影响碳钢变形抗力、塑性的因素
变形抗力的影响因素-化学成分和显微组织的影响
影响变形抗力的因素
一、化学成分 二、组织结构 二、轧件温度 三、变形速度 四、变形程度 五、应力状态 ……
一、化学成分对变形抗力的影响
对于纯金属：原子间结合力大的，滑移阻力大，变形抗力 大。同种金属：纯度愈高的变形抗力愈小。
对于合金：随含C量或合Байду номын сангаас成分增加，变形抗力大。 原因： （1）溶入固溶体，基体金属点阵畸变增加； （2）形成化合物； （3）形成第二相组织。
1、晶粒尺寸： 晶粒越细小，变形抗力越大。晶粒体积相同时，细长晶粒
比等轴晶粒结构的变形抗力要大；晶粒尺寸不均匀时，比 均匀晶粒结构的变形抗力大。 2、单相组织和多相组织 单相组织比多相组织的变形抗力要低； 3、夹杂物 使变形抗力升高。
谢谢大家！
（1）Mn溶入铁素体引起固溶强化；
（2）Mn可以使钢材在轧后冷却时，得到比较细而且强度 较高的珠光体。
每增加0.1%Mn，热轧钢抗拉强度增加7.8~12.7MN/m2， 屈服强度增加7.8~9.8MN/m2。
一、化学成分对变形抗力的影响
3、硅 硅在碳钢中的含量≤0.5%。 每增加0.1%Si，热轧钢的抗拉强度增加7.8~8.8MN/m2，
屈服强度增加3.9~4.9MN/m2。
一、化学成分对变形抗力的影响
4、Cr 含铬钢，影响其变形抗力的是钢中的含碳量。 0.7％～1.0％的铬钢的变形抗力比相应含碳量的碳钢高5％
～10％。 GCr6～GCr15高碳铬钢，变形抗力稍高于碳钢。 高铬钢1Cr13～4Cr13，Cr17，Cr23等在高速下变形时，变
形抗力大为提高。
一、化学成分对变形抗力的影响
5、镍 镍在钢中可使变形抗力稍有提高。 但对25NiA、30NiA等钢来讲，其变形抗力与碳钢相差不大
13.4影响塑性和变形抗力的因素
7,其它元素:主要是降低钢的塑性,提高变形抗力
合金元素对铁素体伸长率和韧性的影响
(二)组织状态对金属塑性的影响
晶格类型的影响 面心立方——12个滑移系,同一滑移面上3个滑移方向, 塑性最好,如铝,铜和镍等. 体心立方——12个滑移系,同一滑移面上2个滑移方向, 塑性较好,如钒,钨,钼等. 密排六方——3个滑移系,塑性最差,如镁,锌,钙等. 晶粒度的影响 晶粒度越小,越均匀,塑性越高.
第四节影响塑性和变形抗力的因素
一,塑性,塑性指标和塑性图 塑性:金属在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性的 能力. 1,塑性反映了材料产生塑性变形的能力; 2,塑性不是固定不变的,同一种材料,在不同的变形条件 下,会表现出不同的塑性. 3,影响金属塑性的因素主要有两方面: 1)内因:金属本身的晶格类型,化学成分和金相组织等; 2)外因:变形时外部条件,如变形温度和受力状况等.
A0 ,Ak
塑性指标还可以用镦粗实验和扭转试验测定. 镦粗试验(试样的高度为直径的1.5倍)中,以出现 第一条裂纹时的变形程度为塑性指标:
εc
,
H0 Hk = H0
×
100%
试样原始高度和表面出现第一条裂纹 时的高度
注:只有相同的指标才能相互比较
原始样
出现裂纹后的试样
镦粗试验
塑性图: 在不同的变形速度下,以不同温度下的各 种塑性指标( , , , ,ak等)为纵坐标, 以温度为横坐标绘制成的函数曲线.
碳钢的塑性随温度的变化曲线
(四)应变速率对塑性的影响
一方面,随变形速率的增大,金属的塑性降低:没有足 够的时间进行回复或再结晶,软化过程进行得不充分. 另一方面,随着变形速率的增加,在一定程度上使金属 的温度升高,温度效应显著,从而提高金属的塑性.但 对于有脆性转变的金属,则应变速率的增加可能引起塑 性的下降.
影响金属塑形因素
影响金属塑形因素碳碳对碳钢的塑性影响最大磷磷是钢中的有害杂质，引起冷脆性碳和杂质元素的影响硫硫也是钢中的有害杂质，引起热脆性氮蓝脆，引起时效脆性氢白点,氢脆氧热脆（也叫红脆，由于氧化物）化学成分1、固溶体的影响：合金元素使铁的晶格发生不同程度的畸变，从而使其抗力提高，塑性降低。
2、碳化物的影响：合金元素与钢中的碳形成硬而脆的碳化物，使钢强度提高，塑性降低合金元素的影响3、硫、氧化物的影响：合金元素与钢中的氧、硫形成氧化物和硫化物夹杂，造成钢的热脆性，降低了钢的热塑性4、相的影响：合金元素可改变钢中相的组成，造成组织的多相性，从而使钢的塑性下降5、组织与晶粒的影响：合金元素也可通过影响钢的铸造组织与晶粒大小来改变钢材的塑性。
6、低熔点元素的影响：造成钢的热脆性7、稀土元素的影响：可明显影响钢的性能，但加入量要合适。
相组成的影响：属单相系的纯金属和固溶体比多相系的塑性好（单相比多相的好）组织的影响：晶粒大小的影响：金属和合金的晶粒度越小，塑性越好。
其原因是：1）变形分散进行；2）晶界作用深化；3）有利位向晶粒数多铸造组织的影响铸锭的成分和组织不均匀，其塑性变形能力低。
其原因有如下几方面：1）非连续组织的存在；2）不均匀组织的存在；3）不利附加应力的存在：变形温度 -100℃：超低温脆性区，原子热运动几乎完全被冻结100-200℃原子热运动加剧200-400℃蓝脆，时效催化，晶界、滑移面上析出氮化物、氧化物700-800℃再结晶、扩散现象800-950℃硫化共晶产物、红脆950-1250℃均匀化奥氏体、硫化物扩散到晶粒内部＞1250℃过热、过烧变形速度：提高变形速度还有下列影响：第一，降低摩擦系数；第二，减少热加工时的热量散失；第三，由于“惯性作用”，使复杂工件易于成形。
变形程度的影响：1）变形量（越大）与加工硬化程度（越大）相关2）变形量与热脆现象相关（变形量越大，晶界结合力越弱）3）变形量（越多）与变形内应力（越大）相关应力状态的影响：压应力个数越多，且数值越大，即静水压力越大，则金属的塑性越好应变状态的影响：主应变图中压缩分量越多，对于充分发挥材料的塑性越有利。
塑性影响因素
金属塑性及其影响因素从生产工艺角度出发，总是希望变形金属具有高的塑性，随着科学技术的发展，有越来越多的低塑性、高强度材料需要进行塑性成型，以适应生产的需要。
塑性是材料力学性能中的一项重要指标，测定某一材料合不合格，对其塑性有严格的标准规定。
人们往往只认识到材料力学性能中强度这一项，而对塑性没有足够的重视。
然而在生产实际中，从各种机械零件到巨大的船舶、桥梁、容器等在使用过程中都有不少因塑性不够而发生脆断的例子。
因此研究如何提高金属塑性的问题无疑具有重要意义。
1金属塑性和塑性指标所谓塑性，是指固体材料在外力作用下发生永久变形，而不破坏其完整性的能力。
为了衡量金属塑性的高低，需要有一种数量上的指标，称为塑性指标。
塑性指标是以材料开始破坏时的塑性变形量来表示，它可借助于各种实验方法来测定，如拉伸、墩粗和扭转实验等。
通常情况我们用拉伸实验测定金属的塑性指标，对应于拉伸实验的塑性指标，用延伸率a表示。
a的数值由下式确定:一Lo)/Lo x100%δ=(Lk一拉伸试样原始标距间长度式中:Lk一拉伸试样破断后标距间的长度Lk对应于不同材料，对其塑性有不同的标准规定，如标准铃轧扭钢筋》(JG3046一1998)中规定冷轧扭钢筋的延伸率8应符合吕I。
