第17讲变形抗力影响因素
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Hebei Polytechnic University, Tangshan 063009
Lesson Seventeen
第八章 金属的塑性变形抗力
主要内容
Main Content
▪ 变形抗力的概念及测定方法 ▪ 影响变形抗力的主要因素 ▪ 变形抗力的计算
2020/8/11
2
Lesson Seventeen
▪ 对纯金属当温度高于(0.25~0.3) Tm时在变形金属内 产生回复，高于0.4 Tm时有再结晶出现。
2020/8/11
10
Lesson Seventeen
锌在室温下带有中间停歇的拉伸结果
2020/8/11
11
Lesson Seventeen
▪ 在软化温度区间持续时间的长短对金属的软化程度 也有影响。随着温度的升高，消除硬化所需的时间 越短。并且温度越高，此缩短的程度就越大，这是 因为软化需要在一定的时间内进行。由此可以看出， 变形速度对金属的软化过程有很大的影响。随着变 形速度的减小，软化程度增大。因此，温度越高和 变形速度越小时，金属的软化程度就越大。
▪ 温度升高后，剪切机构和甚至是晶块间机构都会大 大改变其特性。它们的变化是：随着温度的升高， 伴随上述机构发生的力学现象变得不显著，并开始 清楚地显示出滑移的扩散特性。
2020/8/11
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Lesson Seventeen
硬化随温度的升高而降低的总效应决定于： ▪ 回复和再结晶的软化作用； ▪ 随着温度的升高，新塑性机构的参与作用 ▪ 剪切机构(基本塑性机构)特性的变化。
2020/8/11
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Lesson Seventeen
拉伸金属和合金时径向压力的影响
材料
热处理
强度极限，MPa
断裂时的断面收缩率，％
无径向压力 有径向压力 无径向压力 有径向压力
钢
600℃退火
209
铍青铜
800℃在水中淬火
470
镁
360℃退火
219
MA2镁合金
在供应状态下
234
217
71.5
84.3
571
43.8
50.6
254
7.5
21.4
331
32.0
28.0
Al-Cu-Mg-Zn合金 470℃在水中淬火
382
铸造AД5铝合金 525℃淬火并人工时效
166
461
17.2
23.9
203
1.9
6.3
2020/8/11
6
Lesson Seventeen
静水压力的影响通常可在下述情况表现比较明显：
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Lesson Seventeen
▪ 在 构0(剪.3切Tm机温构度)、以晶下块，间塑机性构变、形孪的生基机本构机和构晶是粒滑间移的机 脆化机构。当温度高于0.3 Tm时，非晶机构开始变 得明显，然后溶解沉淀机构和晶粒边界上的粘性流 动机构等参与作用。同时，像晶粒间脆化机构和孪 生机构等机构便会消除或几乎消除。
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8
Lesson Seventeen
▪ 关于静水压力对变形抗力产生影响原因尚需进一步 研究。
▪ 有人认为，变形速度对变形抗力的影响越大时，静 水压力对变形抗力的影响也越大。由于静水压力的 作用，可使金属内的空位减少，使塑性形变因难。 特别是当变形速度较大，实现塑性变形的时间不够 时更是如此。空位的数量越大，静水压力对变形抗 力的影响也超大。
金属塑性变形理论
Theory of metal plastic deformation
第十七讲 Lesson Seventeen
张贵杰
Zhang Guijie
Tel：0315-2592155 E-Mail： zhguijie@vip.sina.com
河北理工大学金属材料与加工工程系 Department of Metal Material and Process Engineering
▪ 金属合金中的已有组织或在塑性变形过程中发生的 组织转变有脆性倾向。这时，静水压力可以使金属 变得致密，消除可能产生的完整性的破坏，从而既 提高了金属的塑性，又提高了金属的变形抗力。通 常，金属越倾向于脆性状态，静水压力的影响越显 著。
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7
Lesson Seventeen
▪ 金属合金的流变行为与粘－塑性体的行为相一致。 对粘性体来讲，变形速度和静水压力对其变形抗力 有明显的影响。对粘－塑体来讲也同样是这样。并 且粘性性质越明显，这种影响就越大。在一定的温 度－速度条件下(特别是在温度接近熔点且变形速度 不大时)，金属合金的流动行为与粘－塑性体的流变 行为相一致。此时，变形速度和静水压力对金属合 金便产生相应的影响。
