《金属塑性变形理论教案》
绪论
0.1金属塑性成形及其特点
金属压力加工：即金属塑性加工，对具有塑性的金属施加外力作用使其产生塑性变形，而不破坏其完整性，改变金属的形状、尺寸和性能而获得所要求的产品的一种加工方法。
金属成型方法分类：
（1）减少质量的成型方法:车、刨、铣、磨、钻等切削加工；冲裁与剪切、气割与电切；蚀刻加工等。
（2）增加质量的成型方法：铸造、焊接、烧结等。
（3）质量保持不变的成型方法(金属塑性变形)：利用金属的塑性，对金属施加一定的外力作用使金属产生塑性变形，改变其形状尺寸和性能而获得所要求的产品的一种加工方法。如轧制、锻造、冲压、拉拔、挤压等金属压力加工方法。
金属压力加工方法的优缺点：
优点：1）因无废屑,可节约大量金属；
2）改善金属内部组织及物理、机械性能；
3）产量高，能量消耗少，成本低，适于大量生产。
缺点：1）对要求形状复杂，尺寸精确，表面十分光洁的加工产品尚不及金属切削加工方法；
2）仅用于生产具有塑性的金属；
0.2 金属塑性成形方法的分类
0.2.1按温度特征分类
1.热加工在充分再结晶温度以上的温度范围内所完成的加工过程，T=0.75∽0.95T熔。
2.冷加工在不产生回复和再结晶温度以下进行的加工T=0.25T熔以下。
3.温加工介于冷热加工之间的温度进行的加工.
0.2.2按受力和变形方式分类
由压力的作用使金属产生变形的方式有锻造、轧制和挤压
1.锻造：用锻锤的往复冲击力或压力机的压力使金属进行塑性变形的过程。分类：
自由锻造：即无模锻造，指金属在锻造过程的流动不受工具限制（摩擦力除外）的一种加工方法。
模锻：锻造过程中的金属流动受模具内腔轮廓或模具内壁的严格控制的一种工艺方法。
图0-1 锻造工艺示意图
a镦粗；b模锻
2.轧制
轧制：金属坯料通过旋转的轧辊缝隙进行塑性变形。
分类：
纵轧：金属在相互平行且旋转方向相反的轧辊缝隙间进行塑性变形，而金属的行进方向与轧辊轴线垂直。
斜轧：金属在同向旋转且中心线相互成一定角度的轧辊缝隙间进行塑性变形。
横轧：金属在同向旋转且中心线相互平行的轧辊缝隙间进行塑性变形。
3.挤压
挤压：将金属放入挤压机的挤压筒内，以一端施加压力迫使金属从模孔中挤出，而得到所需形状的制品的加工方法。
挤压分为正挤压和反挤压。正挤压时，挤压杆的运动方向和从模孔中挤出的金属方向一致；反挤压时挤压杆的运动方向和从模孔中挤出的金属方向相反。
挤压法具有以下优点:
①具有比轧制、锻造更强的三向压缩应力，避免了拉应力的出现，金属可以发挥其最大的塑性，使脆性材料的塑性提高；
②挤压不仅能生产简单的管材和型材,更主要的还能生产形状极其复杂的管材和型材；
③生产上具有较大的灵活性，非常适用于小批量多品种的生产；
④产品尺寸精确,表面质量较高，精确度、粗糙度的表面特性都好于热轧和锻造产品。
挤压法也有一些缺点:
①挤压方法所采用的设备较为复杂，生产率比轧制方法低；
②挤压的废料损失一般较大；
③工具的损耗较大；
④制品的组织和性能沿长度和断面上不够均匀一致。
4．拉拔
金属通过固定的具有一定形状的模孔中拉拔出来，从而使金属断面缩小长度增加的一种加工方法。
拉拔法具有以下特点:
①拉拔方法可以生产长度较大、直径极小的产品,并且可以保证沿整个长度上横断面完全一致；
②拉拔制品形状和尺寸精确,表面质量好；
③拉拔制品的机械强度高；
④拉拔方法的缺点是每道加工率较小,拉拔道次较多，能量消耗较大。5．冲压（拉延）
压力机的冲头把板料顶入凹模中进行拉延，加工方法如图，用来生产薄壁空心制品，如子弹壳，各种仪表器件、器皿及锅碗盆勺等。
0.3金属塑性变形与轧制原理的基本内容
1．掌握塑性变形时金属流动和变形分布的基本规律，分析影响金属塑性和变形抗力的各种因素，以寻求最优和加工条件，获得尺寸精度高、性能优良的产品。
2．研究金属塑性成形过程中的摩擦与润滑，以便正确选用塑性成形时的摩擦定律来计算变形力和变形功，采用合理的润滑剂改善塑性加工条件，达到高产低消耗的目的。
3．在研究加工变形中变形物体内部应力及变形分布的基础上，介绍了材料成形过程中应力应变的分布规律和确定变形力、变形功的主要方法（工程计算法、滑移线法、上限法、下限法、有限无法等）主要讨论了工程计算法求解锻造、轧制过程的变形力、变形功及轧制力矩等，以便正确选择压力加工设备和加工工具的结构和强度。
4．详细讲述了轧制过程的基本概念、金属在轧制过程中的变形律、连轧过
程、轧制时的弹塑性曲线等基础理论。
1 应力及变形理论
本章主要研究以下几个问题:
1.应力,应变概念;
2.物体内各点应力分量和应变分量函数之间的关系;
3.物体内的一点沿各个不同方向应力之间和应变之间的关系,即一点的应力状态和一点的应变状态的分析;
4.塑性变形时,应力与应变之间的关系,标志进入塑性流动的应力条件即屈服条件或塑性方程等.
1.1外力和应力
外力:受力物体之外的物体施加给受力物体的力。外力可分为两类：接触力和体力。
接触力分为作用力和约束反力。
体力；作用在物体每个质点上的力，如重力磁力及惯性力。
作用力：塑性加工设备的可动工具部分对工件所作用的力也叫主动力。
约束反力：工件在主动力的作用下，其运动将受到工具所阻碍而产生变形的力。主要有正压力和摩擦力。
内力：物体受外力作用产生变形时，内部各部分因相对位置改变而引起的相互作用力。分析内力用切面法。
应力（全应力）：单位面积上的内力。
全应力可分解成两个分量，正应力σ和剪应力τ
1.2直角坐标系中一点的应力状态
应力状态：过一点所有不同方位的截面上的应力集合称为该点的应力状态。
取六面体中三个相互垂直的表面作为微分面，如果这三个微分面上的应力为已知，则该单元体任意方向上的应力分量都可以定出。这说是说，可以用质点在三个相互垂直的微分面上的应力完整地描述该质点的应力状态。
三个相互垂直微分面上的应力都可以按坐标轴的方向分成三个分量。三个应力分量中有一个是正应力分量另外两个则是剪应力分量
ABCD面叫x面，CDEF面叫y面，CFGB面叫z面。
每个应力分量的符号都带有两个下角标。第一个角标表示该应力分量的作用面，第二个角标则表示它的作用方向
xx xy xz y x yy yz zx zy zz x y z
στττστττσ--
--
--
作用在面上
作用在面上
作用在面上
按以上的规则，共需九个应力符号，三个正应力xx yy zz σσσ、、 六个剪应力 xy xz y x yz zx zy ττττττ、、、、、 它们统称为一点的应力分量。 对各应力分量的正负号按以下方法确定：在单元体上，外法线的指向与坐标轴的正向一致的微分面叫正面，反之称为负面。在正面上，应力分量指向坐标轴正向的取正号，指向负向的取负号。负面上的应力分量则相反，指向坐标轴负向的为正，反之为负。按此规定，正应力分量以拉为正，以压为负。、
1.3应力平衡微分方程
在外力作用下处于平衡状态的变形物体内，各点的应力分量是不同的，但是必须满足应力平衡方程式。下面讨论平衡微分方程用直角坐标系表示。
如果忽略体积力，则变形体内任意个体素必须满足以下六个静力平衡方程式：
Σx=0,Σy=0 ,Σz=0
ΣMx=0, ΣMy=0 , ΣMz=0
经整理则得以下方程组
1.4斜面上的应力
现假定，已知物体内任意一点的六个应力分量
可以证明，过此点所作的任意斜切面上的应力，皆可通过这六个应力分量求出。也就是说，当已知一点上述六个应力分量时，该点的应力状态即可完全确定
000,,yx x zx
xy y zy
yz xz z
xy yx yz zy zx xz
x y z x y z x y z
τσττστττσττττττ???++=??????++=??????++=???===,,,,,x y z xy yx yz zy xz zx
σσσττττττ===x x yx zx y xy y zy z xz yz z S l m n S l m n S l m n
στττστττσ=++=++=++
作用在斜面上的合力
全应力S 向斜面ABC 法线N 上投影，就是该面上的正应力σ，也等于全应力S 的各分量SX 、SY 、SZ 分别向N 方向的投影之和：
斜面上的剪应力τ
如果质点处在物体的边界上，斜面恰为物体的外表面，那么该面上作用的就是外力P ，它们在各坐标轴上的分量分别为P X 、P Y 、P Z
1.5主应力和应力图示
（1）主应力：没有剪应力的微分面称为过该点的主平面,主平面作用的正应力称为主应力。主平面的法线方向称为该点应力主方向或应力主轴。对应于任一点的应力状态，一定存在相互垂直的三个主方向、三个主平面和三个主应力。若选三个相互垂直的主方向作为坐标轴，那么可以使问题大为简化。三个主应力用σ 1 、σ2 、σ3 表示，
（2）主应力图示：表示一点的主应力大小和方向的应力状态图示。主应力图示有九种。四个为三向主应力图，三个为平面主应力图，二个单向主应力图示如下图
2222
X Y Z S S S S =++x y z S l S m S n σ=+
+τ=
1.6 主变形和主变形图示
（1）主变形；主应力方向的变形 绝对主变形：
压下量
宽展量
延伸量 相对主变形： 相对压下量
相对宽展量
相对延伸量
真实相对主变形：
三个主变形间的关系：
12
1
V V H B L h b l h b l H B L
=??=????=??
