第五章第七节 塑性变形压力的计算.ppt
合集下载
材料的塑性变形PPT课件
G E
2(1 )
：材料泊松比，表示侧向收缩能力 3)弹性变形量随材料的不同而异 。 4)工程上，弹性模量是材料刚度的度量
三、弹性的不完整性
加载线与卸载线不重合、应变的发展跟不上应力 的变化。
1．包申格效应
材料经预先加载产生少量塑性变形（小于4％），而后同向加载则 σe升高，反向加载则σe下降。
2. 弹性后效
切过粒子时必然产生一割阶，而割阶会妨碍整个位错 线的移动。
§7－5塑性变形对材料组织与性能的影响
一、显微组织的变化 1.出现大量的滑移带或孪晶带 2.晶粒将逐渐沿其变形方向伸长 ,
纤维组织
二、亚结构的变化
三、性能的变化
1．加工硬化
金属材料经冷加工变形后，强度（硬度）显著提 高，而塑性则很快下降，即产生了加工硬化现象
2G
1
( 2W )
eb
2) 位错与位错的交互作用产生的阻力
3) 运动位错交截后形成的扭折和割阶
4) 位错与其他晶体缺陷如点缺陷，其他位错、晶 界和第二相质点等交互作用产生的阻力
1 110 是纯刃型位错，滑
6 移面为（001） Lomer-cottrell位错
（二）孪生
1. 孪生变形过程 晶体的一部分相对另一部分在切应力作用下，沿特 定的晶面与晶向产生一定角度的均匀切变
在弹性极限σe范围内，应变滞后于外加应力，并和时间 有关
3. 弹性滞后
应变落后于应力，在应力-应变曲线上使加载线与卸载线 不重合而形成一封闭回线
4.黏弹性
黏性流动是指非晶态固体和液体在很小外力作用下便
会发生没有确定形状的流变，并且在外力去除后，形变不
能回复。
d
dt
§5－2单晶体的塑性变形
2(1 )
：材料泊松比，表示侧向收缩能力 3)弹性变形量随材料的不同而异 。 4)工程上，弹性模量是材料刚度的度量
三、弹性的不完整性
加载线与卸载线不重合、应变的发展跟不上应力 的变化。
1．包申格效应
材料经预先加载产生少量塑性变形（小于4％），而后同向加载则 σe升高，反向加载则σe下降。
2. 弹性后效
切过粒子时必然产生一割阶，而割阶会妨碍整个位错 线的移动。
§7－5塑性变形对材料组织与性能的影响
一、显微组织的变化 1.出现大量的滑移带或孪晶带 2.晶粒将逐渐沿其变形方向伸长 ,
纤维组织
二、亚结构的变化
三、性能的变化
1．加工硬化
金属材料经冷加工变形后，强度（硬度）显著提 高，而塑性则很快下降，即产生了加工硬化现象
2G
1
( 2W )
eb
2) 位错与位错的交互作用产生的阻力
3) 运动位错交截后形成的扭折和割阶
4) 位错与其他晶体缺陷如点缺陷，其他位错、晶 界和第二相质点等交互作用产生的阻力
1 110 是纯刃型位错，滑
6 移面为（001） Lomer-cottrell位错
（二）孪生
1. 孪生变形过程 晶体的一部分相对另一部分在切应力作用下，沿特 定的晶面与晶向产生一定角度的均匀切变
在弹性极限σe范围内，应变滞后于外加应力，并和时间 有关
3. 弹性滞后
应变落后于应力，在应力-应变曲线上使加载线与卸载线 不重合而形成一封闭回线
4.黏弹性
黏性流动是指非晶态固体和液体在很小外力作用下便
会发生没有确定形状的流变，并且在外力去除后，形变不
能回复。
d
dt
§5－2单晶体的塑性变形
塑性理论课件-塑性变形时的应力应变关系
下一頁 返回
3、如果從初始狀態先加純剪應力通過 屈服點B到達D點，這時的應力和應變見表 5.1的第3行。
4、如同樣經後繼屈服軌跡裏面的任意 路線變載到F點，則應力應變見表5.1第4行。
5、如果從初始狀態沿真線OF`F到達F 點，則應力和應變見表5.1第5行，這時主軸 重合。
下一頁 返回
上述的第1、3、5種加載路線就是簡單加載。 由表中可看出，同樣的一種應力狀態σf、τf，由於 加載路線不同，就有好幾種應變狀態（如C、D點 應變）；同樣，一種應變狀態（如εc），也可有 幾種應力狀態（如C、F點應力），而且應力應變 主軸不一定重合。從上述簡單的例子中，我們可 以看到，離開加載路線來建立應力與全量塑性應 變之間的普遍關係是不可能的。因此，一般情況 下只能建立起應力和應變增量之間的關係爭然後 根據具體的加載路線，具休分析。另一方面，我 們從上述例子中也看到，在簡單加載的條件下， 應力和應變的主軸重合，而且它們之間有對應關 係，因此可以建立全量理論。
