所以金属（特别是纯金属单晶体）实际屈服强度远低于理论值。

§5塑性变形

第二类内应力是由于相邻晶粒之间或晶粒内部变形不均匀造成的。
§5.3 塑性变形后金属在加热时组织和性能的变化
金属经冷塑性变形后，组织处于稳定状态，有自发恢复到变形前组织状态的倾向。但在常温下，原子的扩散能力小，这种不稳定状态可维持相当长的时间。而加热则使原子扩散能力增加，金属将依发生回复、再结晶和晶粒长大，如图。
塑性变形使晶粒碎化内部形成位向略有差异的亚晶粒（亚结构），在其边界上聚集着大量位错。
三）产生变织构
由于塑性变形过程中晶粒的转动，当变形量达到一定程度（70％～90％）以上时，会使绝大部分晶粒的某一位向与外力方向趋于一致，形成织构。
§5. 2.2 塑性变形对性能的影响
一）出现加工硬化现象金属的塑性变形，使位错密度增加，亚结构细化等引起金属的强度、硬度增加，塑性、韧性下降，即引起加工硬化。图5-7 二）金属内部形成残余内应力
§5.1.1 单晶体的ห้องสมุดไป่ตู้性变形
单晶体的塑性变形的主要方式是滑移和孪生。其中滑移是最基本、最普遍的塑性变形方式，孪生只是在滑移难以进行的情况下出现。一.滑移变形的概念 1.滑移是晶体在切应力作用下，一部分晶体相对于另一部分沿一定晶面和晶向产生的相对移动。滑移只能在切应力的作用下发生，产生滑移的最小切应力称为临界切应力。观察产生滑移后的金属表面痕迹，滑移带和滑移线。
§5.3.1 回复
回复是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺陷及位错的近距离迁移而引起晶内产生某些变化。随着温度的升高，已产生加工硬化的金属其晶格的扭曲程度减小，但金属组织还没有显著变化的现象。 T回=（0.25～0.3）T熔（ K ）
回复使金属的内能降低。金属在回复阶段强度、硬度略有下降、塑性略有上升，内应力和电阻显著降低，但组织变化不明显。

金属塑性变形物理本质

4 固态塑性变形物理本质材料经过加工成形使其具有需要的形状和性能，才表达出它的价值。

材料加工的目的就是两个：一是改变材料的形状，另一个是改善其性能。

塑性变形是既改变材料的形状，又改变材料的组织构造及相应性能的有效方法。

通过塑性变形可以有效地改变材料的性能，材料的性能又直接影响到工艺的进展。

金属材料的性能〔包括使用性能和深加工性能〕在使用条件一定时，是决定于成分和组织构造的。

在材料的化学成分一定的情况下，其组织构造是由加工工艺决定的，既通过冷、热加工、热处理和形变热处理可以在很大范围内改变金属材料的组织构造，从而改变材料的性能。

我们掌握了形变、相变、形变和相变相结合的过程中金属材料组织构造的变化规律，就可以利用这些规律，设计和优化加工工艺来获得满足性能要求所需要的组织构造。

有时为了充分发挥冷、热加工、热处理和形变热处理改变金属材料的组织构造的作用，也经常适当地调整化学成分，从而获得更好的效果。

这些知识是制定各种金属材料生产工艺的理论依据，为了到达有效的控制材料性能目的，我们首先要认识塑性加工过程中材料的组织及性能变化。

4.1 固态塑性变形机理材料塑性变形包括晶内变形和晶间变形。

通过各种位错运动而实现的晶内一局部相对于另一局部的剪切运动，这就是晶内变形。

剪切运动有不同的机理，其中最根本的形式是：滑移、孪生、形变带和扭折带。

在r T T 5.0>〔r T 熔化温度〕时，可能出现晶间变形。

当变形温度比晶体熔点低很多时，起控制作用的变形机理是滑移和孪生。

在高温塑性变形时，扩散机理起重要作用。

在金属和合金的塑性变形过程中，常常同时有几种机理起作用。

各种机理作用的情况受许多因素影响，例如：晶体构造、化学成分、相状态等材料的内在因素，及变形温度、变形速度、应力状态等外部条件的影响。

因此要研究和控制材料的变形过程，掌握根本的塑性变形机理很有必要。

4.1.1 滑移〔1〕点阵阻力晶内变形是晶体的一局部相对于另一局部的剪切变形，都是通过位错运动来实现的，所以研究根本的塑性变形机理就应研究相应的各种位错运动形式。