两边取对数：
123In
In In 0
0h b l H B L
δδδ++=++= 结论：①物体变形后其三个真实相对主变形之代数和等于零；
②当三个主变形同时存在时，则其中之一在数值上等于另外两个 主变形之和，且符号相反。123δδδ-=+
③当一个主变形为0时，其余两个主变形数值相等符号相反，即
13δδ-=+
延伸系数 压下系数 宽展系数
h H h b b B l l L
?=-?=-?=-123100%100%100%l L
L
b B B
H h H
εεε-=?-=?-=?123In In In l L
b B
h H
δδδ===l L H h b B
μηω=
=
=
变形图示：
在小立方体素的面上用箭头表示三个主变形是否存在和方向，但不表示变形大小的图示。变形图示有以下三种：
1.一向缩短两向伸长，如轧制和自由锻压。
2.一向伸长一向缩短，如轧制宽板带钢。
3.两向缩短一向伸长，如挤压和拉拔。
平均应力
1.7变形速度
变形速度：变形程度对时间的变化率，或者说是应变对时间的变化率。
一般用最大主变形方向的变形速度来表示各种变形过程的变形速度。 如轧制和锻压时用高向变形速度表示 锻压
轧制
拉伸
1
23
3m σσσσ++=1
d dt s εε?-=y
x
v h ε?=2ln y y v H h H v h H h εε-
?-
?
=
+=
-ε?
=
ln
y v l l L L ε-
?=-
1.8球应力分量与偏差应力分量
一般来说,物体的变形可以看作是体积变形和形状变形的总和.因此,一点的应力状态可分为两部分:
1.体积变化的应力分量,称之为球应力分量或静水压力分量.
2.物体几何形状变化的应力分量,称之为偏差应力分量.
球应力分量仅引起物体体积变化,偏差应力分量引起物体形状变化.
1.9应力与应变的关系
弹性变形时应力与应变的关系：由材料力学知,单向应力状态时的应力与应变关系是虎克定律,一般应力状态的各向同性材料,应力与应变关系服从广义虎克定律:
E ——弹性模量；
G ——剪切模量，
塑性变形时应力与应变的关系：
塑性变形时应力与应变之间关系是非线性的，不可恢复的，应力与应变之间没有一一对应关系，且与加载历史或应变路线有关。目前为止，所有描述塑性应力应变关系的理论可分为两大类：1 塑性变形时应力与应变增量之间的关系——增量理论；
2 塑性变形时全量应变和应力之间的关系——全量理论。 列维-米塞斯（Levy-Mises ）方程
应变增量和偏差应力分量成正比关系，即：
1231
()3m σσσσ=++,,x x m y y m z z m σσσσσσ
σσσ'''=-=-=-1[()]1[()]1[()]x x y z y y z x z z x y E E E εσνσσεσνσσεσνσσ=-+=-+=-+11
1
xy xy
yz yz
zx zx G G G
γτγτγτ===2(1)E
G ν=+y xy yz x zx z x
y
z
xy
yz
zx
d d d d d d d εγγεγ
ελσσστττ
======'''
塑性变形的全量理论：应力与应变全量之间的关系。
1
()21()21
()2x
x
y y
z z
G G G
ελσελσελσ''=+''=+'
'=+1
(
)21
()21()2xy xy yz yz
zx zx
G G G
γλτγλτγλτ=+=+=+
2 金属塑性变形流动规律
2.1金属塑性变形时的体积不变条件
不论是冷加工或热加工,金属体积改变都是很小的,以致在塑性变形过程中可以忽略这些变化,而认为变形前后体积不发生变化.也变是说,金属塑性变形时,其变形前的体积V1和变形后的体积V2相等.这种关系称之为体积不变条件,用数学式表示为：
V 1=V 2
金属或合金在外力的作用下，首先产生弹性变形，然后产生塑性变形。金属在弹性变形过程中，除发生形状改变外，体积也要发生改变，但改变甚小。例如钢试样拉伸时，当应力为19.6×107Pa ，体积改变仅为0.04%左右。
金属塑性变形过程中体积也要发生一些改变，除弹性变形的存在外，还由于冷变形过程中晶粒破碎，亚结构的形成使金属密度减小，体积略有增加。实验证实其体积变化仅为0.1%∽0.2%。
以镦粗为例分析变形程度的各种表示形式及其物理概念 绝对主变形：
压下量
宽展量
延伸量 相对主变形： 相对压下量
相对宽展量
相对延伸量
真实变形程度：在变形过程中,如原始尺寸H 经过无穷多个中间数值变成h,则由H 到h 的终了变形程度可看作是各阶段相对变形的总和:
1
lim n
i
h x i i
h h ε→∞
=?=∑
真变形与一般的相对变形相比较具有以下特点:
1. 一般的相对变形表示方法不能确切地反映变形的实际情况,变形程度愈大,误差也愈大.
2. 真变形具有可加性,而一般相对变形无可加生
h H h b b B l l L
?=-?=-?=-1
2
3
100%100%100%l L L
b B B
H h H
εεε-=?-=?-=?123In In In l L b B h H
δδδ===
3.真变形为可比变形,相对变形为不可比变形.
4.根据体积不变条件,轧制时变形前后的体积应相等.
5.真变形可以表示相对的位移体积.