下一頁 返回
另一方面，從工程角度來看，對於一 些繁雜的問題，那怕是能給出定性結果也 很可貴，具體的定量問題可以從實驗中進 一步探索（由於如摩擦條件等數學模型還 未給出，要精確計算也很難辦到）。鑒於 壓力加工理論中關於成形規律闡述上存在 的一些問題，吸取了增量理論及全量理論 的共同點，提出了應力應變順序對應規律， 並使該規律的闡述逐漸簡明和便於應用。 現簡述如下：
返回
5.2增量理論（流動理論） 一、列維-密席斯方程 二、普朗特-勞斯方程
返回
一、列維-密席斯方程
列維-密席斯方程適用條件：
（1)材料是理想剛塑性材料，即彈性應變增 量為零，塑性應變增量就是總應變增量；
（2）材料符合密席斯屈服準則，即 s
3、如果從初始狀態先加純剪應力通過 屈服點B到達D點，這時的應力和應變見表 5.1的第3行。
4、如同樣經後繼屈服軌跡裏面的任意 路線變載到F點，則應力應變見表5.1第4行。
5、如果從初始狀態沿真線OF`F到達F 點，則應力和應變見表5.1第5行，這時主軸 重合。
下一頁 返回
上述的第1、3、5種加載路線就是簡單加載。 由表中可看出，同樣的一種應力狀態σf、τf，由於 加載路線不同，就有好幾種應變狀態（如C、D點 應變）；同樣，一種應變狀態（如εc），也可有 幾種應力狀態（如C、F點應力），而且應力應變 主軸不一定重合。從上述簡單的例子中，我們可 以看到，離開加載路線來建立應力與全量塑性應 變之間的普遍關係是不可能的。因此，一般情況 下只能建立起應力和應變增量之間的關係爭然後 根據具體的加載路線，具休分析。另一方面，我 們從上述例子中也看到，在簡單加載的條件下， 應力和應變的主軸重合，而且它們之間有對應關 係，因此可以建立全量理論。
下一頁 返回
另一方面，從工程角度來看，對於一 些繁雜的問題，那怕是能給出定性結果也 很可貴，具體的定量問題可以從實驗中進 一步探索（由於如摩擦條件等數學模型還 未給出，要精確計算也很難辦到）。鑒於 壓力加工理論中關於成形規律闡述上存在 的一些問題，吸取了增量理論及全量理論 的共同點，提出了應力應變順序對應規律， 並使該規律的闡述逐漸簡明和便於應用。 現簡述如下：
返回
5.2增量理論（流動理論） 一、列維-密席斯方程 二、普朗特-勞斯方程
返回
一、列維-密席斯方程
列維-密席斯方程適用條件：
（1)材料是理想剛塑性材料，即彈性應變增 量為零，塑性應變增量就是總應變增量；
（2）材料符合密席斯屈服準則，即 s
《塑性变形》ppt课件
用金相法或硬第一颗新晶粒时的温度
以硬度下降50％所对应的温度再结晶温度
工业消费中那么通常以经过大变形量(70％以上)冷 变形金属，经1h退火能完成再结晶(＞95％)所对
〔1〕变形程度的影响
变形程度添加 储存能增多 再结晶驱动力增大 再结
晶温度降低，再结晶速度加 快，形核率添加，
界面，妨碍〔亚〕晶界迁移，形核与长大速率下降，妨 碍再结晶的进展。
〔4〕微量溶质原子
溶质原子倾向于在位错及晶界处偏聚，对位错的 滑移和晶界的迁移起着妨碍作用，不利于再结晶 的形核和长大，妨碍再结晶过程，故微量溶质原 子提高再结晶温度。
〔5〕再结晶退火工艺参数
加热速度过于缓慢时，变形金属在加热过程中有足 够的时间进展回复，使点阵畸变度降低，储能减小， 使再结晶驱动力减小，再结晶温度上升。
原始晶粒尺寸 杂质含量
回复动力学特点
(1)初期的回复速率很
大，随后即逐渐变慢，
直到趋近于零，温度
升高，起始回复速率
加快；
(2)每一温度的回复程
度有一极限值，退
火温度愈高，极限值
也愈高，到达此极限
值所需时间缩短；
(3)预变形量愈大，起
始的回复速率愈快；
(4)晶粒尺寸减小有利
于回复过程的加快。
(5)无孕育期
5
回复特征可用一级反响方程来表达：
造、性能变化
取代变形组织过程
再结晶后晶粒 长大
8.2.1.2 性能的变化