)4.5%;标准伽筋混凝土用热轧光圆钢脚(GB13013一91)中规定钢筋的延伸率吕应符合吕5)25%。
因此严格测定材料的塑性对判定材料是否符合标准要求起着重要的作用，并且塑性指标对于正确拟定产品加工工艺具有重要的参考价值。
那么，什么影响着金属塑性的高低呢?影响金属塑性高低的主要因素有两方面，一方面是内因，即金属本身的化学成分、组织等;另一方面是外因，即变形时的外部条件，如变形温度、变形速度等。
下面将对这两方面因素是如何影响金属塑性的高低做具体分析。
2化学成分和组织对金属塑性的影响金属本身的化学成分和组织对塑性的影响非常明显，但也很复杂。
现以钢(碳钢和合金钢)为主要对象，分析其化学成分和组织对金属塑性的影响。
最新分析影响金属塑性变形的主要因素
分析影响金属塑性变形的主要因素(一）影响金属塑性变形的主要因素影响金属塑性变形的主要因素有两个方面，其一是变形金属本身的晶格类型，化学成份和组织状态等内在因素；其二是变形时的外部条件，如变形温度、变形速度和变形的力学状态等。
因此，只要有合适的内、外部条件，就有可能改变金属的塑性行为1.化学成份和组织对塑性变形的影响化学成份和组织对塑性和变形抗力的影响非常明显也很复杂。
下面以钢为例来说明。
①化学成份的影响在碳钢中，铁和碳是基本元素。
在合金钢中，除了铁和碳外还包含有硅、锰、铬、镍、钨等。
在各类钢中还含有些杂质，如磷、硫、氨、氢、氧等。
碳对钢的性能影响最大。
碳能固溶到铁里形成铁素体和奥氏体固溶体，它们都具有良好的塑性和低的变形抗力。
当碳的含量超过铁的溶碳能力，多余的碳便与铁形成具有很高的硬度，而塑性几乎为零的渗碳体。
对基体的塑性变形起阻碍作用，降低塑性，抗力提高。
可见含碳量越高，碳钢的塑性成形性能就越差。
合金元素加入钢中，不仅改变了钢的使用性能，而且改变了钢的塑性成形性能，其主要的表现为：塑性降低，变形抗力提高。
这是由于合金元素溶入固溶体(α—Fe和γ－Fe)，使铁原子的晶体点阵发生不同程度的畸变；合金元素与钢中的碳形成硬而脆的碳化物(碳化铬、碳化钨等)；合金元素改变钢中相的组成，造成组织的多相性等，都造成钢的抗力提高，塑性降低。
杂质元素对钢的塑性变形一般都有不利的影响。
磷溶入铁素体后，使钢的强度、硬度显著增加，塑性、韧性明显降低。
在低温时，造成钢的冷脆性。
硫在钢中几乎不溶解，与铁形成塑性低的易溶共晶体FeS，热加工时出现热脆开裂现象。
钢中溶氢，会引起氢脆现象，使钢的塑性大大降低。
②组织的影响钢在规定的化学成份内，由于组织的不同，塑性和变形抗力亦会有很大的差别。
单相组织比多相组织塑性好，抗力低。
多相组织由于各相性能不同，使得变形不均匀，同时基本相往往被另一相机械地分割，故塑性降低，变形抗力提高。
晶粒的细化有利提高金属的塑性，但同时也提高了变形抗力。
塑性变形产生的影响因素
式中Y为金属的静载变形抗力,它与化学成分、温度、变形过程等有关。低碳钢的变形抗力低，高合金钢的变形抗力高；低温时变形抗力高，高温时变形抗力低； 塑性变形
再结晶和回复
经过冷变形的金属，如加热到一定温度并保持一定的时间，原子的激活能增加到足够的活动力时，便会出现新的晶核，并成长为新的晶粒，这种现象称为再结晶。经过再结晶处理后，冷变形引起的晶粒畸变以及由此引起的加工硬化、残余应力等都会完全消除。 再结晶温度 通常以经一小时保温完成再结晶的温度为金属的再结晶温度。各种金属的再结晶温度，按绝对温度(K)计大约相当于该金属熔点的40～50％。 低碳钢的再结晶温度约460℃。当变形程度较小时,在再结晶过程中，尤其是当温度偏高时，再结晶的晶粒特别粗大。因此如要晶粒细小，金属材料在再结晶处理前会有较大的变形量。 再结晶温度对金属材料的塑性加工非常重要。在再结晶温度以上进行的塑性加工和变形称为热加工和热变形；在再结晶温度以下进行的塑性加工和变形称为冷加工和冷变形。热变形时，金属材料在变形过程中不断地发生再结晶，不引起加工硬化，假如缓慢地冷却，也不出现内应力。 回复 冷变形后的金属，当加热到稍低于再结晶温度时，通过原子的扩散会减少晶体的缺陷，降低晶体的畸变能，从而减小内应力；但是不出现新的晶粒，金属仍保留加工硬化和各向异性，这就是金属的回复。这样的热处理称为去应力退火。
内应力
塑性变形在金属体内的分布是不均匀的，所以外力去除后，各部分的弹性恢复也不会完全一样，这就使金属体内各部分之间产生相互平衡的内应力，即残余应力。残余应力降低零件的尺寸稳定性，增大应力腐蚀的倾向。
冲压复习题参考资料
冲压复习题参考资料冲压复习参考资料⼀、冲压是利⽤冲模在冲压设备上对板料施加压⼒（或拉⼒），使其产⽣分离或变形，从⽽获得⼀定形状、尺⼨和性能的制件的加⼯⽅法。
⼆、冲压⼯艺的基本⼯序可以分为：分离⼯序和成形⼯序两⼤类。
还会涉及其他⼯序，如结合⼯序、装配⼯序、修饰包装⼯序等。
三、塑性与变形抗⼒的概念：所谓塑性，是指⾦属材料在外⼒的作⽤下产⽣永久变形⽽其完整性不被破坏的能⼒。
变形抗⼒⼀般来说反映了⾦属在外⼒作⽤下抵抗塑性变形的能⼒。
四、化学成分对塑性变形的影响：1.碳钢中多余的C便与Fe形成硬⽽脆的渗碳体，从⽽使碳钢的塑性降低，变形抗⼒提⾼。
含碳量愈⾼，碳钢的塑性愈差。
2.杂质元素对刚的塑性变形⼀般都有不利的影响。
3.合⾦元素加⼊刚中，塑性降低，变形抗⼒提⾼。
五、变形温度对⾦属塑性变形的影响，其总的趋势是：随着温度的升⾼，塑性增加，变形抗⼒降低。
其主要原因如下：1.随温度的升⾼，发⽣了回复与再结晶。
2.温度升⾼，临界剪应⼒降低，滑移系增加。
3.新的塑性变形⽅式——热塑性产⽣。
4.温度升⾼导致晶界的切变抗⼒显著降低，晶界易于滑动；⼜由于扩散作⽤的加强，及时消除了晶界滑动所引起的微裂纹。
六、根据9种主应⼒图，⽐较材料的塑性好坏： P10七、板料的冲压成形性能包括：抗破裂性、贴模性、定形性（结冻性）。
贴模性是指板料在冲压成形过程中获得模具形状和尺⼨并不产⽣板⾯缺陷的能⼒。
定形性是指制件脱离模具后保持其在模具内既得形状和尺⼨的能⼒。
⼋、延伸率：试样在出现缩颈之前的延伸率叫做均匀延伸率δu；试样屈服阶段的延伸率叫做屈服延伸率δs；试样拉断之前的延伸率叫做总延伸率δ。
延伸率⼤，板料允许的塑性变形程度也⼤，抗破裂性较好。
屈强⽐：屈服强度与抗拉强度之⽐δs/δb叫做屈强⽐。
δs/δb数值⼩，板料由屈服到破裂的塑性变形阶段长，抗破裂性好，有利于冲压成形；δs/δb数值⼩，回弹⼩，定形性好。
可以说，δs/δb数值⼩对所有冲压成形都有利。
塑性成型原理 塑性影响因素-外部因素
影响金属塑性的外部因素通过改变应力状态提高源自属塑性包覆钢板后的塑性成型
塑性成型示意图
影响金属塑性的外部因素
静水压力对提高金属塑性的良好影响
均质流体作用于一个物体上的压力； 这是一种全方位的力，并均匀地施向物体表面的各个部位
1. 拉伸应力会促进晶间变形、加速晶界的破坏，三向压 应力使晶间变形困难
2. 三向压应力有利于愈合塑性变形中晶内、晶间的各种 损伤
无氧铜 Qsn6.5-0.4
超硬铝合金
晶粒粗大化 金属间化合物
析出物 第二相
影响金属塑性的外部因素
2.应变速率
塑性成形设 备工作速度
水压机 1-10cm/s 机械压力机 30-100cm/s 通用锻锤 500-900cm/s
✓a-b: 加工硬化>软化 热效应