2.2金属流动及最小阻力定律
2.2.1最小阻力定律
最小阻力定律认为:如果变形物体内各质点有向各个方向流动的可能,则变形物体内每个质点将沿力最小方向移动。
2.2.2均匀变形和不均匀变形
变形区内各金属质点处的变形状态相同,不仅是在变形区高度方向上,而且在横断面内的两个互相垂直方向上的变形都是均匀的，称为均匀变形。
均匀变形有如下特点：
1．变形前彼此平行的直线和平面，变形后仍保持平行；
2．变形前位于同一圆面上或球面上的各点，变形后仍落于同一椭圆面上或同一球面上。
要实现均匀变形状态必须满足以下条件；
1．变形物体的等向性；
2. 变形物体内任意质点处物理状态完全彻底均匀，特别是物体内任意质点处的温度相同，变形抗力相等；
3．接触表面任意质点承受相同的绝对和相对压下量；
4．整个变形物体同时处于工具的直接作用下；
5．接触表面上完全没有外摩擦或没有外摩擦引起的应力变化。
二、基本应力、附加应力、工作应力、残余应力
（1）基本应力
由外力作用所引起的应力叫做基本应力。
表示这种应力分布的图形叫基本应力图。
（2）附加应力
由于物体内各层的不均匀变形受到物体整体性的限制，而引起其间相互平衡的应力叫做附加应力。
3）工作应力
基本应力与附加应力的代数和即为工作应力。
1)当附加应力等于零时，则基本应力等于工作应力
2)当附加应力与基本应力同号时，则工作应力的绝对值大于基本应力的；
3)当附加应力与基本应力异号时，则工作应力的绝对值小于基本应力的。
（4）残余应力：塑性变形结束后附加应力仍残留在变形物体中时，这种应力即称之为残余应力。
图5-1在凸形轧辊上轧制矩形坯的情形
2.3变形及应力不均匀分布的原因和后果
2.3.1引起变形及应力不均匀分布的原因
引起变形及应力不均匀分布的原因主要有接触面上的外摩擦，变形区的几何形状和尺寸，工具和变形体的轮廓形状，变形物体的外端，变形体内温度不均匀分布、金属本身性质的不均匀：化学成分及性质不均等等。
下面分别讨论这些因素对变形及应力分布的影响。
2.3.1.1接触面的外摩擦
镦粗圆柱体时，由于接触表面外摩擦的影响，使接触表面附近变形金属流动困难，使圆柱体坯料转变成鼓形。在此种情况下，可将变形金属整个体积大致分为三个区域，图中
Ⅰ表示由于摩擦影响而产生的难变形区；
Ⅱ表示与外作用力约成45°的最有利方位的易变形区；
Ⅲ表示变形程度居于中间的自由变形区。
由于不均匀变形的结果，在Ⅰ区及Ⅲ区内产生附加拉应力，在Ⅰ区内的附加拉应力一般说来没有危险，因为在该区内主要是三向压应力状态图示。
在Ⅲ区由于附加拉应力作用，使应力状态图示发生了变化：环向（切向）出现拉应力，并且越靠近外层越大；径向压应力减弱，并且越靠近外层越小。镦粗有时在侧面出现裂纹，即为此环向拉应力作用的结果。
由于外摩擦的影响，也使接触表面上的应力分布不均匀；沿试样边部的应力等于金属的屈服点；由边缘向中心部分，应力逐渐升高。 2.3.1.2变形区的几何因素
在镦粗试件时：
当H/d ≤2.0，即压缩低件时，将产生单鼓的不均匀变形； 当H/d ＞2.0，即压缩高件时，将产生双鼓的不均匀变形。
2.3.1.3工件和工具的轮廓形状
加工工具和物体的轮廓形状，
其影响实质是造成某方向上所经受的变形量不一致，从而使物体内的变形与应力分布不均匀。 例1：椭圆孔型中轧制矩形件
例2：当轧辊轴线安装不平行时，若轧制窄扁钢，若轧制宽带钢时，会出现
图5-3 切向附加拉应力引起的纵裂纹
图5-4 当镦粗高件时不同区域的变形分布情况
图5-2 镦粗时摩擦力对变形及应力分布的影响
什么现象？
例3：把一块矩形铅板两边向里弯折，然后在平辊上轧制。根据弯折部分的宽度不同轧后会出现什么结果？ 第一种结果是中部出现破裂。
第二种结果是折迭部分宽度逐渐变小，使得中间受的拉应力减小，两边受的压应力增加，但拉应力未引起金属破裂，近似为等强度。 第三种结果是边缘部分产生皱纹（浪形）。
2.3.1.4变形体温度分布不均匀
例：在轧钢生产中，由于加热不足而造成钢坯的上面温度高，下面温度低现象。
2.3.1.5变形物体的外端的影响
变形物体的外端，是指在变形过程中某一瞬间不直接承受工具作用而处于变形区以外的部分。外端又称外区或刚端。
图5-7 边部在附加压应力作用下产生皱纹（浪形）示意图
图5-8 由于上部金属比下部金属延伸大而造成的弯曲现象
图5-5 沿孔型宽度上延伸分布图
图5-6 中部周期性破裂
外端的强迫拉齐作用，使纵向变形不均匀性减小。横向变形不均匀性增加。矩形坯在平辊间轧制后，其长度上两端部分宽展特别大，且端部略为凸出。
2.3.1.5金属本身性质的不均匀
金属的化学成分、组织结构（晶粒大小、方位等）、夹杂物等分布不均匀时，都促使变形体内应力及变形分布不均匀。
2.3.2 变形及应力不均匀分布所引起的后果及克服措施
一、变形及应力不均匀分布的后果
（1）使单位变形力增大
（2）使塑性降低
（3）使产品质量降低
（4）工具磨损不均匀，操作技术复杂
二、减轻应力及变形不均匀分布的措施
（1）正确选定变形的温度-速度制度
（2）减少金属表面上的外摩擦
（3）合理设计加工工具形状
（4）尽可能保证变形金属的成分及组织均匀
2.4 残余应力
残余应力是变形物体由于变形分布不均匀产生附加应力，变形结束后残留在变形物中的内应力称之为残余应力。
一、残余应力所引起的后果
（1）使物体发生不均匀的塑性变形
（2）缩短了零件的使用寿命
（3）物体的尺寸、形状发生变化
（4）降低金属的机械性能和耐蚀性
二、减轻或消除残余应力的措施
（1）变形后进行热处理
（2）变形后进行机械处理
3 金属在塑性加工变形中组织性能的变化
课型：新课
教学目的与要求：
1、了解在冷加工、热加工、温加工变形中组织性能的变化
2、了解回复与再结晶
教学重点与难点：
冷加工、热加工、温加工变形中组织性能的变化 教学过程：
3.1 在冷加工变形中组织性能的变化
一、金属组织的变化 1、晶粒被拉长
在冷变形中，随着金属外形的改变，其内部晶粒的形状也大体上发生相应的变化，即均沿最大主变形方向被拉长、拉细或压扁，如图3-1。
在晶粒被拉长的同时，晶间夹杂物和第二相也跟着被拉长或拉碎呈点链状排列，这种组织称为纤维组织。变形程度越大，纤维组织越明显。由于纤维组织的存在，使变形金属的横向（垂直于延伸方向）机械性能降低，而呈现各向异性。 2、亚结构
亚结构是指金属经过冷变形后，其各个晶粒被分割成许多单个的小区域，如图3-2。
图2-1 冷轧前后晶粒形状变化 （a ）变形前的退火状态组织；（b ）变形后的冷轧变形组织
图3-2 塑性变形时的亚结构
3、变形织构
（1）定义：由原来位向紊乱的晶粒到出现有序化，并有严格位向关系的组织结构，称为变形织构。
（2）种类：
按照坯料或产品的外形可分为丝织构和板织构。 1）丝织构
在拉拔和挤压条件下形成的织构称为丝织构。
特点：各晶粒有一共同晶向相互平行，并与拉伸轴线一致，以此晶向来表示丝织构。如图3-3所示。
2）板织构
在轧制过程中形成的织构称为板织构。
特点：晶面与轧制面平行，晶向又与轧制方向一致（见图3-3）。
二、金属性能的变化 1.机械性能的改变
金属的变形抗力指标随变形程度的增加而升高，金属的塑性指标随变形程度的增加而降低。
2、物理及物理-化学性质的变化
（1）金属的密度降低
（2）金属的导电性降低（或电阻增大） （3）导热性降低 （4）化学稳定性降低
（5）金属与合金经冷变形后所出现的纤维组织及结构，皆会使变形后的金属与合金产生各向异性，即材料的不同方向上具有不同的性能。
3.2 在热加工变形中对组织与性能的影响
一、热加工的变形特点
在一定的条件下，热加工变形较其冷加工方法，具有一系列的优点： （1）变形抗力低
（2）塑性升高，产生断裂的倾向性减少 （3）不易产生织构 （4）生产周期短
（a ） （b ）
图3-3 多晶体晶粒的排列情况
（a ）晶粒的紊乱排列；（b ）晶粒的整齐排列
（5）组织与性能基本满足要求
不足之处：
（1）生产细或薄的产品时较困难
（2）产品表面质量差
（3）组织与性能的不均匀
（4）产品的强度不高
（5）金属的消耗较大
（6）对含有低熔点的合金不宜加工
二、金属组织性能的变化
（1）使铸态组织得到压密和焊合。（2）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。
3.3 回复与再结晶
一、动态回复与动态再结晶
1、动态回复
金属在热变形中发生的一种软化过程，是通过位错的攀移、交滑移和位错从结点的脱钉来实现。在动态回复过程中在变形金属内出现亚晶。亚晶的出现标志着民已经发生了动态回复。
2、动态再结晶