(1)强度与硬度：回复时变形金 属位错密度很高，再结晶后位错 密度显著降低。 (2)电阻：点缺陷所引起的点阵 畸变会使传导电子产生散射，提 高电阻率。退火使缺陷密度降低， 那么电阻率下降。 (3)内应力：回复阶段消除大部 或全部的宏观内应力，而微观内 应力那么只需经过再结晶方可消 除。 (4)亚晶粒尺寸：亚晶粒尺寸在 回复前期变化不大，接近再结晶 时显著增大。 (5)密度：密度在再结晶阶段急 剧增高，除与前期点缺陷数目减 小有关外，主要是在再结晶阶段 中位错密度显著降低所致。 (6)储能的释放：回复时释放的 储存能较小，再结晶晶粒出现的 温度对应于储能释放曲线的顶峰
课件塑性加工原理塑性与变形总课件参考.ppt
1．镦粗时组合件的变形特点 2．基本应力的分布特点 3．第一类附加应力的分布特点
*
上课课件
3. 4. 2 平辊轧制时金属的应力及变形特点
1．基本应力特点 2．变形区内金属质点流动特点 3．平辊轧制时，第一类附加应力的分布特点
*
上课课件
3. 4. 3 棒材挤压时的应力及变形特点
1．棒材挤压时的基本应力状态 2 ．棒材挤压时的金属流动规律 3 ．棒材挤压时的附加应力
变形程度ε
应力σ
σsb
σsn
图3-25 拉伸时真应力与变形程度的关系 1)无缺口试样拉伸时的真应力的曲线 2）有缺口样拉伸的真应力曲线
*
上课课件
3. 3. 4 残余应力
1．残余应力的来源 2．变形条件对残余应力的影响 3．残余应力所引起的后果 4．减小或消除残余应力的措施 5．研究残余应力的主要方法
*
上课课件
2．最大摩擦条件 当接触表面没有相对滑动，完全处于粘合状 态时，单位摩擦力（ ）等于变形金属流动 时的临界切应力k，即： = k 3．摩擦力不变条件 认为接触面间的摩擦力，不随正压力大小而变。其单位摩擦力是常数，即常摩擦力定律，其表达式为： =m·k 式中，m为摩擦因子
第3章 金属塑性加工的宏观规律
§3. 1 塑性流动规律（最小阻力定律） §3. 2 影响金属塑性流动和变形的因素 §3. 3 不均匀变形、附加应力和残余应力 §3. 4 金属塑性加工诸方法的应力与变形特点 §3. 5 塑性加工过程的断裂与可加工性
*
上课课件
§3.1 塑性流动规律（最小阻力定律）
上课课件
3. 2. 2 变形区的几何因素的影响
变形区的几何因子（如H/D、H/L、H/B等）是影响变形和应力分布很重要的因素。
塑性变形课件
产生滑移线、滑移带
滑移时，晶体的一部分相对于另一部分 沿滑移方向位移的距离为原子间距的整
数倍。滑移结果在晶体表面造成台阶。
铜中的滑移带
2015-5-7
500×
Anming Li, Dept of MSE,hpu 6
材料科学与工程学院
3、滑移沿原子密度最大的晶面、晶向发生。 滑移系： 滑移系的个数:
2015-5-7 Anming Li, Dept of MSE,hpu
移
4
材料科学与工程学院
滑移四要点：
1、滑移只能在切应 力作用下发生
晶格在正应力作用下的变化
晶格在切应力作用下的变化
2015-5-7 Anming Li, Dept of MSE,hpu 5
材料科学与工程学院
滑移带
2、滑移使晶体表面形成台阶
第一类残余应力（Ⅰ）：宏观内应力，
利： 预应力处理，如汽车板簧的生产。
2015-5-7
Anming Li, Dept of MSE,hpu
24
材料科学与工程学院
弊： 引起变形、开裂，如工件的变形。 消除：去应力退火。
工件加工后的变形
2015-5-7 Anming Li, Dept of MSE,hpu 25
14
材料科学与工程学院
晶粒大小与力学性能的关系：
晶粒越细，强度越高(细晶强化)
s=0+kd-1/2
（Hall-Petch)
晶粒越细，单位体积中晶界面积越大，位错运动的阻
力越大。同
时，每个晶粒周围不同取向的晶粒数便多。对塑性变形的抗力增大， 金属的强度愈高。
晶粒越细，塑韧性提高
晶粒越多，变形均匀，由应力集中导致的开裂机会减少，表现出高 塑性。细晶材料应力集中小，裂纹不易萌生和传播，断裂过程中可吸 收较多能量,表现高韧性。
滑移时，晶体的一部分相对于另一部分 沿滑移方向位移的距离为原子间距的整
数倍。滑移结果在晶体表面造成台阶。
铜中的滑移带
2015-5-7
500×
Anming Li, Dept of MSE,hpu 6
材料科学与工程学院
3、滑移沿原子密度最大的晶面、晶向发生。 滑移系： 滑移系的个数:
2015-5-7 Anming Li, Dept of MSE,hpu
