金属塑性成形原理_总复习题

一、1.加工硬化指经过塑性变形后，金属部的组织结构和物理力学性能发生改变，其塑性、

韧性下降，强度、硬度增加，继续变形的力提高的现象。

2.加工硬化的后果：

强度提高，增加设备吨位；

塑性下降，降低变形程度，增加变形工序和中间退火工序；

强化金属材料（不能热处理的），提高金属零件的强度，改善冷塑性加工的工艺性能。

3.措施：经冷塑性变形后金属产生加工硬化，如将变形后的金属加热到一定温度，又

将产生软化，塑性韧性提高，强度硬度降低，即产生回复和再结晶—静态回复和再结晶。

二、1.金属的塑性指固体金属在外力的作用下产生永久变形而不破坏其完整性的能力。塑性

是一种状态、而不是一种性质

2.塑性的影响因素

○1变形温度对塑性的影响

变形温度对塑性影响显著，总趋势：温度升高、塑性增加。

三个脆区低温脆区（蓝脆区）中温脆区高温脆区

主要原因：

回复和再结晶消除加工硬化

降低临界切应力，增加滑移系

金属的组织结构发生变化

增强热塑性作用

加强晶界滑动作用

○2变形速度对塑性的影响

增加变形速度会使金属晶体的临界切应力升高，使塑性降低

增加变形速度，温度效应显著，金属温度升高，使塑性提高

增加变形速度，由于没有足够的时间进行回复和再结晶，使塑性降低

工艺过程中一般希望提高变形速度

降低摩擦改善不均匀性

减少热量损失

增强惯性流动

○3应力状态对塑性的影响

主应力状态中，压应力个数越多，数值越大，金属的塑性越好；拉应力个数越多，数值越大，金属的塑性越差。

原因

拉应力促进晶间变形，加速晶界破坏；

三向压缩应力有利于愈合塑性变形过程中产生的各种损伤；而拉应力则相反，它促使损伤的发展；

压应力有利于抑制和消除晶体中塑性变形产生的各种微观破坏，拉应力相反；

三向压应力能抵消由于不均匀变形引起的附加拉应力。

○4金属的化学成分和组织结构对塑性的影响

晶格类型的影响

面心立方晶格结构：塑性较好

体心立方晶格结构：塑性较差

密排六方晶格结构：塑性较差

组织结构的影响

单相组织塑性较好

塑性相近 — 影响小

多相组织 脆性相网状分布，塑性显著降低 塑性差别大 脆性相片状层状分布，影响小 脆性弥散均匀分布，无影响 晶粒 — 晶粒细小有利于提高塑性

铸态组织 — 铸态组织中的粗大柱状晶粒、偏析、夹杂、气泡、疏松等缺陷，以及组织不均匀性将显著降低金属的塑性 3.提高金属塑性的途径

合理选择变形温度与变形速度 合理选择变形方式

提高金属材料成分和组织的均匀性 减小不均匀变形

三、金属的变形抗力及其影响因素

金属受外力而变形，抵抗变形的力 — 变形抗力 变形的难易程度

单位流动应力

变形抗力的影响因素：化学成分、组织结构、变形温度、变形速度、变形程度、应力状态

四、金属的超塑性：延伸率达＝100％～2000％ 结构超塑性（微细晶粒超塑性）

动态超塑性（相变超塑性）

超塑性的变形机制：晶界滑动与扩散蠕变联合机制

五、塑性力学的基本假设:变形体连续、变形体均质和各向同性、变形体静力平衡、体积力

和体积变形不计。

六、主应力、应力特征方程、应力量不变量的物理意义

1.主应力切应力τ ＝0的平面 — 主平面、主方向（应力主轴）；应力 — 主应力。

2.

三个主应力1, 2, 3；三个主方向互相垂直。

3.

σij 的分量随坐标系变化，但J 1, J 2, J 3不变，这表明了一个确定的应力状态其应力

分量之间的确定关系 — 物理意义。 存在主值(主应力)，主方向(主轴)，不变量 — 量的重要特性。

七、应力量、应力量的分解及其物理意义、应力偏量的物理意义

1.

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应力量的分解将引起弹性体积变形和引起形状变化的两种量分解开（物理意义）。 2. 应力偏量的三个不变量

去除静水应力成分，不产生体积变形

与屈服准则有关

八、主切应力及其面上的应力分布

最大切应力τmax ＝max{ τ12, τ23, τ31 }；

当 时，τmax ＝ ±(σ 3 - σ 1)/2 ； 当σ 1＝σ 2＝σ 3时， τ12＝τ23＝τ31＝0，无切应力； 当三个主应力同时加减相同值时，主切应力不变。 九、等效应力及其物理意义

1.等效应力是一个不变量；

2.等效应力在数值上等于单向均匀拉伸（或压缩）时的拉伸（或压缩）应力σ1，即

=σ1。

3.等效应力并不代表某一实际平面上的应力，因而不能在某一特定的平面上表示出来；

4.等效应力可以理解为代表一点应力状态中应力偏量的综合作用，或主应力、主切应力的综合效果。 十、应变增量与应变速率

全量应变：反映变形体在某一变形过程或变形过程中某一阶段结束时的变形大小。 应变增量：在无限小的时间间隔dt ，变形体质点产生极小的位移变化（位移增量），引

起的无限小的应变增加量。

应变速率：单位时间的应变大小。 应变速率表示瞬时的变形程度大小，与工具的速度有区别；应变速率不单取决于工具速

10

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