金属在热变形中发生的一种软化过程，其软化作用远大于动态回复。变形初期随着变形程度的增大，应力升高，并达到最大值。超过此最大值后，变形程度再增大时，应力开始下降，最后达到稳定值或在稳定值附近上下呈周期性波动。这时在最大应力值附近开始出现动态再结晶。
二、静态回复与静态再结晶
1、静态回复
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去。由于回复的结果，部分地恢复了由变形所改变的力学、物理及物理-化学性质，如电阻大部分得到恢复，强度和硬度等力学性能部分地恢复。
2、静态再结晶
再结晶完全消除了加工硬化所引起的一切后果：使拉长的晶粒变成等轴形；消除了由晶粒拉长所形成的纤维组织及与其有关的方向性，消除在回复后尚遗留在物体内的第二种和第三种残余应力，使势能降低；消除了某些晶内和晶间破坏；加强了变形的扩散机制的进行；使金属化学成分的分布更为均匀；恢复了金属的力学性能(变形抗力降低，塑性升高)和物理、物理化学性质。
3.4 在温加工变形中对组织与性能的影响
温加工是指在回复温度以上，再结晶开始温度以下进行的加工。采用的温轧、温锻、温挤和温拉均属温加工。一般，温加工制品的表面光洁度和尺寸精度要比热加工时高，轧辊、锻模、按压模和拉模等变形工具的使用寿命要比热加工时长。温加工时金属的变形抗力比冷加工时低，能量消耗比冷加工时少，金属的塑性一般要比冷加工时大。温加工不仅具有冷加工和热加工的某些特点，而且在加工中
第六章金属的塑性变形和强化 练习与思考题 1 什么叫强化？可能采用那些强化手段来强化金属？ 采用各种方式使得金属塑性变形时位错运动的阻力增大，即可实现金属材料的强化。如冷变形的加工硬化，添加合金的固溶强化和析出沉淀强化，细晶强化，亚结构强化，多相组织的相变强化等。 2 面心立方单晶体的应力应变曲线的硬化系数θ为什么各个阶段各不相同？θⅡ最大的原因是什么？ 第I阶段一般认为只有一个滑移系开动，强化作用不大，θI较小，为易滑移阶段； 第Ⅱ阶段为线性强化阶段，出现了多系滑移；多系滑移产生大量位错，使得位错运动阻力明显增大，尤其是面角位错的出现，强烈的阻止位错源开动，并强 最大。 烈阻止其他滑移面上的位错运动，从而使得这一阶段硬化指数θ Ⅱ 第Ⅲ阶段出现了交滑移，从而拜托了面角位错的封锁，使原被塞积的位错继续运动，使得位错的自由路程增大。即在加工硬化的同时，存在着动态回复的软化过程，从而造成θⅢ随着γ增大而逐渐降低的现象。 3 晶界对塑性变形有什么影响？ 晶界对塑性变形过程的影响，主要是在温度较低时晶界阻碍滑移进行引起的障碍强化作用和变形连续性要求晶界附近多系滑移引起的强化作用。
为使多晶体塑性变形过程不破坏晶界连续性，相邻的晶粒必须协调变形。多晶体塑性变形一旦变形传播到相邻的晶粒，就产生了多系滑移。位错运动遇到的障碍比单系滑移多，阻力要增加。 存在晶界及晶界两侧晶粒取向有差别，多晶体的塑性变形有着很大的不均匀性。在单个晶粒内，晶界变形要低于晶粒中心区域；由于细晶组织中晶界占的比例要大于粗晶组织中的晶界，细晶组织的强化效果高于粗晶组织。 4 多系滑移为何能起到强化作用？金属多晶体塑性变形一开始为什么就出现了多系滑移的强化？ 多系滑移产生大量位错，位错间相互作用使得位错运动阻力明显增大，尤其是面角位错的出现，强烈的阻止位错源开动，并强烈阻止其他滑移面上的位错运动。 多晶体材料中，某一晶粒产生滑移变形而不破坏晶界连续性，相邻的晶粒必须协调变形。理论计算证明，相邻晶粒通过滑移协调一个可以变成任意形状的晶粒的变形，至少需六个滑移系统。所以多晶体塑性变形一旦形传播到相邻的晶粒，就产生了多系滑移。位错运动遇到的障碍比单系滑移多，阻力增加很快。 5 细化晶粒对金属材料的力学性能有什么影响？细化晶粒可以解决哪些问题？有哪些途径可以细化晶粒？ 根据Hall-Petch关系，流变应力与晶粒直径方根的倒数(D-1/2)有明显的线性关系。 σs=σi+KD-1/2 式中σs——屈服应力； D——平均晶粒直径；σi、K——实验常数。 细化晶粒非常重要，在工程上有重要的应用 （1）在高强度的钢种中，细化晶粒可以提高其韧性；有助于防止脆性断裂发生，可降低脆性转化温度，提高材料使用范围。 （2）在低强度钢中（如低碳结构钢），利用细化晶粒来提高屈服强度有明显效果。尤其是超细晶组织对提高强度和韧性作用更突出。 （3）在超塑性变形时，细化晶粒可以得到理想的超塑性变形。因为超塑性
金属塑性变形抗力的影响因素 学生姓名黄文博 学号20130603218 班级13材控 2 学院名称机电工程学院 专业名称材料成型及控制工程指导教师宋美娟
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。 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： 式中l0、F0——试样的原始标距长度和原始横截面积；lK、FK——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。 镦粗试验由于比较接近锻压加工的变形方式，是经常采用的一种方法。试件做成圆柱体，高度H。为直径D。的l.5 倍(例如D0＝20mm，H0＝20mm)。取一组试样在压力机或锤上进行镦粗，分别依次镦粗到预定的变形程度，第一个出现表面裂纹
金属塑性变形与断裂集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
金属材料塑性变形与断裂的关系 摘要：金属的断裂是指金属材料在变形超过其塑性极限而呈现完全分开的状态。材料受力时，原子相对位置发生了改变，当局部变形量超过一定限度时，原于间结合力遭受破坏，使其出现了裂纹，裂纹经过扩展而使金属断开。任何断裂都是由裂纹形成和裂纹扩展两个过程组成的，而裂纹形成则是塑性变形的结果。金属塑性的好坏表明了它抑制断裂能力的高低。 关键词：塑性变形解理断裂准解理断裂沿晶断裂冷脆疲劳应力腐蚀 氢脆高温断裂 一、解理断裂与塑变的关系 解理断裂在主应力作用下，材料由于原子键的破断而产生的沿着某一晶面的快速破断过程。解理断裂的的产生条件是位错滑移必须遇到阻力，且位错滑移聚集到一定程度。断裂面沿一定的晶面发生，这个平面叫做解理面。解理台阶是沿两个高度不同的平行解理面上扩展的解理裂纹相交时形成的。形成过程有两种方式：通过解理裂纹与螺型位错相交形成；通过二次解理或撕裂形成。 第一种，当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个台阶，裂纹继续向前扩展，与许多螺型位错相交便形成众多台阶，他们沿裂纹前端滑动而相互交汇，同号台阶相互汇合长大，异号台阶相互抵消，当汇合台阶足够大的时候便在电镜下观察为河流状花样。
第二种，二次解理是指在解理裂纹扩展的两个互相平行解理面间距较小时产生的，但若解理裂纹的上下两个面间距远大于一个原子间距时，两解理裂纹之间的金属会产生较大的塑性变形，结果由于塑性撕裂而形成台阶，称为撕裂棱晶界。舌状花样是由于解理裂纹沿孪晶界扩散留下的舌头状凹坑或凸台。 从宏观上看，解理断裂没有塑性变形，但从微观上看解理裂纹是以塑性变形为先导的，尽管变形量很小。解理断裂是塑性变形严重受阻，应力集中非常严重的一种断裂。 二、准解理断裂与塑变的关系 准解理断裂介于解理断裂和韧窝断裂之间，它是两种机制的混合。产生原因： （1）、从材料方面考虑，必为淬火加低温回火的组织，回火温度低，易产生此类断裂。 （2）、构件的工作温度与钢材的脆性转折温度基本相同。 （3）、构件的薄弱环节处处于平面应变状态。 （4）、材料的尺寸比较粗大。 （5）、回火马氏体组织的缺陷，如碳化物在回火时的定向析出。 准解理断裂往往开始是因为碳化物，析出物或者夹杂物在外力作用下产生裂纹，然后沿某一晶面解理扩展，之后以塑性变形方式撕裂，其断裂面上显现有较大的塑性变形，特征是断口上存在由于几个地方的小裂纹分别扩展相遇发生塑性撕裂而形成的撕裂岭。准解理断裂面不是一