移
4
材料科学与工程学院
滑移四要点：
1、滑移只能在切应 力作用下发生
晶格在正应力作用下的变化
晶格在切应力作用下的变化
2015-5-7 Anming Li, Dept of MSE,hpu 5
材料科学与工程学院
滑移带
2、滑移使晶体表面形成台阶
第一类残余应力（Ⅰ）：宏观内应力，
利： 预应力处理，如汽车板簧的生产。
2015-5-7
Anming Li, Dept of MSE,hpu
24
材料科学与工程学院
弊： 引起变形、开裂，如工件的变形。 消除：去应力退火。
工件加工后的变形
2015-5-7 Anming Li, Dept of MSE,hpu 25
14
材料科学与工程学院
晶粒大小与力学性能的关系：
晶粒越细，强度越高(细晶强化)
s=0+kd-1/2
（Hall-Petch)
晶粒越细，单位体积中晶界面积越大，位错运动的阻
力越大。同
时，每个晶粒周围不同取向的晶粒数便多。对塑性变形的抗力增大， 金属的强度愈高。
晶粒越细，塑韧性提高
晶粒越多，变形均匀，由应力集中导致的开裂机会减少，表现出高 塑性。细晶材料应力集中小，裂纹不易萌生和传播，断裂过程中可吸 收较多能量,表现高韧性。
塑性和变形抗力PPT课件
• 在加热的某些温度区间，由于相态或晶界状态的变化 而出现脆性区，使金属的塑性降低。
蓝脆区：中温（200-400℃）区，由于氧化物、氮化物以 沉淀形式在晶界、滑移面上析出；
热脆区：高温（800-950℃）区，珠光体转变为奥氏体， 使得铁素体和奥氏体共存，另外，晶界处可能析出FeSFeO低熔点的共晶体；
另外，三向压应力有利于抑制或消除晶体中由于塑性变形而引起 的各种微观破坏，而拉应力则相反，它使各种破坏发展，扩大。
第二十一页，共28页。
变形抗力：
金属在发生塑性变形时，产生抵抗变形的能力，称为变形 抗力，一般用接触面上平均单位面积变形力表示
变形抗力大小 取决于材料在一定变形条件下的真实应力，还取决于塑性加工
第十四页，共28页。
• 相组成的影响
单相组织塑性好；多相组织塑性差。（晶界、晶内；硬相、软 相） • 铸造组织的影响
铸造组织具有粗大的柱状晶粒，具有偏析、夹杂、气 泡、疏松等缺陷，因而塑性较差。
第十五页，共28页。
（三）变形温度对金属塑性的影响
• 对大多数金属而言，总的趋势是随着温度升高，塑性增加。 原因:
塑性和变形抗力
第一页，共28页。
塑性指标： 为衡量金属塑性的高低而确定的数量上的指标，一
般以金属材料开始发生破坏时的塑性变形量来表示。
常用的塑性指标：
拉伸试验伸长率δ(％)
断面收缩率Ψ（％） δ＝
100％
L0、Lk
A0、Ak
Ψ ＝
A0 Ak A0
100％
为试样的原始标准间距和试样断裂后标距间长度；
1、碳 碳对碳钢性能的影响最大 1）碳能固溶于铁，形成铁素体和奥氏体，它们具有良好的塑 性。 2）当铁中的碳含量超过其溶碳能力时，多余的碳便以渗碳 体Fe3C形式出现，它具有很高的硬度，而塑性几乎为零。 含碳量越高，渗碳体的数量越多，金属的塑性也越差。
资料塑性变形力学计算
（a）
在二向应力状态下， ，以上条件变为
， ， （b）
塑性条件（b）在 平面中是一个六角形，如图15.19所示。在三向应力的情况下，塑性条件（a）在应力空间中是六个平面。这就是特雷斯卡塑性条件的几何表示。如图15.20所示。柱面以内的点代表不发生塑性形变的应力状态，而柱面上的点代表进入塑性形变的应力状态。这样的柱面称为塑性曲面。
解：以 和 分别表 和 杆的轴力， 表 杆的轴力。令 ， ，得
(e)
当载荷逐渐增加时， 杆的应力首先达到 ，这时的载荷即为 。由（ ）式的第二式得
由此解出
载荷继续增加，中间杆的轴力 保持为 ,两侧杆件仍然是弹性的。直至两侧的杆件的轴力 也达到 ，相应的载荷即为极限载荷 。这时由节点 的平衡方程知
加载过程中，载荷 与 点位移的关系已表示于图15.9 中。
式中m和 皆为常量。试导出实心圆轴扭转时应力和变形的计算公式。
解：根据圆轴扭转的平面假设，可以直接引用3.4中的（ ）式，求得横截ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ上任意点处的剪应变为
(d)