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9
变形温度
Lesson Seventeen
▪ 在讨论温度对变形抗力的影响时必须注意到由于温 度的升高所引起的软化效应和其它变形机构的参与 作用。
▪ 从绝对零度到熔点Tห้องสมุดไป่ตู้，可分为三个温度区间： 从0～0.3 Tm为完全硬化区间 从0.3 Tm～0.7 Tm为部分软化区间 从0.7 Tm～1.0 Tm为完全软化区间
8.2 影响变形抗力的主要因素
▪ 化学成份
▪ 组织结构 ▪ 应力状态 ▪ 变形温度 ▪ 变形速度
2020/8/11
▪ 变形程度 ▪ 接触摩擦 ▪ ……
3
应力状态
Lesson Seventeen
▪ 在塑性加工过程中，变形物体所承受的应力状态对 其变形抗力有很大的影响。
▪ 例如，挤压时的变形抗力要比轧制时大；在孔型中 轧制时要比在平轧辊上轧制时大；模锻时要比在平 锤头间锻造时大等等。这些都表明，应力状态对变 形抗力有较明显的影响。
▪ 在图示中压应力状态越强，变形抗力越大。挤压时 为三向压应力状态图示，而拉拔时为单向拉伸和两 向压缩的应力状态图示，所以挤压时金属的变形抗 力就大于拉伸时的变形抗力。
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Lesson Seventeen
▪ 金属的变形抗力在很大程度上取决于静水压力。对 许多金属和合金来说，当静水压力从0增加到 5000MPa时，其变形抗力可增加一倍。
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Lesson Seventeen
不同温度下钢的拉伸曲线
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Lesson Seventeen
镉与锌的真应力曲线
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Lesson Seventeen
▪ 总的来看，对于从0到1的相对温度区间的整个间隔内都没有 物理－化学变化的合金，其硬度、强度极限、屈服极限、变 形抗力等的对数值随温度的变化呈线性关系。
Lesson Seventeen
第八章 金属的塑性变形抗力
主要内容
Main Content
▪ 变形抗力的概念及测定方法 ▪ 影响变形抗力的主要因素 ▪ 变形抗力的计算
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Lesson Seventeen
▪ 对纯金属当温度高于(0.25~0.3) Tm时在变形金属内 产生回复，高于0.4 Tm时有再结晶出现。
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Lesson Seventeen
锌在室温下带有中间停歇的拉伸结果
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Lesson Seventeen
▪ 在软化温度区间持续时间的长短对金属的软化程度 也有影响。随着温度的升高，消除硬化所需的时间 越短。并且温度越高，此缩短的程度就越大，这是 因为软化需要在一定的时间内进行。由此可以看出， 变形速度对金属的软化过程有很大的影响。随着变 形速度的减小，软化程度增大。因此，温度越高和 变形速度越小时，金属的软化程度就越大。
▪ 温度升高后，剪切机构和甚至是晶块间机构都会大 大改变其特性。它们的变化是：随着温度的升高， 伴随上述机构发生的力学现象变得不显著，并开始 清楚地显示出滑移的扩散特性。
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硬化随温度的升高而降低的总效应决定于： ▪ 回复和再结晶的软化作用； ▪ 随着温度的升高，新塑性机构的参与作用 ▪ 剪切机构(基本塑性机构)特性的变化。
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拉伸金属和合金时径向压力的影响
材料
热处理
强度极限，MPa
断裂时的断面收缩率，％
无径向压力 有径向压力 无径向压力 有径向压力
钢
600℃退火
209
铍青铜
800℃在水中淬火
470
镁
360℃退火
219
MA2镁合金
在供应状态下
234
217
71.5
84.3
571
43.8
50.6
254
7.5
21.4
331
32.0
28.0
Al-Cu-Mg-Zn合金 470℃在水中淬火
382
铸造AД5铝合金 525℃淬火并人工时效
166
461
17.2
23.9
203
1.9
6.3