应变速率对塑性影响的示意图
✓c-d: 加工硬化<软化 热效应
➢ 影响塑性的内部因素
➢影响金属塑性的外部因素
➢ 提高金属塑性的主要途径
影响金属塑性的外部因素 1．变形温度
碳钢的塑性随温度变化图
影响金属塑性的外部因素
金属塑性 增高区
1区（100-200℃ ）---原子热振动能力 2区（700-800℃ ）---回复和再结晶 3区（950-1250 ℃）---均匀一致奥氏体
3. 消除杂质、液态相或组织缺陷的不良影响 4. 减轻不均匀变形而引起的附加拉应力
有没有不足之处？
影响金属塑性的外部因素 4．应变状态（变形状态）
轧制和挤压那个更能发挥金属的塑性能力？
主应变图对金属中缺陷形态的影响
影响金属塑性的外部因素 5．不连续变形的影响（变形程度） 6．尺寸因素的影响 7．其他（介质、气氛等）
轧制的基本概念
1轧制的基本概念1轧制的定义：靠旋转的轧辊与轧件间的摩擦力将轧件拖入辊缝使之受到压缩产生塑性变形的过程2轧钢的原料：钢锭和连铸坯3产品：钢材4分类：特种类型钢，型钢，板带钢，钢管，型钢：圆钢。
方钢，角钢板带钢：带钢，钢板钢管：方管，圆管，异型管特殊类型钢：周期断面刚钢锭内部结构：外层：细晶粒带。
中间：柱状晶粒带。
内部：苯环晶带5轧制的目的：获得一定尺寸形状的钢材是钢材的性能得到改善2轧制过程的基本参数1变形区域参数入口是指进入变形区的方向出口是指离开变形区的方向入口高度H，出口高度h入口宽度B出口宽度b变形区长l咬入角@轧辊半径R2变形量的表示a绝对变形量表示高度方向：压下量Δh=H-h宽度方向：宽展量Δb=b-B长度方向：延伸量△l=l-L绝对变形量用于工程计算不能反映物体的变形程度b相对变形量高度方向：相对压下量ε1=Δh/H*100％宽度方向：相对宽展量ε2=Δb/B*100％长度方向：相对延伸量ε3=Δl/L*100％相对变形量表示物体的变形程度，但直观性差c变形系数高度方向：压下系数η=H/h宽度方向：宽展系数ω=b/B长度方向：压下系数μ=l/L能说明金属变形前后的尺寸变化倍数关系3体积不变定律V1=v2H*B*L=h*b*lF*0*L=F*N*ll/L=F0/FN=μ4总延伸系数，道次延伸系数，平均延伸系数μ总=μ1*μ2*μ3*。
μnμ平=n√μ总5变形区参数间的几何关系Δh=D*(1- cosα)分析参数当α一定时，D越大，Δh越大，变形区越长当Δh一定时，D越大，α越小变形区越长当D一定时，α越大，变形区越长3摩擦力的概念1摩擦力：是指两个物体互相接触当它们作相对运动或有作相对运动的趋势时，在接触面上会产生一种阻碍运动的力叫摩擦力2产生摩擦力的条件相对运动作相对运动3摩擦力的大小与哪些因素有关正压力的大小摩擦对的性质和状态，归结为摩擦系数4摩擦定律T= f*n4轧制过程的建立1开始咬入的条件咬入时轧辊给轧件的力正压力的垂直分力结论正压力不变，摩擦力增大减小咬入角，摩擦力增大咬入过程的建立2咬入条件的第二种表达f>tanα3咬入条件的第三种表达合力偏向出口i摩擦角：合力与法线的夹角，它是由摩擦系数决定的成为摩擦角4咬入条件的第四种表达F=tanВ5轧制过程的三个阶段●咬入阶段：轧件前端与轧辊接触到前端达到变形区出口的这个过程●稳定轧制阶段：从轧件前端离开变形区出口到轧件后端进入变形区入口位置叫●抛出阶段：轧件后端里开变形区出口6稳定轧制的条件f>tanαtanв>tanα/2●剩余摩擦力：克服推出力以为还剩余的摩擦力叫剩余摩擦力●最大压下量受咬入条件限制的最大压下量Δhmax=D（1-cosαmax）Αmax=в7影响咬入的条件a摩擦系数的增大有利于咬入影响摩擦系数的因素工具的表面状态，工具的化学成分，金属的表面状态，金属的化学成分，接触面的单位压力变形温度，变形速度b咬入角增大，不易咬入轧辊直径增大，咬入角减小压下量增大，咬入角增大c其他影响咬入的因素轧件前端的形状，孔型侧壁，后推力，5宽展的概念1宽展的定义：轧制时被压下的金属一部分延横向流动，使金属产生横向变形叫宽展2最小阻力定律：当变形体的质点有可能香不同方向流动时，则每个质点延阻力最小的方向流动3分析轧制过程：变形区的俯视图呈扁平梯形分析轧制时的宽展与延伸的分配变形区分宽展与延伸区变形区长度小于宽度，延伸区大与宽展区轧件宽度越大，变形区越宽，宽展区越小变形区长度越小，宽展区越小4宽展的种类自由宽展，强迫宽展，限制宽展自由宽展：轧件在轧制时被压迫部分金属在横向可以自由流动的宽展形式限制宽展：轧件在孔型轧制时，被压下部分金属体积在横向流动的时受到孔型侧壁限制不能自由流动的宽展形式强迫宽展：在轧制某些特殊孔型或特殊轧件形状使得被压下金属大量的横向流动造成轧件宽展量大增许多的宽展形式5影响宽展的因素：高向移动的体积变形区轧件变形的纵横阻力比压下量的影响随压下量的增加而增加原因：压下量增加高度方向位移体积增加长宽两个方向位移体积增加，压下量增加变形区长度增加导致延伸阻力增加宽展要增加更多轧件宽度的影响轧件越宽，宽展越小轧辊直径的影响轧辊直径增加变形区增大宽展量增加原因：轧辊直径增加，变形区长度增加纵向摩擦力增加延伸减小宽展增加轧辊直径增加约趋于平面纵向力的水平分力越大轧制道次的影响总压下量相等，随道次增加宽展减小摩擦力的影响摩擦系数增加宽展增加原因：高温时温度增加摩擦系数减小宽展减小轧制速度越快摩擦力越小宽展越小轧辊表面越粗糙宽展越大合金钢比碳钢宽展大钢辊比铁辊宽展大张力对宽展的影响张力越大宽展越小6前滑与后滑前滑区中性面：前滑区与后滑区的分界面叫中性面中性角：中性面对应的圆心角叫中性角变形区内金属对轧辊的相对运动：前滑区内金属相对轧辊向前运动后滑区内金属相对轧辊向后运动中性面内金属相对于轧辊没有运动前滑值：前滑的定义：在变形区出口处轧件的前进速度大于该点处轧辊的圆周速度，叫前滑表达式：Sh=*(Vh-v)/v*100％后滑值轧件在变形区入口处的前进速度小于该点轧辊圆周速度的水平分量叫后滑表达式Sh=(v*cosα-VH)/v*cosα*100％7连轧与前滑秒流量相等原则：轧件在单位时间内通过变形区任意截面的金属秒流量应该为一常数FH*VH=FN*VN=Fr*Vr金属出口速度与入口速度比为延伸系数连轧生产的基本原则：轧机按轧制顺序排成纵列，机架数目等于轧制道次，一根轧件同时在数架轧机同时轧制各机架间遵循秒流量相等的原则。
5金属的塑性与变形抗力-新解析
1区——位于100～200℃之间，塑性增加是由于在 冷变形时原子动能增加的原因〔热振动〕。
2区——位于700～800℃之间，由于有再结晶和集 中过程发生，这两个过程对塑性都有好的作用。
3区——位于950～1250℃的范围内，在此区域中没有相变 ，钢的组织是均匀全都的奥氏体。
热轧时应尽可能地使变形在3区温度范围内进展，而冷加工 的温度则应为1区。
2、变形速度的影响
变形速度对塑性的影响
Ⅰ区，即变形速度小于临界变形速度，该区随变 形速度的增加，塑性是随之下降的。
Ⅱ区，是在大于临界变形速度的状况下，随变形速度的增 加，塑性是增加的。
三、 变形力学条件对塑性的影响
1、 应力状态的影响
钢的变形抗力和温度的关系如下：
如1200℃时
变形抗力为1.0
则1100℃时
变形抗力为2.7
1000℃时
变形抗力为4.0
800℃时
变形抗力为6.7