式中 是扭转角沿轴线的变化率， 为横截面上一点到圆心的距离， 即为该点剪应变。（ ）式表明，沿横截面半径，各点的剪应变是按直线规律变化的（图15.11 ）。由（ ）、（ ）两式求出
例15.6在矩形截面梁形成塑性区后，将载荷卸尽，试求梁截面边缘处的应力。设材料是理想弹塑性的。
解：当矩形截面梁的横截面上出现塑性区时，应力分布表示于图15.14 。根据公式（15.7），截面上的弯矩为
这时梁内的最大应力为 。
卸载过程相当于把与上列弯矩数值相等、方向相反的另一弯矩加于梁上，且它引起的应力按线弹性公式计算，即最大应力为
按照第四强度理论，材料的塑性条件为公式（15.3），即
在二向应力状态下， ，以上条件变为
， ， （b）
塑性条件（b）在 平面中是一个六角形，如图15.19所示。在三向应力的情况下，塑性条件（a）在应力空间中是六个平面。这就是特雷斯卡塑性条件的几何表示。如图15.20所示。柱面以内的点代表不发生塑性形变的应力状态，而柱面上的点代表进入塑性形变的应力状态。这样的柱面称为塑性曲面。
解：以 和 分别表 和 杆的轴力， 表 杆的轴力。令 ， ，得
(e)
当载荷逐渐增加时， 杆的应力首先达到 ，这时的载荷即为 。由（ ）式的第二式得
由此解出
载荷继续增加，中间杆的轴力 保持为 ,两侧杆件仍然是弹性的。直至两侧的杆件的轴力 也达到 ，相应的载荷即为极限载荷 。这时由节点 的平衡方程知
加载过程中，载荷 与 点位移的关系已表示于图15.9 中。
式中m和 皆为常量。试导出实心圆轴扭转时应力和变形的计算公式。
解：根据圆轴扭转的平面假设，可以直接引用3.4中的（ ）式，求得横截ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ上任意点处的剪应变为
(d)
式中 是扭转角沿轴线的变化率， 为横截面上一点到圆心的距离， 即为该点剪应变。（ ）式表明，沿横截面半径，各点的剪应变是按直线规律变化的（图15.11 ）。由（ ）、（ ）两式求出
例15.6在矩形截面梁形成塑性区后，将载荷卸尽，试求梁截面边缘处的应力。设材料是理想弹塑性的。
解：当矩形截面梁的横截面上出现塑性区时，应力分布表示于图15.14 。根据公式（15.7），截面上的弯矩为
这时梁内的最大应力为 。
卸载过程相当于把与上列弯矩数值相等、方向相反的另一弯矩加于梁上，且它引起的应力按线弹性公式计算，即最大应力为
按照第四强度理论，材料的塑性条件为公式（15.3），即
教学课件PPT塑性变形及其性能指标
1、晶体结构： 2、晶界与亚结构：
3、溶质元素 4、第二相：
5、温度 6、应变速率与应力状态
四、应变硬化(形变强化)
0、定义： 随着变形量的增大，形变应力提高的现象。
四、应变硬化(形变强化)
1、应变硬化机理： (1)金属材料： ①多系滑移： 位错交互作用→形成割阶、位错锁和胞状结构等 →位错运动阻力增大→产生应变硬化。 ②交滑移： 刃位错随应变增加→密度增大→产生应变硬化。
§1.4 塑性变形及其性能指标
一、塑性变形机理(已学、自学) 二、屈服现象与屈服强度
三、影响金属材料屈服强度的因素(自学) 四、应变硬化
五、抗拉强度与缩颈条件 六、塑性与塑性指标 七、超塑性
二、屈服现象与屈服强度
(2)屈服点(σs): 屈服时对应的应力值；
(3)上屈服点(σsu):
1、屈服现象：
力首次下降前的最大应力值； (4)下屈服点(σsl):
六、塑性与塑性指标
2、断面收缩率： 试样拉断后， 缩颈处横截面积(A1)的最大减缩量; 与原始横截面积(A0)的百分比， 符号ψ表示，即 ψ=(A0-A1)/A0×100％
七、超塑性
1、定义： 在一定条件下， 呈现非常大的伸长率(约1000％)， 而不发生缩颈和断裂的现象。
2、分类： 相变超塑性: 在变形过程中发生相变的超塑性。 结构超塑性： 在纯金属和单相合金的稳定结构中得到的 超塑性。
注：σb=K(n/e)n的推导详见第23页， 结合37页第10参考题将其弄懂。
六、塑性与塑性指标
塑性： 是指材料断裂前产生塑性变形的能力。
意义： 防止偶然过载造成危害； 保证机件正常运行； 有利于塑性加工和修复。
六、塑性与塑性指标
1、伸长率指标：
3、溶质元素 4、第二相：