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Lesson Seventeen
静水压力的影响通常可在下述情况表现比较明显：
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Lesson Seventeen
▪ 在 构0(剪.3切Tm机温构度)、以晶下块，间塑机性构变、形孪的生基机本构机和构晶是粒滑间移的机 脆化机构。当温度高于0.3 Tm时，非晶机构开始变 得明显，然后溶解沉淀机构和晶粒边界上的粘性流 动机构等参与作用。同时，像晶粒间脆化机构和孪 生机构等机构便会消除或几乎消除。
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Lesson Seventeen
▪ 关于静水压力对变形抗力产生影响原因尚需进一步 研究。
▪ 有人认为，变形速度对变形抗力的影响越大时，静 水压力对变形抗力的影响也越大。由于静水压力的 作用，可使金属内的空位减少，使塑性形变因难。 特别是当变形速度较大，实现塑性变形的时间不够 时更是如此。空位的数量越大，静水压力对变形抗 力的影响也超大。
金属塑性变形理论
Theory of metal plastic deformation
第十七讲 Lesson Seventeen
张贵杰
Zhang Guijie
Tel：0315-2592155 E-Mail： zhguijie@vip.sina.com
河北理工大学金属材料与加工工程系 Department of Metal Material and Process Engineering
▪ 金属合金中的已有组织或在塑性变形过程中发生的 组织转变有脆性倾向。这时，静水压力可以使金属 变得致密，消除可能产生的完整性的破坏，从而既 提高了金属的塑性，又提高了金属的变形抗力。通 常，金属越倾向于脆性状态，静水压力的影响越显 著。
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▪ 金属合金的流变行为与粘－塑性体的行为相一致。 对粘性体来讲，变形速度和静水压力对其变形抗力 有明显的影响。对粘－塑体来讲也同样是这样。并 且粘性性质越明显，这种影响就越大。在一定的温 度－速度条件下(特别是在温度接近熔点且变形速度 不大时)，金属合金的流动行为与粘－塑性体的流变 行为相一致。此时，变形速度和静水压力对金属合 金便产生相应的影响。
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变形温度
Lesson Seventeen
▪ 在讨论温度对变形抗力的影响时必须注意到由于温 度的升高所引起的软化效应和其它变形机构的参与 作用。
▪ 从绝对零度到熔点Tห้องสมุดไป่ตู้，可分为三个温度区间： 从0～0.3 Tm为完全硬化区间 从0.3 Tm～0.7 Tm为部分软化区间 从0.7 Tm～1.0 Tm为完全软化区间
8.2 影响变形抗力的主要因素
▪ 化学成份
▪ 组织结构 ▪ 应力状态 ▪ 变形温度 ▪ 变形速度
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▪ 变形程度 ▪ 接触摩擦 ▪ ……
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应力状态
Lesson Seventeen
▪ 在塑性加工过程中，变形物体所承受的应力状态对 其变形抗力有很大的影响。
▪ 例如，挤压时的变形抗力要比轧制时大；在孔型中 轧制时要比在平轧辊上轧制时大；模锻时要比在平 锤头间锻造时大等等。这些都表明，应力状态对变 形抗力有较明显的影响。
▪ 在图示中压应力状态越强，变形抗力越大。挤压时 为三向压应力状态图示，而拉拔时为单向拉伸和两 向压缩的应力状态图示，所以挤压时金属的变形抗 力就大于拉伸时的变形抗力。
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Lesson Seventeen
▪ 金属的变形抗力在很大程度上取决于静水压力。对 许多金属和合金来说，当静水压力从0增加到 5000MPa时，其变形抗力可增加一倍。
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不同温度下钢的拉伸曲线
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Lesson Seventeen
镉与锌的真应力曲线
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Lesson Seventeen
▪ 总的来看，对于从0到1的相对温度区间的整个间隔内都没有 物理－化学变化的合金，其硬度、强度极限、屈服极限、变 形抗力等的对数值随温度的变化呈线性关系。