第四章塑性变形（含答案） 一、填空题（在空白处填上正确的内容） 1、晶体中能够产生滑移的晶面与晶向分别称为________和________，若晶体中这种晶面与晶向越多，则金属的塑性变形能力越________。 答案：滑移面、滑移方向、好（强） 2、金属的再结晶温度不仅与金属本身的________有关，还与变形度有关，这种变形度越大，则再结晶温度越________。 答案：熔点、低 3、晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象称为________。答案：滑移 4、由于________和________的影响，多晶体有比单晶体更高的塑性变形抗力。 答案：晶界、晶粒位向（晶粒取向各异） 5、生产中消除加工硬化的方法是________。 答案：再结晶退火 6、在生产实践中，经冷变形的金属进行再结晶退火后继续升高温度会发生________现象。答案：晶粒长大 7、金属塑性变形后其内部存在着残留内应力，其中________内应力是产生加工硬化的主要原因。 答案：第三类（超微观） 8、纯铜经几次冷拔后，若继续冷拔会容易断裂，为便于继续拉拔必须进行________。 答案：再结晶退火 9、金属热加工时产生的________现象随时被再结晶过程产生的软化所抵消，因而热加工带来的强化效果不显著。 答案：加工硬化 10、纯铜的熔点是1083℃，根据再结晶温度的计算方法，它的最低再结晶温度是________。答案： 269℃ 11、常温下，金属单晶体塑性变形方式有________和________两种。 答案：滑移、孪生 12、金属产生加工硬化后会使强度________，硬度________；塑性________，韧性________。答案：提高、提高、降低、降低 13、为了合理地利用纤维组织，正应力应________纤维方向，切应力应________纤维方向。答案：平行（于）、垂直（于） 14、金属单晶体塑性变形有________和________两种不同形式。 答案：滑移、孪生 15、经过塑性变形的金属，在随后的加热过程中，其组织、性能和内应力将发生一系列变化。大致可将这些变化分为________、________和________。 答案：回复、再结晶、晶粒长大 16、所谓冷加工是指金属在________以下进行的塑性变形。 答案：再结晶温度
《金属塑性变形理论》习题集 张贵杰编 河北联合大学 金属材料与加工工程系 2013年10月
前言 《金属塑性变形理论》是关于金属塑性加工学科的基础理论课，也是“金属材料工程”专业大学本科生的主干课程，同时也是报考材料科学与工程专业方向硕士研究生的必考科目。 《金属塑性变形理论》总学时为72，内容上分为两部分，即“金属塑性加工力学”（40学时）和“塑性加工金属学”（32学时）。 为使学生能够学好本课，以奠定扎实的理论基础，提高分析问题和解决问题的能力，编者集20余年的教学经验特编制本习题集，一方面作为学生在学习本课程时的辅导材料，供课下消化课堂内容时使用，另一方面也可供任课教师在授课时参考，此外对报考研究生的学生还具有指导复习的作用。 本“习题集”在编写时，充分考虑了学科内容的系统性、学生学习的连贯性以及与教材顺序的一致性。该“习题集”中具有前后关联的一个个题目，带有由浅入深的启发性，能够引导学生将所学的知识不断深化。教师也可根据教学进程从中选题，作为课外作业指导学生进行练习。所有这些都会有助于学生理解和消化课堂上所学习的内容，从而提高课下的学习效率。 编者 2013年10月
第一部分 金属塑性加工力学 第一章 应力状态分析 1． 金属塑性加工中的外力有哪几种？其意义如何？ 2． 为什么应力分量的表达需用双下标？每个下标都表示何物理意义？ 3． 已知应力状态如图1-1所示，写出应力分量，并以张量形式表示。 4． 已知应力状态的六个分量7-=x σ，4-=xy τ，0=y σ，4=yz τ， 8-=zx τ，15-=z σ(MPa)，画出应力状态图，写出应力张量。 5． 作出单向拉伸、单向压缩、三向等值压缩、平面应力、平面应变、 纯剪切应力状态的应力Mehr 圆。 6． 已知应力状态如图1-2所示，当斜面法线方向与三个坐标轴夹角余 弦31 ===n m l 时，求该斜面上的全应力S 、全应力在坐标轴上的 分量x S 、y S 、z S 及斜面上的法线应力n σ和切应力n τ。 图 1-1 ?? ?? ? ??------ =1548404847σT x y z 图 1-2 x 10
金属塑性变形原理 1、变形和应力 1．1塑性变形与弹性变形 金属晶格在受力时发生歪扭或拉长，当外力未超过原子之间的结合力时，去掉外力之后晶格便会由变形的状态恢复到原始状态，也就是说，未超过金属本身弹性极限的变形叫金属的弹性变形。多晶体发生弹性变形时，各个晶粒的受力状态是不均匀的。 当加在晶体上的外力超过其弹性极限时，去掉外力之后歪扭的晶格和破碎的晶体不能恢复到原始状态，这种永久变形叫金属的塑性变形。金属发生塑性变形必然引起金属晶体组织结构的破坏，使晶格发生歪扭和紊乱，使晶粒破碎并且使晶粒形状发生变化，一般晶粒沿着受力方向被拉长或压缩。 1．2应力和应力集中 塑性变形时，作用于金属上的外力有作用力和反作用力。由于这两种外力的作用，在金属内部将产生与外力大小相平衡的内力。单位面积上的这种内力称为应力，以σ表示。 σ=P/S 式中σ——物体产生的应力，MPa： Ｐ——作用于物体的外力，N； Ｓ——承受外力作用的物体面积，mm2。 当金属内部存在应力，其表面又有尖角、尖缺口、结疤、折叠、划伤、裂纹等缺陷存在时，应力将在这些缺陷处集中分布，使这些缺陷部位的实际应力比正常应力高数倍。这种现象叫做应力集中。 金属内部的气泡、缩孔、裂纹、夹杂物及残余应力等对应力的反应与物体的表面缺陷相同，在应力作用下，也会发生应力集中。 应力集中在很大程度上提高了金属的变形抗力，降低了金属的塑性，金属的破坏往往最先从应力集中的地方开始。 2、塑性变形基本定律 2．1体积不变定律 钢锭在头几道轧制中因其缩孔、疏松、气泡、裂纹等缺陷受压缩而致密，体积有所减少，此后各轧制道次的金属体积就不再发生变化。这种轧制前后体积不变的客观事实叫做体积不变定律。它是计算轧制变形前后的轧件尺寸的基本依据。 H、B、L——轧制前轧件的高、宽、长；h、b、l——轧制后轧件的高、宽、长。根据体积不变定律，轧件轧制前后体积相等，即 HBL=hbl 2．2最小阻力定律 钢在塑性变形时，金属沿着变形抵抗力最小的方向流动，这就叫做最小阻力定律。根据这个定律，在自由变形的情况下，金属的流动总是取最短的路线，因为最短的路线抵抗变形的阻力最小，这个最短的路线，即是从该动点到断面周界的垂线。
第五章金属及合金的塑性变形与断裂一名词解释 固溶强化，应变时效，孪生，临界分切应力，变形织构 固溶强化：固溶体中的溶质原子溶入基体金属后使合金变形抗力提高，应力－应变曲线升高，塑性下降的现象； 应变时效：具有屈服现象的金属材料在受到拉伸等变形发生屈服后，在室温停留或低温加热后重新拉伸又出现屈服效应的情况； 孪生：金属塑性变形的重要方式。晶体在切应力作用下一部分晶体沿着一定的晶面（孪晶面）和一定的晶向（孪生方向）相对于另外一部分晶体作均匀的切变，使相邻两部分的晶体取向不同，以孪晶面为对称面形成镜像对称，孪晶面的两边的晶体部分称为孪晶。形成孪晶的过程称为孪生； 临界分切应力：金属晶体在变形中受到外力使某个滑移系启动发生滑移的最小
分切应力； 变形织构：多晶体中位向不同的晶粒经过塑性变形后晶粒取向变成大体一致，形成晶粒的择优取向，择优取向后的晶体结构称为变形织构，织构在变形中产生，称为变形织构。 二填空题 1．从刃型位错的结构模型分析，滑移的 移面为{111}，滑移系方向为<110>，构成12 个滑移系。P166. 3. 加工硬化现象是指随变形度的增 大，金属强度和硬度显著 提高而塑性和韧性显著下降的现象 ，加工硬化的结果，使金属对塑性变形的抗力增大，造成加工硬化的
根本原因是位错密度提高，变形抗 力增大。 4．影响多晶体塑性变形的两个主要因素是晶界、晶格位向差。 5．金属塑性变形的基本方式是滑移和孪生，冷变形后金属的 强度增大，塑性降低。6．常温下使用的金属材料以细小晶粒为好，而高温下使用的金属材 料以粗一些晶粒为好。对于在高温下工作的金属材料，晶粒应粗一些。因为在高温下原子沿晶界 的扩散比晶内快，晶界对变形的阻 力大为减弱而致 7．内应力可分为宏观内应力、微观内应力、点阵畸变三种。 三判断题 1．晶体滑移所需的临界分切应力实测值比理论值小得多。（√） 2 在体心立方晶格中，滑移面为｛111｝×6，滑移方向为〈110〉×2，所以其滑
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： 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。 ，则单元内任一点外的应变可表示为