5、温度 6、应变速率与应力状态
四、应变硬化(形变强化)
0、定义： 随着变形量的增大，形变应力提高的现象。
四、应变硬化(形变强化)
1、应变硬化机理： (1)金属材料： ①多系滑移： 位错交互作用→形成割阶、位错锁和胞状结构等 →位错运动阻力增大→产生应变硬化。 ②交滑移： 刃位错随应变增加→密度增大→产生应变硬化。
§1.4 塑性变形及其性能指标
一、塑性变形机理(已学、自学) 二、屈服现象与屈服强度
三、影响金属材料屈服强度的因素(自学) 四、应变硬化
五、抗拉强度与缩颈条件 六、塑性与塑性指标 七、超塑性
二、屈服现象与屈服强度
(2)屈服点(σs): 屈服时对应的应力值；
(3)上屈服点(σsu):
1、屈服现象：
力首次下降前的最大应力值； (4)下屈服点(σsl):
六、塑性与塑性指标
2、断面收缩率： 试样拉断后， 缩颈处横截面积(A1)的最大减缩量; 与原始横截面积(A0)的百分比， 符号ψ表示，即 ψ=(A0-A1)/A0×100％
七、超塑性
1、定义： 在一定条件下， 呈现非常大的伸长率(约1000％)， 而不发生缩颈和断裂的现象。
2、分类： 相变超塑性: 在变形过程中发生相变的超塑性。 结构超塑性： 在纯金属和单相合金的稳定结构中得到的 超塑性。
注：σb=K(n/e)n的推导详见第23页， 结合37页第10参考题将其弄懂。
六、塑性与塑性指标
塑性： 是指材料断裂前产生塑性变形的能力。
意义： 防止偶然过载造成危害； 保证机件正常运行； 有利于塑性加工和修复。
六、塑性与塑性指标
1、伸长率指标：
《塑性变形》课件
详细描述
当物体受到外力作用时，物体内部会产生应力，使得物体发生塑性变形。在这个过程中，物体总是沿着阻力最小 的方向发生变形，这是因为阻力最小的方向所需的力最小，因此物体更容易沿着这个方向发生变形。
流动法则
总结词
在塑性变形过程中，物体的流动方向与最大主应力的方向一致。
详细描述
在塑性变形过程中，物体的流动方向与最大主应力的方向是一致的。这是因为最大主应力决定了物体 变形的难易程度，当最大主应力较大时，物体更容易沿着这个方向发生变形。同时，物体的流动也受 到最小阻力定律的影响，使得物体更容易沿着阻力最小的方向发生变形。
拉拔
通过拉拔机将金属材料拉制成所需形 状和尺寸的工艺，用于制造线材、管 材等。
塑料的加工成型
注塑成型
挤出成型
将塑料原料加热熔化后注入模具中，冷却 固化后得到所需形状和尺寸的塑料制品。
将塑料原料加热熔化后通过挤出机挤出成 所需形状和尺寸的塑料制品，如塑料管、 塑料薄膜等。
压延成型
吹塑成型
将塑料原料加热熔化后通过压延机压制成 所需厚度和宽度的塑料制品，如塑料板材 、塑料片材等。
塑性变形过程的数值模拟与优化
有限元分析
利用有限元方法对塑性变形过程 进行数值模拟，预测材料的变形
行为、应力分布和应变场等。
优化设计
基于数值模拟结果，对塑性变形过 程进行优化设计，提高材料的塑性 变形能力、减少缺陷和节约成本。
工艺参数优化
通过调整塑性变形过程中的工艺参 数，如温度、压力、变形速度等， 实现更佳的塑性变形效果。
04
CATALOGUE
塑性变形过程中的力学行为
应力状态对塑性的影响
应力状态对塑性变形的影响主 要体现在不同应力分量对材料
当物体受到外力作用时，物体内部会产生应力，使得物体发生塑性变形。在这个过程中，物体总是沿着阻力最小 的方向发生变形，这是因为阻力最小的方向所需的力最小，因此物体更容易沿着这个方向发生变形。
流动法则
总结词
在塑性变形过程中，物体的流动方向与最大主应力的方向一致。
详细描述
在塑性变形过程中，物体的流动方向与最大主应力的方向是一致的。这是因为最大主应力决定了物体 变形的难易程度，当最大主应力较大时，物体更容易沿着这个方向发生变形。同时，物体的流动也受 到最小阻力定律的影响，使得物体更容易沿着阻力最小的方向发生变形。
拉拔
通过拉拔机将金属材料拉制成所需形 状和尺寸的工艺，用于制造线材、管 材等。
塑料的加工成型
注塑成型
挤出成型
将塑料原料加热熔化后注入模具中，冷却 固化后得到所需形状和尺寸的塑料制品。
将塑料原料加热熔化后通过挤出机挤出成 所需形状和尺寸的塑料制品，如塑料管、 塑料薄膜等。
压延成型
吹塑成型