常温时
变形抗力为20
温度上升，金属变形抗力降低的缘由有以下几个方 面： 〔1〕发生了回复与再结晶 ，
〔2〕临界剪应力降低 ，
〔3〕金属的组织构造发生变化，
〔2〕单相组织比多相组织的变形抗力要低；
〔3〕晶粒体积一样时，晶粒瘦长者较等轴晶粒构造的变 形抗力为大；
〔4〕晶粒尺寸不均匀时，又较均匀晶粒构造时为大；
〔5〕金属中的夹杂物对变形抗力也有影响，在一般状况 下，夹杂物会使变形抗力上升；钢中有其次相时，变形抗力也 会相应提高。
二、变形温度的影响
在加热及轧制过程中，温度对钢的变形抗力影响特 别大。随着钢的加热温度的上升，变形抗力降低。
金属塑性加工原理考试总复习
金属塑性加工原理考试总复习一、 填空题1.韧性金属材料屈服时, 米塞斯 准则较符合实际的; 2. 描述变形大小可用线尺寸的变化与方位上的变化来表示,即线应变正应变和切应变剪应变3.弹性变形时应力球张量使物体产生体积变化,泊松比5.0<ν 4. 在塑形变形时,需要考虑塑形变形之前的弹性变形,而不考虑硬化的材料叫做理想刚塑性材料;5.塑形成形时的摩擦根据其性质可分为干摩擦,边界摩擦和流体摩擦; 6. 根据条件的不同,任何材料都有可能产生两种不同类型的断裂：脆性断裂和韧性断裂;7.硫元素的存在使得碳钢易于产生 热脆 ; 8.塑性变形时不产生硬化的材料叫做 理想塑性材料 ; 9. 应力状态中的 压 应力,能充分发挥材料的塑性;10. 平面应变时,其平均正应力ｍ等于 中间主应力２; 11. 钢材中磷使钢的强度、硬度提高,塑性、韧性 下降 ;12. 材料在一定的条件下,其拉伸变形的延伸率超过１００％的现象叫 超塑性 ;13. 材料经过连续两次拉伸变形,第一次的真实应变为１＝０.1,第二次的真实应变为２＝０.25,则总的真实应变＝14. 固体材料在外力作用下发生永久变形而不破坏其完整性的能力叫材料的 塑性 ;15.塑性成形中的三种摩擦状态分别是：干摩擦、流体摩擦、边界摩擦16.对数应变的特点是具有真实性、可靠性和可加性;17.就大多数金属而言,其总的趋势是,随着温度的升高,塑性升高;18.钢冷挤压前,需要对坯料表面进行磷化、皂化处理;19.为了提高润滑剂的润滑、耐磨、防腐等性能常在润滑油中加入的少量活性物质的总称叫添加剂;20.对数应变的特点是具有真实性、可靠性和可加性;21.塑性指标的常用测量方法拉伸实验,扭转实验,压缩试验 ;22.弹性变形机理原子间距的变化；塑性变形机理位错运动为主;23.物体受外力作用下发生变形,变形分为变形和变化;24.当物体变形时,向量的长短及方位发生变化,用线应变、切应变来描述变形大小25.当物体变形时,向量的长短及方位发生变化,用线应变、切应变来描述变形大小;26.在研究塑性变形时,即不考虑弹性变形,又不考虑变形过程中的加工硬化的材料称为理想刚塑性材料27.材料的塑性变形是由应力偏张量引起的,且只与应力张量的第二不变量有关;28.金属塑性加工时,工具与坯料接触面上的摩擦力采用库伦摩擦条件、最大摩擦条件、摩擦力不变条件三种假设;29.轴对称条件下,均匀变形时,径向的正应变等于周向的正应力;30.在单向拉伸时,常用延伸率、断面收缩率两个塑性指标来衡量塑性变形的能力;二、下列各小题均有多个答案,选择最适合的一个填于横线上1.塑性变形时不产生硬化的材料叫做 A ;Ａ、理想塑性材料；Ｂ、理想弹性材料；Ｃ、硬化材料；2.用近似平衡微分方程和近似塑性条件求解塑性成形问题的方法称为B;Ａ、解析法；Ｂ、主应力法；Ｃ、滑移线法；3.韧性金属材料屈服时, A 准则较符合实际的;Ａ、密席斯；Ｂ、屈雷斯加；Ｃ密席斯与屈雷斯加；4.塑性变形之前不产生弹性变形或者忽略弹性变形的材料叫做A;Ａ、理想弹性材料；Ｂ、理想刚塑性材料；Ｃ、塑性材料；5.硫元素的存在使得碳钢易于产生A;Ａ、热脆性；Ｂ、冷脆性；Ｃ、兰脆性；6.应力状态中的B应力,能充分发挥材料的塑性;Ａ、拉应力；Ｂ、压应力；Ｃ、拉应力与压应力；7.平面应变时,其平均正应力ｍB中间主应力２;Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于；8.钢材中磷使钢的强度、硬度提高,塑性、韧性 B ;Ａ、提高；Ｂ、降低；Ｃ、没有变化；9.多晶体经过塑性变形后各晶粒沿变形方向显着伸长的现象称为A;Ａ、纤维组织；Ｂ、变形织构；Ｃ、流线；10．塑性变形时,工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响A工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响;Ａ、大于； Ｂ、等于； Ｃ、小于；11. 由于屈服原则的限制,物体在塑性变形时,总是要导致最大的 A 散逸,这叫最大散逸功原理;Ａ、能量； Ｂ、力； Ｃ、应变；12. 轴对称条件下,均匀变形时,径向的正应变 C 周向的正应变,径向正应力力 C 周向正应力;A 、大于B 、小于C 、等于三、判断题对打√,错打×1. 合金元素使钢的塑性增加,变形拉力下降; ×2. 合金钢中的白点现象是由于夹杂引起的; ×3.结构超塑性的力学特性为m k S 'ε=,对于超塑性金属m =; × 4. 影响超塑性的主要因素是变形速度、变形温度和组织结构; √5. 屈雷斯加准则与密席斯准则在平面应变上,两个准则是一致的; ×6. 变形速度对摩擦系数没有影响;× 7. 静水压力的增加,有助于提高材料的塑性; √8. 碳钢中冷脆性的产生主要是由于硫元素的存在所致; ×9. 塑性是材料所具有的一种本质属性; √10. 碳钢中碳含量越高,碳钢的塑性越差;×11.在塑料变形时要产生硬化的材料叫变形硬化材料;×12.塑性变形体内各点的最大正应力的轨迹线叫滑移线;√13.二硫化钼、石墨、矿物油都是液体润滑剂;;×14.按密席斯屈服准则所得到的最大摩擦系数μ=; ×15.塑性变形时,工具表面的粗糙度对摩擦系数的影响小于工件表面的粗糙度对摩擦系数的影响; 错16.静水压力的增加,对提高材料的塑性没有影响;×17.在塑料变形时要产生硬化的材料叫理想刚塑性材料;×18.塑性变形体内各点的最大剪应力的轨迹线叫滑移线;√19.塑性是材料所具有的一种本质属性;√20.塑性就是柔软性;×21.在塑料变形时金属材料塑性好,变形抗力就低,例如：不锈钢×22.如果已知位移分量,则按几何方程求得的应变分量自然满足协调方程；若是按其它方法求得的应变分量,也自然满足协调方程,则不必校验其是否满足连续性条件; ×23.当材料受单向应力时,β=1,两准则重合；在纯剪应力作用下,两准则差别最大；√24.球应力在所有方向都没有剪切力,故不能产生体积变化,只能使物体产生形状变化和塑性变形;×25.应力偏张量只能使物体产生形状变化,不能产生体积变化;√26.常摩擦力定律 =m·k ,式中摩擦因子m 要大于1; ×四、名词解释1.什么是刚塑性材料,刚塑性硬化材料不考虑塑性变形之前的弹性变形的材料; 不考虑塑性变形之前的弹性变形,但需要考虑变形过程中的加工硬化的材料;2.什么是塑形本构关系塑性变形时应力与应变之间的关系;3.