塑性变形对金属组织和性能的影响 1. 塑性变形对金属组织结构的影响 （1）晶粒发生变形金属发生塑性变形后,晶粒沿形变方向被拉长或压扁。当变形量很大时, 晶粒变成细条状(拉伸时), 金属中的夹杂物也被拉长, 形成纤维组织。 变形前后晶粒形状变化示意图 （2）亚结构形成金属经大的塑性变形时, 由于位错的密度增大和发生交互作用, 大量位错堆积在局部地区, 并相互缠结, 形成不均匀的分布, 使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块, 而在晶粒内产生亚晶粒。 金属经变形后的亚结构 （3）形变织构产生金属塑性变形到很大程度(70%以上)时, 由于晶粒发生转动, 使各晶粒的位向趋近于一致, 形成特殊的择优取向, 这种有序化的结构叫做形变织构。形变织构一般分两种：一种是各晶粒的一定晶向平行于拉拔方向, 称为丝织构, 例如低碳钢经高度冷拔后, 其<100>平行于拔丝方向; 另
一种是各晶粒的一定晶面和晶向平行于轧制方向, 称为板织构, 低碳钢的板织构为{001}<110>。 形变织构示意图 2. 塑性变形对金属性能的影响 （1）形变强化金属发生塑性变形, 随变形度的增大, 金属的强度和硬度显著提高, 塑性和韧性明显下降。这种现象称为加工硬化, 也叫形变强化。 产生加工硬化的原因是：金属发生塑性变形时, 位错密度增加, 位错间的交互作用增强, 相互缠结, 造成位错运动阻力的增大, 引起塑性变形抗力提高。另一方面由于晶粒破碎细化, 使强度得以提高。在生产中可通过冷轧、冷拔提高钢板或钢丝的强度。 （2）产生各向异性由于纤维组织和形变织构的形成, 使金属的性能产生各向异性。如沿纤维方向的强度和塑性明显高于垂直方向的。用有织构的板材冲制筒形零件时, 即由于在不同方向上塑性差别很大, 零件的边缘出现“制耳”。在某些情况下, 织构的各向异性也有好处。制造变压器铁芯的硅钢片, 因沿[100]方向最易磁化, 采用这种织构可使铁损大大减小, 因而变压器的效率大大提高。
二、金属的塑性变形 材料受力后要发生变形，变形可分为三个阶段：弹性变形；弹－塑性变形；断裂。外力较小时产生弹性变形，外力较大时产生塑性变形，而当外力过大时就会发生断裂。在整个变形过程中，对材料组织、性能影响最大的是弹－塑性阶段的塑性变形部分。如：锻造、轧制、拉拔、挤压、冲压等生产上的许多加工方法，都要求使金属产生变形，一方面获得所要求的形状及尺寸，另一方面可引起金属内部组织和结构的变化，从而获得所要求的性能。因此研究塑性变形特征与组织结构之间相互关系的规律性，具有重要的理论和实际意义。 弹性变形(Elastic Deformation) 1.1 弹性变形特征(Character of Elastic Deformation) 1．变形是可逆的； 2．应力与应变保持单值线性函数关系，符合Hooke定律：σ＝Eε，τ＝Gγ，G＝E/2(1-ν) 3．弹性变形量随材料的不同而异。 1.2 弹性的不完整性(Imperfection of Elastane) 工程上应用的材料为多晶体，内部存在各种类型的缺陷，弹性变形时，可能出现加载线与卸载线不重合、应变的发展跟不上应力的变化等现象，称为弹性的不完整性，包括包申格效应、弹性后效、弹性滞后等。 1．包申格效应(Bauschinger effect) 现象：下图为退火轧制黄铜在不同载荷条件下弹性极限的变化情况。 曲线A：初次拉伸曲线，σe＝240Pa 曲线B：初次压缩曲线，σe＝178Pa 曲线C：B再压缩曲线，σe↑，σe＝278Pa 曲线D：第二次拉伸曲线，σe↓，σe＝85Pa 可见：B、C为同向加载，σe↑；C、D为反向加载，σe↓。 定义：材料经预先加载产生少量塑性变形,然后同向加载则σe升高，反向加载则σe降低的现象，称为包申格效应。对承受应变疲劳的工件是很重要的。 2．弹性后效(Anelasticity) 理想晶体(Perfect crystals)：
金属材料塑性变形与断裂的关系 摘要：金属的断裂是指金属材料在变形超过其塑性极限而呈现完全分开的状态。材料受力时，原子相对位置发生了改变，当局部变形量超过一定限度时，原于间结合力遭受破坏，使其出现了裂纹，裂纹经过扩展而使金属断开。任何断裂都是由裂纹形成和裂纹扩展两个过程组成的，而裂纹形成则是塑性变形的结果。金属塑性的好坏表明了它抑制断裂能力的高低。 关键词：塑性变形解理断裂准解理断裂沿晶断裂冷脆疲劳应力腐蚀 氢脆高温断裂 一、解理断裂与塑变的关系 解理断裂在主应力作用下，材料由于原子键的破断而产生的沿着某一晶面的快速破断过程。解理断裂的的产生条件是位错滑移必须遇到阻力，且位错滑移聚集到一定程度。断裂面沿一定的晶面发生，这个平面叫做解理面。解理台阶是沿两个高度不同的平行解理面上扩展的解理裂纹相交时形成的。形成过程有两种方式：通过解理裂纹与螺型位错相交形成；通过二次解理或撕裂形成。 第一种，当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个台阶，裂纹继续向前扩展，与许多螺型位错相交便形成众多台阶，他们沿裂纹前端滑动而相互交汇，同号台阶相互汇合长大，异号台阶相互抵消，当汇合台阶足够大的时候便在电镜下观察为河流状花样。 第二种，二次解理是指在解理裂纹扩展的两个互相平行解理面间距较小时产生的，但若解理裂纹的上下两个面间距远大于一个原子间距时，两解理裂纹之间的金属会产生较大的塑性变形，结果由于塑性撕裂而形成台阶，称为撕裂棱晶界。舌状花样是由于解理裂纹沿孪晶界扩散留下的舌头状凹坑或凸台。 从宏观上看，解理断裂没有塑性变形，但从微观上看解理裂纹是以塑性变形为先导的，尽管变形量很小。解理断裂是塑性变形严重受阻，应力集中非常严重的一种断裂。 二、准解理断裂与塑变的关系 准解理断裂介于解理断裂和韧窝断裂之间，它是两种机制的混合。产生原因：
金属的塑性变形抗力 摘要：塑性加工时，使金属发生塑性变形的外力，称为变形力。金属抵抗变形之力，称为变形抗力。变形抗力和变形力数值相等，方向相反，一般用平均单位面积变形力表示其大小。当压缩变形时，变形抗力即是作用于施压工具表面的单位面积压力，故亦称单位流动压力。 关键字：塑性 变形抗力 1、金属塑性的概念 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 2、塑性和柔软性 应当指出，不能把塑性和柔软性混淆起来。不能认为金属比较软，在塑性加工过程中就不易破裂。柔软性反映金属的软硬程度，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。 3、塑性指标 表示金属与合金塑性变形性能的主要指标有： （1）拉伸试验时的延伸率（δ）与断面收缩率（ψ）。 （2）冲击试验时的冲击韧性αk 。 （3）扭转试验的扭转周数n 。 （4）锻造及轧制时刚出现裂纹瞬间的相对压下量。 （5）深冲试验时的压进深度，损坏前的弯折次数。 4、一些因素对塑性的影响规律 A 化学成分的影响 （1）碳 %L L l -=δ%00F F F -=ψ
随着含碳量的增加，渗碳体的数量也增加，塑性的降低 （2）磷 磷一般说来是钢中有害杂质，磷能溶于铁素体中，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，故称为冷脆。 （3）硫 硫是钢中有害杂质，它在钢中几乎不溶解，而与铁形成FeS，FeS与Fe的共晶体其熔点很低，呈网状分布于晶界上。当钢在800～1200℃范围内进行塑性加工时，由于晶界处的硫化铁共晶体塑性低或发生熔化而导致加工件开裂，这种现象称为热脆（或红脆）。另外，硫化物夹杂促使钢中带状组织形成，恶化冷轧板的深冲性能，降低钢的塑性。 （4）氮 590℃时，氮在铁素体中的溶解度最大，约为0.42％；但在室温时则降至0.01％以下。若将含氮量较高的钢自高温较快地冷却时，会使铁素体中的氮过饱和，并在室温或稍高温度下，氮将逐渐以Fe4N形式析出，造成钢的强度、硬度提高，塑性、韧性大大降低，使钢变脆，这种现象称为时效脆性。 （5）氢 对于某些含氢量较多的钢种（即每１００克钢中含氢达２毫升时就能降低钢的塑性），热加工后又较快冷却，会使从固溶体析出的氢原子来不及向钢表面扩散，而集中在晶界、缺陷和显微空隙等处而形成氢分子（在室温下原子氢变为分子氢，这些分子氢不能扩散）并产生相当大的应力。在组织应力、温度应力和氢析出所造成的内应力的共同作用下会出现微细裂纹，即所谓白点，该现象在中合金钢中尤为严重。 （6）铜 实践表明，钢中含铜量达到0.15％～0.30％时，钢表面会在热加工中龟裂。 （7）硅 含硅量在0.5％以上时，由于加强了形成铁素体的趋势，对塑性产生不良影响。在硅钢中，当含硅量大于2.0％时，使钢的塑性降低。当含硅量达到4.5％