将塑料原料加热熔化后通过压延机压制成 所需厚度和宽度的塑料制品，如塑料板材 、塑料片材等。
塑性变形过程的数值模拟与优化
有限元分析
利用有限元方法对塑性变形过程 进行数值模拟，预测材料的变形
行为、应力分布和应变场等。
优化设计
基于数值模拟结果，对塑性变形过 程进行优化设计，提高材料的塑性 变形能力、减少缺陷和节约成本。
工艺参数优化
通过调整塑性变形过程中的工艺参 数，如温度、压力、变形速度等， 实现更佳的塑性变形效果。
04
CATALOGUE
塑性变形过程中的力学行为
应力状态对塑性的影响
应力状态对塑性变形的影响主 要体现在不同应力分量对材料
第五章金属的塑性和变形抗力
第五章 金属的塑性和变形抗力从金属成形工艺的角度出发，我们总希望变形的金属或合金具有高的塑性和低的变形抗力。
随着生产的发展，出现了许多低塑性、高强度的新材料，需要采取相应的新工艺进行加工。
因此研究金属的塑性和变形抗力，是一个十分重要的问题。
本章的目的在于阐明金属塑性和变形抗力的概念，讨论各种因素对它们的影响。
§5.1 塑性、塑性指标、塑性图和变形抗力的概念所谓塑性，是指固体材料在外力作用下发生永久变形而又不破坏其完整性的能力。
人们常常容易把金属的塑性和硬度看作成反比的关系，即认为凡是硬度高的金属其塑性就差。
当然，有些金属是这样的，但并非都是如此，例如下列金属的情况： Fe HB ＝80 ψ＝80％Ni HB ＝60 ψ＝60％Mg HB ＝8 ψ＝3％Sb HB ＝30 ψ＝0％可见Fe 、Ni 不但硬度高，塑性也很好；而Mg 、Sb 虽然硬度低，但塑性也很差。
塑性是和硬度无关的一种性能。
同样，人们也常把塑性和材料的变形抗力对立起来，认为变形抗力高塑性就低，变形抗力低塑性就高，这也是和事实不符合的。
例如奥氏体不锈钢在室温下可以经受很大的变形而不破坏，既这种钢具有很高的塑性，但是使它变形却需要很大的压力，即同时它有很高的变形抗力。
可见，塑性和变形抗力是两个独立的指标。
为了衡量金属塑性的高低，需要一种数量上的指标来表示，称塑性指标。
塑性指标是以金属材料开始破坏时的塑性变形量来表示。
常用的塑性指标是拉伸试验时的延伸率δ和断面缩小率ψ，δ和ψ由下式确定： %100l l l 00k ×−=δ （5.1） %100F F F 0K 0×−=ψ (5.2) 式中l 0、F 0——试样的原始标距长度和原始横截面积；l K 、F K ——试样断裂后标距长度和试样断裂处最小横截面积。
实际上，这两个指标只能表示材料在单向拉伸条件下的塑性变形能力。
金属的塑性指标除了用拉伸试验之外，还可以用镦粗试验、扭转试验等来测定。
第五章 金属材料的塑性变形(共26张PPT)
1。回复阶段：在再结晶温度〔T再一般大于0.4Tm 〕以下的温度。 只发生晶格内部的变化，变形晶粒外形不变，加工硬化保存，但内应
力下降。 应用：去应力退火，用于去除冷塑性变形后的残留应力。
2。再结晶阶段：在再结晶温度〔T再〕以上的温度。 逐渐形成与原始变形晶粒晶格相同的等轴晶粒，加工硬化、内应力完
多晶体的塑性变按形过加程热温度的不同，可分为三个阶段：回复、再结晶、晶粒长大
冷加工(35%变形)后晶粒 再结晶过程中显微组织的变化 580C加热8秒后,再结晶晶粒全部取代了变形晶粒 只发生晶格内部的变化，变形晶粒外形不变，加工硬化保存，但内应力下降。 塑性变形对性能的影响： 按加热温度的不同，可分为三个阶段：回复、再结晶、晶粒长大 滑移与孪生后外表形貌的差异 580C加热3秒钟后出现非常细小的晶粒 应用：去应力退火，用于去除冷塑性变形后的残留应力。 第二节 多晶体金属的塑性变形
第五章 金属材料的塑性变形
第一节 单晶体的塑性变形 一、滑移
• 其特征是： • 滑移量是滑移方向上原子间距的整数倍， • 滑移后滑移面两侧的晶体位向保持不变，
• 滑移的结果使晶体产生台阶。
1、单晶体的滑移
铜单晶塑性变形后外表的滑 移带
单晶体塑性变形时滑移带的形成过程
2、晶体中的孪生：
2、பைடு நூலகம்生
晶体孪生示意图
一、多晶体塑性变形的特点
多晶体受外力作用时，各晶粒的滑移系上均受到分切应力的作用，但 1。
再结晶过程中显微组织的变化
塑性变1形、对性再能的结影晶响：温度： T = 0.4Tm