什么是干摩擦、边界摩擦、流体摩擦金属与工具的接触表面之间不存在任何外来介质,即直接接触时产生的摩擦成为干摩擦；当金属与工具表面加入润滑层较厚,摩擦副在相互运动中不直接接触,完全由润滑油膜隔开,摩擦发生在流体内部分子之间成为流体摩擦；当金属与工具之间的接触表面上加润滑剂时,随着接触压力的增加,金属表面突起部分被压平,润滑剂被挤入凹坑中,压平部分与模具之间存在一层极薄的润滑膜,是一种单分子膜,这种单分子膜润滑的状态称为边界摩擦;4.塑性成形中摩擦机理是什么5.塑性加工中的摩擦与机械摩擦的区别,并从积极与消极两方面说明它的作用;区别：在高压下产生的摩擦；较高温度下的摩擦；伴随着塑性变形而产生的摩擦；摩擦副的性质相差大;消极：改变物体应力状态,使变形力和能耗增加引起工件变形与应力分布不均匀恶化工件表面质量,加速模具磨损,降低工具寿命摩擦的利用例如,用增大摩擦改善咬入条件,强化轧制过程；增大冲头与板片间的摩擦,强化工艺,减少起皱和撕裂等造成的废品;6.什么是滑移线、滑移线场滑移线是塑形变形体内个点的最大剪应力的轨迹,最大剪应力成对出现并正交,因此滑移线在变形体区组成两族相互正交的网络为滑移线场;7.什么是均匀场、简单场一族滑移线为直线,另一族则与滑移线正交的滑移线为曲线,称为简单场；滑移线场由两组正交的平行的直线构成称为均匀场;8.什么是速度间断若塑性区与刚性区之间或塑性区内相邻两区域之间可能有相对滑动,即速度发生跳跃,此现象称为速度不连续,或速度间断;9.什么是虚功原理、什么是最大逸散功原理虚功原理：对稳定平稳状态的变形体给予符合几何约束条件的微小虚位移,则外力在此虚位移上所作的虚功,必然等于变形体内的应力在虚应变上所作的虚应变功; 最大逸散功原理：对刚塑性体一定的应变增量场而言在所有屈服准则的应力场中,与该应变增量场符合的应力应变关系的应力场所做塑性功最大; 10.什么是冷脆、红脆、蓝脆、热脆、白点当磷含量大于%时,钢完全变脆,冲击韧性接近于零,成为冷脆；当钢在800~1200°C 范围内热加工时没由于晶界处的硫化铁共晶体熔化,导致锻件开裂称为红脆；在室温或稍高温度下,氮将以N Fe 4形式析出,使钢的强度,硬度提高,塑性韧性大为降低,这种现象成为时效脆性或蓝脆；当含氢量较高的钢锭经锻轧后较快冷却,从固溶体析出的氢原子来不及向表面扩散,而集中在缸内缺陷处形成氢分子,产生相当大的压力,在压力、应力等作用下,会出现小裂纹即白点；FeO 和FeS 在铁素体中形成低熔点的共晶组织,分布于晶界处,造成钢的热脆;11. 什么是超塑性材料的伸长率超过100%的现象;12. 什么是静态回复和静态再结晶是依靠变形金属所具有的热量,使其原子运动的动能增加而恢复到稳定位置上： 金属经塑性变形后,在较高的温度下出现新的晶核,这些晶核逐渐长大代替 了原来的晶体,此过程成为动态再结晶;13. 最小阻力定律答案：塑性成形的最小阻力定律：在塑性变形过程中,如果金属质点有向几个方向移动的可能时,则金属各质点将向阻力最小的方向移动,即做最少的功,走最短的路;14. 在结构超塑性的力学特性mk S •=ε中,m 值的物理意义是什么 答案：εσ=ln d ln d m 为应变速率敏感性系数,是表示超塑性特征的一个极重要的指标,当m 值越大,塑性越好;15. 何谓冷变形、热变形和温变形,他们各自的优缺点是什么答案：冷变形：在再结晶温度以下通常是指室温的变形;热变形：在再结晶温度以上的变形;温变形：在再结晶温度以下,高于室温的变形;冷变形的产品精度高,但材料的变形抗力大,产品表面质量非常好;热变形的产品精度不高,材料的变形抗力小,产品有氧化,表面质量非常不好;; 温变形的产品精度高,材料的变形抗力也不大,产品表面质量比较好;16. 最大散逸功答案：是由于屈服原则的限制,物体在塑性变形时,总是要导致最大的能量散逸或能量消耗,这叫最大散逸功原理;17. 上限法的基本原理是什么按运动学许可速度场来确定变形载荷的近似解,这一变形载荷它总是大于真实载荷,即高估的近似值,故称上限解;五、简答题1. 什么是应力张量不变量,应力特征方程式什么321J J J 应力特征方程：032213=---J J J σσσ2. 什么是应力偏张量和球应力张量,他们的物理意义是什么球应力在所有方向都没有剪应力,故不能使物体产生形状变化和塑性变形,而只能产生体积变化;应力偏张量只能使物体产生形状变化,不能产生体积变化;3. 平面应力状态和轴对称应力状态的特点及其对应的应力张量平面应力状态：（1） 变形体内所有的质点在某一方向垂直的平面上没有应力作用；（2） 各应力分量与Z 轴无关,整个物体的应力分布可以在xy 坐标平面上表示出来;轴对称应力状态：（1） 由于通过旋转体轴线的平面,即ϕ面在变形过程中始终不会扭曲,所以在ϕ面上没有剪应力,而且ϕσ是主应力;（2） 各应力分量与ϕ坐标无关;4. 两个屈服准则有何区别,在什么状态下两个屈服准则相同,什么状态下差别最大 两个屈服准则相比,数学表达式右边相差系数β,当中间应力1=β时,时两个屈服准则的数学表达式相同,当155.1=β时,两个屈服准则差别最大;5. 弹性变形时应力-应变关系有哪些特点,为什么说塑性变形时应力和应变之间关系与加载历史有关答案：塑性应力与应变关系有如下特点：1塑性变形不可恢复,是不可逆的关系,与应变历史有关,即应力与应变关系不再保持单值关系;2塑性变形时,认为体积不变,即应变球张量为零,泊松比 =;3应力应变之间关系是非线性关系,因此,全量应变主轴与应力主轴不一定重合; 4对于硬化材料,卸载后再重新加载,其屈服应力就是卸载后的屈服应力,比初始屈服应力要高;正因为塑性变形是不可逆的,应力与应变关系不是单值对应的,与应变历史有关,而且全量应变主轴与应力主轴不一定重合,因此说应力与应变之间的关系与加载历史有关,离开加载路线来建立应力与全量应变之间的关系是不可能的;6. 塑性加工时接触表面的摩擦条件有哪几种,其数学表达式有什么不同 库伦摩擦条件：)577.0~5.0(==μμστn最大摩擦条件：k =τ,根据塑性条件,在轴对称情况下,T k σ5.0=,在平面变形条件下,T k σ577.0=摩擦力不表条件：)0.1~0(=•=m k m τ 7. 影响摩擦的主要因素有哪些金属的种类和化学成分； 工具材料及其表面状态； 接触面上的单位压力； 变形温度； 变形速度； 润滑剂; 8. 什么是上限法,其优点有哪些按运动学许可速度场来确定变形载荷的近似解,这一变形载荷它总是大于真实载荷,即高估的近似值,故称上限解;优点：（1） 不仅适用于平面问题,也适用于轴对称问题和三维问题 （2） 上限法虽是一种高估的近似解,可使之尽可能接近真实解（3） 便于与计算机结合,用以模拟工件与工具的接触面上单位压力分布及进行模具设计;（4） 上限法已成功地用于分析裂纹的产生,计算最佳工艺参数,并开始处理加工硬化材料,疏松材料,以及考虑高速成形时惯性的影响;9. 影响塑性的主要因素及提高塑性的途径有哪些 影响塑性的内部因素:化学成分； 合金元素； 组织结构； 外部因素：变形温度； 变形速度； 变形程度； 应力状态； 变形状态； 尺寸因素； 周围介质；提高尽速塑性的因素：控制化学成分,改善组织结构,提高材料的成分和组织的均匀性；采用合适的变形温度,速度制度；选用三向压应力较强的变形过程,减小变形的不均匀性,尽量造成均匀的并行状态；避免加热和加工时周围介质的不良影响等;10.