金属塑性变形对组织和性能的影响 多晶体金属经塑性变形后，除了在晶粒内出现滑移带和孪晶等组织特征外，还具有以下组织结构的变化： ①形成纤维组织，塑性变形后，晶粒沿变形方向逐渐伸长，变形量越大，晶粒伸长的程度也越大。当变形量很大时，晶粒呈现出一片如纤维状的条纹，称为纤维组织．当金属中有杂质存在时，杂质也沿变形方向拉长为细带状（塑性杂质）或粉碎成链状（脆性杂质）． ②形变亚结构的形成及细化． ●形变亚结构的形成机理：在切应力作用下，位错源所产生的大量位错沿滑移 面运动时，将遇到各种阻碍位错运动的障碍物，如晶界、亚晶界、第二相颗粒及割阶等，造成位错缠结．这样，金属中便出现了由高密度的缠结位错分隔开的位错密度较低的区域，即形变亚结构。 ●亚结构的细化，形变亚结构的边界是严重晶格畸变区，堆积大量位错，而内 部的晶格则相对完整，仅有稀疏的位错网络，这种亚结构也称为胞状亚结构或形变胞．（内部完整，外部包满位错） ③产生变形织构，与单晶体一样，多晶体在塑性变形时也伴随着晶体的转动过程，故
当变形量很大时，多晶体中原为任意取向的各个晶粒会逐渐调整其取向而趋于一致，这种现象称为晶粒的择优取向，这种由于金属塑性变形使晶粒具有择优取向的组织叫做形变织构。同种材料随着加工方式的不同，可能出现不同类型的织构： ●丝织构：在拉拔时形成，其特征是各晶粒的某一晶向与拉拔方向平行或接近平 行。 ●板织构：在轧制时形成，其特征是各晶粒的某一晶面与平行于轧制平面，而某 一晶向平行于轧制方向。性能特点：显示出各向异性。 塑性变形对金属性能的影响 金属产生加工硬化（也称形变强化） 在塑性变形过程中，随着金属内部组织的变化，金属的力学性能也将产生明显的变化，即随着变形程度的增加，金属的强度、硬度增加，而塑性、韧性下降，这一现象即为加工硬化或形变硬化。 加工硬化的原因：与位错的交互作用有关。随着塑性变形的进行，位错密度不断增大，位错运动时的相互交割加剧，产生固定割阶、位错缠结等障碍，使位错运动的阻力增大．引起形变抗力的增加，金属的强度提高．加工硬化的是强化金属材料的方法之一。对于用热处理方法不能强化的材料来说，用加工硬化方法提高其强度就显得更为重要加工硬化的不利影响：随着变形度的提高，金属变形抗力增加，继续变形困难，因此需要退火热处理消除加工硬化效应，以避免金属变形时开裂。 另外，随着变形度的增大，电阻不断下降。金属的电阻与晶体中点缺陷的密度有关。随着变形度的增大，金属的密度、热导率略有下降；磁导率、磁饱和度下降，但磁滞和矫顽力增加。随着变形度的增大，由于点缺陷密度的升高，金属的内能提高，使其化学活性提高，腐蚀尤其应力腐蚀倾向显著增加。此外，塑性变形后，由于金属中的晶体缺陷（位错及空位）增加，使扩散激活能减少，扩散速度增加。 残余应力 金属在塑性变形过程中，外力所作的功大部分转化为热能，但尚有一部分（约占总变形功的10％）保留在金属内部，形成残余内应力和点阵畸变。有以下分类： 宏观内应力（第一类内应力）由于金属工件或材料各部分的不均匀变形所引起的，它是整个物体范围内处于平衡的力，当除去它的一部分后，这种力的平衡就遭到破坏，
《金属塑性成形原理》习题（2）答案 一、填空题 1. 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＝。 2. 塑性是指：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。 3. 金属单晶体变形的两种主要方式有：滑移和孪生。 4. 等效应力表达式：。 5.一点的代数值最大的 __ 主应力 __ 的指向称为第一主方向，由第一主方向顺时针转所得滑移线即为线。 6. 平面变形问题中与变形平面垂直方向的应力σ z = 。 7．塑性成形中的三种摩擦状态分别是：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦。8．对数应变的特点是具有真实性、可靠性和可加性。 9．就大多数金属而言，其总的趋势是，随着温度的升高，塑性提高。 10．钢冷挤压前，需要对坯料表面进行磷化皂化润滑处理。 11．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。 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．韧性金属材料屈服时，密席斯（Mises）准则较符合实际的。 14．硫元素的存在使得碳钢易于产生热脆。 15．塑性变形时不产生硬化的材料叫做理想塑性材料。 16．应力状态中的压应力，能充分发挥材料的塑性。 17．平面应变时，其平均正应力σm 等于中间主应力σ2。 18．钢材中磷使钢的强度、硬度提高，塑性、韧性降低。
19．材料经过连续两次拉伸变形，第一次的真实应变为ε 1＝０.1，第二次的真实应变为ε 2 ＝０.25，则总 的真实应变ε＝0.35 。 20．塑性指标的常用测量方法拉伸试验法与压缩试验法。 21．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。 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，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； 2．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； 3．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； 4．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； 5．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； 6．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； 7．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； 8．平面应变时，其平均正应力σｍB中间主应力σ２。 Ａ、大于；Ｂ、等于；Ｃ、小于； 9．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； 10．多晶体经过塑性变形后各晶粒沿变形方向显著伸长的现象称为A。 Ａ、纤维组织；Ｂ、变形织构；Ｃ、流线； 三、判断题 1．按密席斯屈服准则所得到的最大摩擦系数μ=0.5。（×） 2．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。（×）
金属塑性变形对微观结构和力学性能的影响 金属塑性变形定义 (plastic deformation of metals )金属零件在外力作用下产生不可恢复的永久变形。 单晶体产生塑性变形的原因是原子的滑移错位。多晶体（实际使用的金属大多是多晶体）的塑性变形中，除了各晶粒内部的变形（晶内变形）外，各晶粒之间也存着变形（称为晶间变形）。多晶体的塑性变形是晶内变形和晶内变形的总和。 人类很早就利用塑性变形进行金属材料的加工成形，但只是在一百多年以前才开始建立塑性变形理论。1864～1868年，法国人特雷斯卡（）在一系列论文中提出产生塑性变形的最大切应力条件。1911年德国卡门（ Karman）在三向流体静压力的条件下，对大理石和砂石进行了轴向抗压试验；1914年德国人伯克尔ker)对铸锌作了同样的试验。他们的试验结果表明：固体的塑性变形能力(即塑性指标)不仅取决于它的内部条件（如成分、组织）,而且同外部条件(如应力状态条件)有关。1913年德国冯·米泽斯 Kises)提出产生塑性变形的形变能条件；1926年德国人洛德、1931年英国人泰勒和奎尼分别用不同的试验方法证实了上述结论。 金属晶体塑性的研究开始于金属单晶的制造和 X射线衍射的运用。早期的研究成果包括在英国伊拉姆年)、德国施密特(1935年)、美国巴雷特年)等人的著作中。主要研究了金属晶体内塑性变形的主要形式──滑移以及孪晶变形。以后的工作是运用晶体缺陷理论和高放大倍数的观测方法研究塑性变形的机理。 塑性变形微观结构变化 图 1塑性变形中产生的滑移