晶体的取向不同，虽然试样开始屈服时〔即开始滑移时〕的屈服强度变化很大，但是计算出的分切应力总是一个定值，这个值称为临界分 切应力，这个规律叫临界分切应力定律。 (c)316℃加热1小时的组织，可见再结晶的晶粒及未发生再结晶的晶粒。 ⑵ 因变形不均匀，残留内应力，易变形开裂，且耐蚀性下降。 故当φ=45°时m有最大值1/2。 4 滑移的临界分切应力 加热促使原子运动，使以下转变得以进行。 首先“开动〞的是“软取向〞，同时这些晶粒发生转动，而变成“硬取向〞。 塑性变形对性能的影响： 在这张照片中,“菱型〞为位错在样品中的位置. 2、晶粒间位向差阻碍滑移进行 塑性变形对性能的影响： 应用：去应力退火，用于去除冷塑性变形后的残留应力。 三、塑性变形对金属组织性能的影响
《塑性变形机制》精品课件
是（111），孪生 方向是[11-2]。
fcc中孪生时每层
晶面的位移是借助
于一个不全位错
（b=a/6[11-2]）
的移动造成的，各
层晶面的位移量与
其距孪晶面的距离
成正比。
如：1 a110 1 a121 1 a211
2
6
6
1 a1 10
2
1 a1 2 1
6
1 a211
6
孪生的位错机制
● 面心立方晶体中，有一个垂直穿过（111）面 的螺位错，柏氏矢量为a/3[111]（（111）面 的面间距）。此位错使（111）面变成一个螺 旋面。若位于（111）面上有一柏氏矢量为 a/6[112]的肖克莱不全位错，其一端被极轴 位错固定，则不全位错只能绕极轴转动。当 它在（111）面上扫过一周后，产生a/6[112] 的滑移量，相当于产生一个单原子层的孪晶， 同时又沿螺旋面上升一层。如此继续转动， 就会形成一个孪晶区。当此不全位错依此沿 （111）面扫过后，密排面的堆垛顺序就会由 原来ABCABCABC变为ABCABACBA，这样 就使上部分晶体变成与未变形部分晶体成对 称的孪晶区。
●交滑移(Cross Slip)：螺位错滑移受阻时，离开原滑移面沿另一晶面继续
滑移；b不变，所以滑移方向和大小不变。变形温度越高，变形量越大， 交滑移越显著。
特征：折线或波纹状滑移线。
Al的多滑移, x145
Cu的单滑移, x500
Al单晶的交滑移, x260
多系滑移
对于具有多组滑移系的晶体，滑移首先在取向最有利 的滑移系（其分切应力最大）中进行，但由于变形时晶 面转动的结果，另一组滑移面上的分切应力也可能逐渐 增加到足以发生滑移的临界值以上，于是晶体的滑移就 可能在两组或更多的滑移面上同时进行或交替地进行， 从而产生多系滑移。
fcc中孪生时每层
晶面的位移是借助
于一个不全位错
（b=a/6[11-2]）
的移动造成的，各
层晶面的位移量与
其距孪晶面的距离
成正比。
如：1 a110 1 a121 1 a211
2
6
6
1 a1 10
2
1 a1 2 1
6
1 a211
6
孪生的位错机制
● 面心立方晶体中，有一个垂直穿过（111）面 的螺位错，柏氏矢量为a/3[111]（（111）面 的面间距）。此位错使（111）面变成一个螺 旋面。若位于（111）面上有一柏氏矢量为 a/6[112]的肖克莱不全位错，其一端被极轴 位错固定，则不全位错只能绕极轴转动。当 它在（111）面上扫过一周后，产生a/6[112] 的滑移量，相当于产生一个单原子层的孪晶， 同时又沿螺旋面上升一层。如此继续转动， 就会形成一个孪晶区。当此不全位错依此沿 （111）面扫过后，密排面的堆垛顺序就会由 原来ABCABCABC变为ABCABACBA，这样 就使上部分晶体变成与未变形部分晶体成对 称的孪晶区。
●交滑移(Cross Slip)：螺位错滑移受阻时，离开原滑移面沿另一晶面继续
滑移；b不变，所以滑移方向和大小不变。变形温度越高，变形量越大， 交滑移越显著。
特征：折线或波纹状滑移线。
Al的多滑移, x145
Cu的单滑移, x500
Al单晶的交滑移, x260
多系滑移
对于具有多组滑移系的晶体，滑移首先在取向最有利 的滑移系（其分切应力最大）中进行，但由于变形时晶 面转动的结果，另一组滑移面上的分切应力也可能逐渐 增加到足以发生滑移的临界值以上，于是晶体的滑移就 可能在两组或更多的滑移面上同时进行或交替地进行， 从而产生多系滑移。