为什么静水压力能提高金属的塑形（1）塑性加工若没有再结晶和溶解沉淀等修复机构时,晶见变形会使晶间显微破坏得到积累,进而迅速地引起多晶体的破坏,而三向压缩能遏止晶粒边界相对移动,使晶间变形困难;（2）三向压缩使金属变得更为致密,其各种显微破坏得到修复,甚至其宏观破坏也得到修复,而三向拉伸则加速各种破坏的发展;（3）三向压缩能完全或局部地消除变形物体内数量很小的某些夹杂物甚至液相对塑性的不良影响;而三向拉应力会使这些地方形成应力集中,加速金属破坏出现;（4）三向压缩能完全抵偿或大大降低由于不均匀变形所引起的附加拉伸应力,减轻拉应力的不良影响;11.影响动态回复的因素有哪些金属的点阵类型；应变速率和温度；溶质元素的影响；第二相的影响；原始亚结构的影响;12.热加工过程中金属组织有哪些变化1铸态组织中的缩孔、疏松、空隙、气泡等缺陷得到压密或焊合;金属在变形中由于加工硬化所造成的不致密现象,也随着再结晶的进行而恢复;2在热加工变形中可使晶粒细化和夹杂物破碎;3形成纤维组织;4产生带状组织;13.影响断裂类型的因素有哪些变形温度；变形速度；应力状态14.可谓脆性断裂,何为韧性断裂脆性断裂：断面外观上没有明显的塑性变形迹象,直接由弹性变形状态过渡到断裂,断裂面和拉伸轴接近正交,断口平齐; 韧性断裂：在断裂前金属经受了较大的塑性变形,其断口成纤维状,灰暗无光;15.等效应力有何特点写出其数学表达式;答案：等效应力的特点：等效应力不能在特定微分平面上表示出来,但它可以在一定意义上“代表”整个应力状态中的偏张量部分,因而与材料的塑性变形密切有关;人们把它称为广义应力或应力强度;等效应力也是一个不变量;其数学表达式如下：等效应力在主轴坐标系中定义为:在任意坐标系中定义为20. 何谓屈服准则常用屈服准则有哪两种试比较它们的同异点答案：屈服准则：只有当各应力分量之间符合一定的关系时,质点才进入塑性状态,这种关系就叫屈服准则;常用屈服准则：密席斯屈服准则与屈雷斯加屈服准则同异点：在有两个主应力相等的应力状态下,两者是一致的;对于塑性金属材料,密席斯准则更接近于实验数据;在平面应变状态时,两个准则的差别最大为%;21. 什么是塑性简述提高金属塑性的主要途径答案：提高金属塑性的主要途径：1)提高材料的成分和组织的均匀性2)合理选择变形温度和变形速度3)选择三向受压较强的变形方式4)减少变形的不均匀性22. 在塑性加工中润滑的目的是什么影响摩擦系数的主要因素有哪些答案：润滑的目的是:1减少工模具磨损； 2延长工具使用寿命；3提高制品质量； 4降低金属； 5变形时的能耗; 影响摩擦系数的主要因素：1金属种类和化学成分； 2工具材料及其表面状态；3接触面上的单位压力； 4变形温度；5变形速度； 6润滑剂23. 简述在塑性加工中影响金属材料变形抗力的主要因素有哪些答案：金属材料变形抗力影响因素有：1材料化学成分、组织结构； 2变形程度；3变形温度；4变形速度；5应力状态；6接触界面接触摩擦24. 什么是速度间断为什么说只有切向速度间断,而法向速度必须连续答案：若塑性区与刚性区之间或塑性区内相邻两区域之间可能有相对滑动,即速度发生跳跃,此现象称为速度不连续,或速度间断;现设变形体被速度间断面SD分成①和②两个区域；在微段dSD上的速度间断情况如下图所示;根据塑性变形体积不变条件,以及变形体在变形时保持连续形,不发生重叠和开裂可知,垂直于dSD 上的速度分量必须相等,即••-21nnuu,而切向速度分量可以不等,造成②区的相对滑动;其速度间断值为••-=21][ttuuVt25. 简述塑性成形中对润滑剂的要求1润滑剂应有良好的耐压性能,在高压作用下,润滑膜仍能吸附在接触表面上,保持良好的润滑状态；2润滑剂应有良好耐高温性能,在热加工时,润滑剂应不分解,不变质；3润滑剂有冷却模具的作用；4润滑剂不应对金属和模具有腐蚀作用；5润滑剂应对人体无毒,不污染环境；6润滑剂要求使用、清理方便、来源丰富、价格便宜等;26. 简述金属塑性加工的主要优点：结构致密,组织改善,性能提高;材料利用率高,流线分布合理;精度高,可以实现少无切削的要求;生产效率高;27.简述金属塑性加工时摩擦的特点及作用摩擦的不利方面：改变物体应力状态,使变形力和能耗增加引起工件变形与应力分布不均匀恶化工件表面质量,加速模具磨损,降低工具寿命摩擦的利用例如,用增大摩擦改善咬入条件,强化轧制过程；增大冲头与板片间的摩擦,强化工艺,减少起皱和撕裂等造成的废品;28.压力加工中所使用的润滑剂有哪几类液体润滑剂中的乳液为什么具有良好的润滑作用29.在塑性加工中润滑的目的是什么影响摩擦系数的主要因素有哪些润滑的目的是:减少工模具磨损；延长工具使用寿命；提高制品质量；降低金属变形时的能耗;影响摩擦系数的主要因素：错误!金属种类和化学成分；错误!工具材料及其表面状态；错误!接触面上的单位压力；错误!变形温度；错误!变形速度；错误!润滑剂30.材料产生塑性变形时,应力与应变关系有何特点,为什么说塑性变形时应力和应变之间关系与加载历史有关答案：塑性应力与应变关系有如下特点：1塑性变形不可恢复,是不可逆的关系,与应变历史有关,即应力与应变关系不再保持单值关系;2塑性变形时,认为体积不变,即应变球张量为零,泊松比 =;3应力应变之间关系是非线性关系,因此,全量应变主轴与应力主轴不一定重合;4对于硬化材料,卸载后再重新加载,其屈服应力就是卸载后的屈服应力,比初始屈服应力要高;正因为塑性变形是不可逆的,应力与应变关系不是单值对应的,与应变历史有关,而且全量应变主轴与应力主轴不一定重合,因此说应力与应变之间的关系与加载历史有关,离开加载路线来建立应力与全量应变之间的关系是不可能的;31. 塑性成形时常用的流体润滑剂和固体润滑剂各有哪些石墨和二硫化钼如何起润滑作用32. 主应力法的基本原理是什么（1） 把问题简化成平面问题或轴对称问题（2） 假设变形体内的法相应力分布与一个坐标轴无关 （3） 接触表面摩擦规律的简化 （4） 简化屈服条件（5） 将变形区内的工件性质看作是均匀而各向同性的、变形均匀的,以及某些数学近似处理33. 影响金属塑性流动与变形的主要因素有哪些六、计算题1. 已知一点的应力状态⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=1000...155......12ij σ10MPa ,试求该应力空间中x-2y+2z=1的斜面上的正应力n σ和切应力n τ为多少 答案31=V ,32-=m ,32=n2. 已知变形体某点的应力状态为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=015151520015010ij σ （1） 将它分解为应力球张量和应力偏张量 （2） 求出主应力1σ、2σ、3σ的值各为多少（3） 求出八面体正应力8σ和八面体剪应力8τ的值个为多少;3. 试用滑移线法求光滑平冲头压入两边为斜面的半无限高坯料时的极限载荷P 如图所示;设冲头宽度为2b,长为l,且l b 2≥;4. 某理想塑性材料,其屈服应力为100N/mm 2 ,某点的应力状态为ij σ =求其主应力,并将其各应力分量画在如图所示的应力单元图中,并判断该点处于什么状态弹性/塑性;应力单位 N/mm 2 ;{提示：σ3-15σ2+60σ-54=0可分解为：σ-9σ2-6σ+6=0};ZXY因此,该点处于弹性状态;5. 已知一点的应力状态10100015520⨯⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=ij σMPa,试求该应力空间中122=+-z y x 的斜截面上的正应力n σ和切应力n τ为多少6. 对于oxyz 直角坐标系,受力物体内一点的应力状态为：505050505ij σ-⎛⎫⎪=- ⎪ ⎪-⎝⎭MPa1画出该点的应力单元体;2试用应力状态特征方程求出该点的主应力及主方向； 3求出该点的最大切应力、八面体应力、等效应力;7. 在直角坐标系中,已知物体内某点的应力张量为⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=01001-001010-001ij σMPa ； 4 23 答案。