塑性变形中最基本的微观变化是位错滑移和滑移带的产生。分为单滑移，双滑移，多滑移等。另外，还有孪生等现象的产生。 图 2 % Si-Fe单晶体中的平直滑移带 多晶金属在塑性变形过程中，仍然保持着连续性。即每个晶粒的变形都要受到相邻晶粒的制约，并与相邻晶粒的变形相协调。 晶粒越细，屈服强度越高 金属塑性变形的力学性能影响 钢经形变处理后，形变奥氏体中的位错密度大为增加，可 形变量愈大，位错密度愈高，金属的抗断强度也随之增高。随着形变程度增加不但位错密度增加而且位错排列方式也会发生变化由于变 形温度下，原子有一定的可动性，位错运动也较容易进行，因此在形变过程中及形变后停留时将出现多边化亚结构及位错胞状结构。当亚晶之间的取向差达到几度时，就可象晶界一样，起到阻碍裂纹扩展的作用，由霍尔一派奇公式，晶粒越小则金属强度越大。 由于亚结构的出现，相变时马氏体成核、长大过程均受到亚晶界的影响，生长的马氏体片尺寸d减小，从而使相界增加，材料强度提高。 由于形变奥氏体内位错密度增加，亚结构细化，从而为碳化物析出提供了处所，为碳的扩散开辟了通道，有利于碳化物弥散析出，起到了弥散硬化的作用，其强化效果与析出粒子间距成反比: 综上所述，形变处理的强化效果是位错强化、细晶强化、弥散硬化和相变强化的 综合表现。 超塑性变形对金属力学性能的影响 材料在外力的作用下，产生变形，而外力过大会产生大 素性变形，而这样的变形对材料的性能产生了巨大的影响， 为了更加准确的研究材料的性能，将材料表面细化至纳米化 或超细晶化。 强塑性变形金属表面纳米化
金属塑性变形抗力计算的意义及方法 摘要：变形抗力作为材料的一种特性，反映了热变形过程中显微组织变化情况，因此，如果金属塑性变形中的变形抗力能够准确地测量出来，那么伴随变形过程的显微组织变化，就能够通过变形抗力的变化而预报出来。从而能够在变形后不进行性能测试的情况下，预测工件的力学性能。本文着重介绍金属塑性变形抗力及其计算的意义及方法。 关键词：塑性变形抗力；变形抗力；计算方法；意义 金属材料的变形抗力是指金属在一定的变形条件下进行塑性变形时，在单位横截面积上抵抗此变形的能力。变形抗力是表征金属和合金压力加工性能的一个基本量。变形抗力的研究起步很早，由于实验条件有限，20世纪40年代以前属于研究的萌芽阶段，20世纪40年代以后随着热模拟技术的应用对变形抗力的研究才有了很大的进步。 1 变形抗力的测定方法 简单应力状态下，应力状态在变形物体内均匀分布 1.1 拉伸试验法： /pl P F ε= ()0ln /l l ε= 1.2 压缩试验法： /pc P F ε= ()0ln /h h ε= 1.3 扭转试验法： 圆柱体试样4032M r d τπ=? 空心管试样02M F d τ=平 2 影响变形抗力的主要因素 2.1金属的化学成分及组织对塑性变形抗力的影响 2.1.1化学成分对塑性变形抗力的影响 对于各种纯金属，原子间结合力大的，滑移阻力大，变形抗力也大。 同一种金属，纯度愈高，变形抗力愈小。合金元素的存在及其在基体中存在的形式对变形抗力有显著影响。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，使变形抗力增加。
2.1.2组织对塑性变形抗力的影响 1）基体金属原子间结合力大，变形抗力大。单相组织合金含量越高，S σ越大。原因：晶格畸变。单相组织变形抗力大于多相组织。硬而脆第二相在基体相晶粒内呈颗粒状弥散质点均匀分布，则S σ高。 2）第二相越细、分布越均匀、数量越多，则S σ越高。质点阻碍滑移。 3）晶粒直径越大，变形抗力越大。 4）夹杂物的存在：变形抗力越大。合金变形抗力大于纯金属。 2.2应力状态对塑性变形抗力的影响 挤压变形抗力大于轧制变形抗力；孔型中轧制变形抗力大于平辊轧制变形抗力；模锻变形抗力大于平锤头锻造变形抗力；压应力状态越强，变形抗力越大。挤压下的变形抗力大于拉拔变形抗力。金属的变形抗力在很大程度上取决于静水压力。静水压力从0增加到5000MPa 时，变形抗力可增加一倍。静水压力有明显影响的情况：1）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。2）金属合金的流变行为与粘-塑性体行为相一致。（在一定温度-速度条件下，特别是在温度接近熔点且变形速度不大时）。 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，既提高金属塑性，又提高变形抗力。金属越倾向于脆性状态，静水压力的影响越显著；静水压力可使金属内的空位数减少，使塑性变形困难。变形速度大时影响大；空位数多时影响大。 2.3温度对塑性变形抗力的影响 温度升高，变形抗力降低的原因主要有软化效应、某种物理-化学转变的发生及其它塑性变形机构的参与 1) 软化效应：发生了回复和再结晶 从绝对零度到熔点M T 可分为三个温度区间：完全硬化区间：0～0。3M T 、部分软化区间：0.3M T ～0.7M T 、完全软化区间：0.7M T ～1.0M T 、回复温度：（0.25～0.3）M T 、再结晶温度：> 0.4M T 。温度越高、变形速度越小，软化程度越大。 2) 某种物理-化学转变的发生 在某些情况下，由于某种物理-化学转变的发生，即使温度大大超过0。3TM 的相应温度，金属也会发生硬化现象，且此硬化现象可以稳定保留下来。 3) 其它塑性变形机构的参与 温度升高，原子动能大，结合力弱，临界切应力低，滑移系增加，由于晶粒
第五章 金属的塑性与变形抗力 1、金属塑性的概念 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 2、塑性和柔软性 应当指出，不能把塑性和柔软性混淆起来。不能认为金属比较软，在塑性加工过程中就不易破裂。柔软性反映金属的软硬程度，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。 3、塑性指标 表示金属与合金塑性变形性能的主要指标有： （1）拉伸试验时的延伸率（δ）与断面收缩率（ψ）。 （2）冲击试验时的冲击韧性αk 。 （3）扭转试验的扭转周数n 。 （4）锻造及轧制时刚出现裂纹瞬间的相对压下量。 （5）深冲试验时的压进深度，损坏前的弯折次数。 4、一些因素对塑性的影响规律 A 化学成分的影响 （1）碳 随着含碳量的增加，渗碳体的数量也增加，塑性的降低 （2）磷 磷一般说来是钢中有害杂质，磷能溶于铁素体中，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，故称为冷脆。 （3）硫 硫是钢中有害杂质，它在钢中几乎不溶解，而与铁形成FeS ，FeS 与Fe 的共晶体其熔点很低，呈网状分布于晶界上。当钢在800～1200℃范围内进行塑性加工时，由于晶界处的硫化铁共晶体塑性低或发生熔化而导致加工件开裂，这种现象称为热脆（或红脆）。另外，硫化物夹杂促使钢中带状组织形成，恶化冷%L L l -=δ%00F F F -=ψ
轧板的深冲性能，降低钢的塑性。 （4）氮 590℃时，氮在铁素体中的溶解度最大，约为0.42％；但在室温时则降至0.01％以下。若将含氮量较高的钢自高温较快地冷却时，会使铁素体中的氮过饱和，并在室温或稍高温度下，氮将逐渐以Fe4N形式析出，造成钢的强度、硬度提高，塑性、韧性大大降低，使钢变脆，这种现象称为时效脆性。 （5）氢 对于某些含氢量较多的钢种（即每１００克钢中含氢达２毫升时就能降低钢的塑性），热加工后又较快冷却，会使从固溶体析出的氢原子来不及向钢表面扩散，而集中在晶界、缺陷和显微空隙等处而形成氢分子（在室温下原子氢变为分子氢，这些分子氢不能扩散）并产生相当大的应力。在组织应力、温度应力和氢析出所造成的内应力的共同作用下会出现微细裂纹，即所谓白点，该现象在中合金钢中尤为严重。 （6）铜 实践表明，钢中含铜量达到0.15％～0.30％时，钢表面会在热加工中龟裂。（7）硅 含硅量在0.5％以上时，由于加强了形成铁素体的趋势，对塑性产生不良影响。在硅钢中，当含硅量大于2.0％时，使钢的塑性降低。当含硅量达到4.5％时，在冷状态下钢已变的很脆，如果加热到100℃左右，塑性就有显著改善。一般冷轧硅钢片的含硅量都限定在3.5%左右。 （8）铝 铝对钢及低合金钢的塑性起有害作用。这可能是由于在晶界处形成氮化铝所致。铝作为合金元素加入钢中是为了得到特殊性能。含铝量较高的铬铝合金，在冷状态下塑性较低。 B 组织的影响 （1）单相组织（纯金属或固溶体）比多相组织塑性好 （2）晶粒细化有利于提高金属的塑性 （3）化合物杂质呈球状分布对塑性较好；呈片状、网状分布在晶界上时，使金属的塑性下降。 （4）经过热加工后的金属比铸态金属的塑性高。 C 变形温度对不同的钢种塑性的影响 （1）温度对合金钢塑性的影响