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。
影响碳钢变形抗力、塑性的因素
论文目录绪论 (3)1.金属塑性的基本概念 (3)2.影响塑性的因素及提高塑性的途径 (3)2.1金属的自然性质（内在） (3)2.2变形温度对塑性的影响 (6)2.3变形速度的影响 (6)2.4变形力学条件对塑性的影响 (6)2.5其他因素对塑性的影响 (7)2.6提高塑性的途径 (8)3变形抗力 (8)3.1变形抗力的几个概念 (8)3.2影响变形抗力的因素 (8)3.3热轧时的真实变形抗力 (11)3.4降低变形抗力常用的工艺措施 (11)影响碳钢变形抗力、塑性的因素摘要：金属的塑性与变形抗力对金属的加工和金属的质量等问题有着很重要的影响。
本文阐述了影响塑性的几个因素及提高塑性的途径，影响变形抗力的因素以及降低变形抗力常用的工艺措施。
关键词：塑性变形抗力三向压应力热轧绪论21世纪世界钢铁工业发展的一个显著特点是钢材市场竞争愈演愈烈，竞争的焦点是钢材的质量逐步提高而成本降低。
随着社会的发展，对钢材的质量要求越来越高，然而金属的质量问题是无法避免的，如金属加工时塑性较低，容易断裂；金属变形抗力大，不易加工。
因此，本文针对如何提高金属的塑性和降低变形抗力的常用工艺措施进行了分析。
1、金属塑性的基本概念金属之所以能进行压力加工主要是由于金属具有塑性这一特点。
所谓塑性，是指金属在外力作用下，能稳定地产生永久变形而不破坏其完整性的能力。
金属塑性的大小，可用金属在断裂前产生的最大变形程度来表示。
一般通常称压力加工时金属塑性变形的限度，或“塑性极限”为塑性指标。
应当指出，不把塑性塑性和柔软性混淆起来。
不能认为金属比较软，在塑型加工过程中就不易破裂。
柔软性反应金属的软硬程度，它用变形抗力的大小来衡量，表示变形的难易。
不要认为变形抗力小的金属塑性就好，或是变形抗力大的金属塑性就差。
例如：室温下奥氏体不锈钢的塑性很好，能经受很大的变形而不破坏，但它的变形抗力却非常大；对于过热或过烧的金属与合金来说，其塑性很小，甚至完全失去塑性变形的能力，而变形抗力也很小；也有些金属塑性很高而变形抗力又小，如室温下的铅等。
第1章金属的塑性第3节-影响塑性的因素
σ1σ2 大 气 压
卡尔曼仪器
（a）大理石；（b）红砂石；
脆性材料的各向压缩曲线
20
变形抗力是一个与应力状态有关的量。例如，假设棒材挤
压与拉拔的变形量一样，但变形力肯定不一样。从主应力图
与主应变图上可知，挤压力为 1 ，拉拔抗力也为 3 ，由 Tresca屈服准则:
1－ 3＝ s
21
应变状态：压缩应变有利于塑性的发挥，拉伸应变 对塑性不利。
合 金 号 L4
LD2
LY11 LY11
11~16
11~16 31
150
150 65
294~315
340~350 308
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变形温度、变形速度对塑性和变形抗力的影响应统一考虑， 通常称为温度-速度条件。
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五、应力状态的影响
1
冲头 试样
试验腔室 液体注入口
—轴向压力；
2 —侧向压力
σ1σ2 大 气 压
2
材料的性质(内因)
加工条件(外因)
一、化学成分的影响
1.杂质的影响
一般而言，金属的塑性是随纯度的提高而增加的
例1. 纯铝：纯度99.96%，延伸率45% 98%，延伸率30% 例2. 化学纯铁具有非常大的塑性，但工业纯铁，例 如阿姆克铁，其塑性却不完全如此。铸态的阿姆克 铁在1000℃左右，塑性急剧下降。 例3. 铁中的杂质：磷—→冷脆性；
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五、变形速度的影响
变形速度对塑性的影响，实质上是加工硬化和变形热效应的 共同作用。 热效应：金属在塑性变形时塑性变形能转化为热能的现象。 温度效应：塑性变形过程中，因金属发热而促使温度升高的效应
铝合金冷挤压时因热效应所增加的温度 挤压系数 11 挤压速度 （毫米/秒） 150 金属温度 ℃ 158~195
单项选择题
[试题分类]:影响塑性的因素{（）是炼钢时脱氧而残留在钢中的元素，它能减轻硫的有害作用。
}A. 氧B.硅C.锰答案: C题型:单项选择题难度:1[试题分类]:影响塑性的因素{（）在钢中能引起钢在热加工时开裂，即产生所谓热脆。
}A.硫B.磷C.碳答案: A题型:单项选择题难度:1[试题分类]:变形{弹簧拉伸后恢复到原状，此变形为（）。
}A.自由变形B.塑性变形C.弹性变形答案: C题型:单项选择题难度:2[试题分类]:变形{金属变形后残余应力产生的原因是由于（）所引起的。
}A.弹性变形B.不均匀变形C.摩擦力答案:B题型:单项选择题难度:1[试题分类]:改善咬入的措施{合金钢的变形抗力较大，咬入困难，只能采用（）变形量。
}A.大B.较大C.较小答案: C题型:单项选择题难度:1[试题分类]:热加工冷加工{金属热加工比冷加工时（）。
}A.变形抗力低能量消耗小B.变形抗力低能量消耗多C.变形抗力高能量消耗多答案: A题型:单项选择题难度:1[试题分类]:控制轧制{控制轧制工艺对钢板性能的影响是（）。
}A.只提高钢板的强度B.只改善钢板韧性C.既提高强度又改善韧性答案: C题型:单项选择题难度:2[试题分类]:摩擦系数{摩擦系数增加平均单位压力（）。
}A. 增加B.减小C.不变答案: A题型:单项选择题难度:3[试题分类]:不均匀变形{椭圆－方孔型系统的缺陷是（）。
}A.延伸系数小B.轧件得不到多方向压缩C.不均匀变形严重答案: C题型:单项选择题难度:1[试题分类]:压下量与轧辊直径及咬入角{压下量与轧辊直径及咬入角之间存在的关系为（）。
}A.Δh=D(1-cosα)B.Δh=D(1-sinα)C.Δh=D(1-tgα)答案: A题型:单项选择题难度:2[试题分类]:前滑{压下量增加，前滑（）。
}A.增加B.减小C.不变答案: A题型:单项选择题难度:1[试题分类]:应力{由外力引起的应力叫做（）。
}A.工作应力B.基本应力C.附加应力答案:B题型:单项选择题难度:1[试题分类]:前滑区{在前滑区任意截面上，金属质点水平速度（）轧辊水平速度。
低碳钢塑性变形的四个阶段
低碳钢塑性变形的四个阶段低碳钢塑性拉伸的四个阶段分别为弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段。
低碳钢为韧性材料。
其拉伸时的应力-应变曲线主要分四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段，在局部变形阶段有明显的屈服和颈缩现象。
开始时为弹性阶段，完全遵守胡克定律沿直线上升，比例极限以后变形加快，但无明显屈服阶段。
1、弹性阶段OA：这一阶段试样的变形完全是弹性的，全部卸除荷载后，试样将恢复其原长。
此阶段内可以测定材料的弹性模量E。
2、屈服阶段AS：试样的伸长量急剧地增加，而万能试验机上的荷载读数却在很小范围内（图中锯齿状线SS’）波动。
如果略去这种荷载读数的微小波动不计，这一阶段在拉伸图上可用水平线段来表示。
若试样经过抛光，则在试样表面将看到大约与轴线成45°方向的条纹，称为滑移线。
3、强化阶段SB试样经过屈服阶段后，若要使其继续伸长，由于材料在塑性变形过程中不断强化，故试样中抗力不断增长。
4、颈缩阶段和断裂BK 试样伸长到一定程度后，荷载读数反而逐渐降低。
此时可以看到试样某一段内横截面面积显著地收缩，出现“颈缩”的现象，一直到试样被拉断。
低碳钢优点:1.低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体，其强度和硬度较低，塑性和韧性较好。
因此，其冷成形性良好可采用卷边、折弯、冲压等方法进行冷成形。
这种钢材具有良好的焊接性。
碳含量很低的低碳钢硬度很低，切削加工性不佳，正火处理可以改善其切削加工性。
2.低碳钢有较大的时效倾向，既有淬火时效倾向，还有形变时效倾向。
当钢从高温较快冷却时，铁素体中碳、氮处于过饱和状态，它在常温也能缓慢地形成铁的碳氮物，因而钢的强度和硬度提高，而塑性和韧性降低，这种现象称为淬火时效。
低碳钢即使不淬火而空冷也会产生时效。
影响变形抗力的因素-变形力学等
（a）=3×10－4/s；（b）=3×10－2/s；（c）=3×100/s
五、变形程度的影响
从不同温度下变形程度的变化来看： 在冷状态时，随变形程度的增加，变形抗力显著提高；
由于塑性变形过程中，金属的晶粒产生弹性畸变。 在热状态下，也有强化产生。 由于随温度提高，软化速度增大。
变形抗力的影响因素（二）
影响轧制压力的因素
一、化学成分 二、组织结构 三、变形温度 四、变形速度 五、变形程度 六、应力状态
三、变形温度的影响
在不同温度下，采用不同的变形速度和变形程度时低碳钢的加工硬化曲线 （a）=3×10－4/s；（b）=3×10－2/s；（c）=3×100/s
随着钢的加热温度的升高，变形抗力降低。
三、变形温度的影响
某钢的变形抗力和温度的关系：
1200℃时
变形抗力为1.0
1100℃时
变形抗力为2.7
1000℃时
变形抗力为4.0
800℃时
变形抗力为6.7
常温时
变形抗力为20
三、变形温度的影响
温度升高，金属变形抗力降低的原因有以下几个方面： （1）回复与再结晶
回复软化金属，降低变形抗力；再结晶消除加工硬化，显著降低变
挤压时的单位压力（变 形抗力）=441Mpa
拉拔时的单位拉力（变 形抗力）=215.6MPa
谢谢大பைடு நூலகம்！
热变形时：变形速度 增加，变形抗力增加 显著；
冷变形时：变形速度 增加，变形抗力增加 不大。
四、变形速度的影响
热变形时变形速度增加，变形抗力增加显著的原因： （1）变形速度增加使软化过程不能充分地进行，加工硬
塑性变形与轧制技术：化学成分对塑性的影响
主要内容
分析钢中基本元素、杂质元素和合金元素对钢塑性的影响 规律。
化学成分对钢塑性的影响
钢中的元素： 基本元素：Fe和C； 合金元素：Si、Mn、Cr、Ni、W、Mo、V、Co、Ti等 杂质元素：P、S、N、H、O等。
化学成分对塑性的影响
1、C （1）形成铁素体或奥氏体固溶体；塑性
化学成分对塑性的影响
2、P （1）磷溶于铁素体中，使钢的强度、硬度增加，但塑性、
韧性则显著降低。这种脆化现象在低温时更为严重，称为 冷脆。
当钢中含磷量超过0.1%时，冷脆现象就特别明显，当含磷 量超过0.3%时，钢已全部变脆。
（2）磷具有极大的偏析倾向，使局部含磷量增高，造成冷 脆的发源地。
谢谢大家！
良好、变形抗力较低。
（2）含量超过铁的溶碳能力时，多余的 碳形成渗碳体；使碳钢的塑性降低，抗 力提高。
随着含碳量的增加，塑性降低，变形抗 力的提高。
化学成分对塑性的影响
生产中要控制碳含量： （1）冷成型碳钢，轧制压力大； （2）热成型时，碳含量越高，碳钢的熔化温度越低，热加
工的温度范围越窄，奥氏体晶粒长大的倾向也越大，再结 晶速度也越慢，对热成型不利。
化学成分对塑性的影响
6、O 氧化物夹杂使塑性降低。 氧化物共晶体熔点在加热温度范围之内时，沿晶界分布的
氧化物共晶体，随温度升高会软化或熔化，出现红脆。
化学成分对塑性的影响
7、Cu、Si、Al等合金元素使塑性降低。 含铜钢表面的铁在加热过程中先进行氧化，使该处的浓度
逐渐增加，当加热温度超过富铜相的熔点(108弱了晶粒间的联系，在外力作用下便发生龟裂。
化学成分对塑性的影响
3、S 硫与铁形成的FeS与Fe的共晶体熔点很低，呈网状分布于
碳钢 屈服强度
碳钢屈服强度
碳钢是一种常见的金属材料，具有广泛的应用领域。
在工程设计和制造过程中，了解和掌握碳钢的屈服强度是非常重要的。
本文将对碳钢的屈服强度进行详细介绍，包括其定义、影响因素以及测试方法。
屈服强度是指材料在受到外力作用下发生塑性变形时所承受的最大应力。
对于碳钢来说，屈服强度是衡量其抗拉性能的重要指标之一。
通常使用屈服强度来评估材料的可靠性和安全性。
碳钢的屈服强度受多种因素的影响，包括材料的化学成分、热处理工艺以及形状和尺寸等。
碳钢中的碳含量和其他合金元素的含量会直接影响其屈服强度。
一般来说，碳含量越高，屈服强度越大。
此外，热处理过程中的冷却速率和退火温度也会影响碳钢的屈服强度。
在工程实践中，常用的测试方法是拉伸试验。
拉伸试验是通过在试样上施加拉力，使其逐渐拉伸，观察和记录试样在不同拉力下的应变和应力变化，从而得到屈服强度。
根据拉伸试验的结果，可以绘制应力-应变曲线，从曲线中读取屈服强度。
需要注意的是，碳钢的屈服强度是一个相对的概念，与具体的应用场景和要求有关。
在不同的工程领域，对碳钢的屈服强度的要求也不尽相同。
因此，在设计和选择材料时，需要根据实际情况来确定合适的屈服强度范围。
了解和掌握碳钢的屈服强度对于工程设计和制造具有重要意义。
通过合理选择化学成分和热处理工艺，可以改善碳钢的屈服强度。
通过拉伸试验等测试方法，可以确定碳钢的屈服强度，为工程实践提供可靠的依据。
在实际应用中，需要根据具体情况来确定碳钢的合适屈服强度范围。
只有充分了解和掌握碳钢的屈服强度，才能更好地应用和发挥碳钢的优良性能。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。