金属塑性变形加工中你必须了解的那些知识要点
塑性变形是金属材料加工过程中最重要的问题。这里面涉及一些很基础的概念，包括: 弹性变形、塑性变形、滑移、位错、剪切带、绝热剪切带等。对这些概念的理解和认知有利于理清金属塑性加工过程中一些现象的科学本质。小编整理了一些与金属塑性加工有关的知识，欢迎大家阅读和讨论，并欢迎您在文章后面留言。
金属的变形通常有两类，即块体加工和板材加工。在块
体加工过程中，整个块体都会发生塑性变形。在板材成型加工过程中，只有局部发生塑性变形，非常典型的现象就是板材的厚度减薄。金属变形加工
金属的变形包括：弹性变形和塑性变形。当载荷卸掉以后，弹性变形会回复。塑性变形是在外力作用下，金属发生的永久变形，这种变形是不可回复的。一般来说，当外加载荷超过材料的弹性极限并超过屈服点以后，金属就会发生塑性变形。在这个过程中所输入的能量就会被金属屈服过程中位错的滑移和孪生所消耗。轴向拉伸时的工程应力-应变曲线塑性变形通常以滑移的方式发生，滑移通常沿着晶体中
的原子密排面开动，因为在原子的密排面上开动滑移所需要的能量最小。位错在晶粒中滑移一直到滑移出晶粒才会结束。于是，就在晶体的表面产生台阶，这种台阶就叫滑移带。在
就爱你剪切应力作用下产生的滑移带称为剪切滑移带，简称剪切带[Shear bands]。金属中的晶粒形貌金属晶粒中的位错形貌滑移带模型
滑移会连续发生，每次只产生一个台阶，所以晶体结构会一直保持不变。对于大多数金属来说，其密排面就是（111）晶面。因此，滑移带通常在与主应力呈45度角方向产生。金属中的剪切带
在孪生情况下，晶格结构会发生变化。孪生是一种晶体结构的扭折，在孪晶界两侧创造晶体结构的镜像。在孪生的过程中，原子只移动一个原子间距的几分之一的距离。不过，由于涉及许多原子的同时转动。晶格的宏观变化可以看到，有时甚至可以听到声音。这里需要注意，在孪晶界两侧晶体的取向是不同的，但在滑移带两侧，晶体的取向相同。金属中的孪晶形貌
在金属板的冲压过程中，零件是通过对坯料的拉伸成型的。在成型过程中坯料被固定在一个特定的位置。因此，相对于锻造，冲压是通过拉伸实现的，而不是压缩实现的。
高压扭转加工示意图ECAP加工示意图
严重塑性变形(SPD)是一种加工纳米结构金属的方法。它是创造块体纳米材料的一种很吸引人的方法，因为它不涉及使用纳米粉末。通过SPD处理以后，材料的力学性能也会有显著提升。在SPD加工过程中，材料会经历一个极高的
塑性应变，会导致大量的剪切变形。随着应变的增加，原来的粗晶粒会变得越来越小。这一结果会导致形成大量的纳米晶粒，同时晶粒的取向差也变大。这些亚微米尺寸的晶粒取向差变大以后，块体的力学性能以及磁性性能都会得到改善。ECAP加工后的金属微观组织结构
等通道角挤压[ECAP]是SPD的一种。它是一种结构，由于两个圆形通道构成，金属通道设备的压头挤压出去，引入较大的剪切变形。经过一次ECAP以后，金属样品的直径不变，所以可以对一个金属样品进行多次ECAP加工，经过多道次加工以后，晶粒会变得更加等轴和更加均匀，材料的强度和韧性都会极大的提升。每一次ECAP都会向金属材料内部引入较大的塑性变形。
有一种很特殊的变形，就是金属在高应变速率条件下的
变形，如爆炸。这种变形的过程中在金属内部会留下一些特殊的结构，称为绝热剪切局部化[Adiabatic shear localization]。局部剪切通常发生在金属内部一个较薄的区域内，它很重要，因为它通常是金属发生失效的前兆。在多数情况下，局部剪切与结构的局部软化有关。这种软化通常与热或几何原因有关。在几何软化过程中，晶体的结构通常自己转向容易滑移的方向。绝热剪切带形貌
与热有关的软化，主要是因为局部温度的增加导致局部剪切。在极端的情况下，当应变速率极高时，局部产生的热量
无法从塑性变形区逃逸，这种剪切带就称为绝热剪切带[Adiabatic shear bands]。绝热剪切带是高速变形的一种重要特征，可以通过微观组织结构的特征进行鉴定。精彩文章：机加工表面强化技术的前世今生[第一辑百年历程]
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名师整理精华知识点 名词解释 塑性成型：金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并获得一定力学性能的加工方法 加工硬化：略 动态回复：在热塑性变形过程中发生的回复 动态再结晶：在热塑性变形过程中发生的结晶 超塑性变形：一定的化学成分、特定的显微组织及转变能力、特定的变形温度和变形速率等，则金属会表现出异乎寻常的高塑性状态 塑性：金属在外力作用下，能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。 屈服准则（塑性条件）：在一定的变形条件下，只有当各应力分量之间符合一定关系时，指点才开始进入塑性状态，这种关系成为屈服准则。 塑性指标：为衡量金属材料塑性的好坏，需要有一种数量上的指标。 晶粒度：表示金属材料晶粒大小的程度，由单位面积所包含晶粒个数来衡量，或晶粒平均直径大小。填空 1、塑性成形的特点（或大题？） 1组织性能好（成形过程中，内部组织发生显著变化）2材料利用率高（金属成形是靠金属在塑性状态下的体积转移来实现的，不切削，废料少，流线合理）3尺寸精度高（可达到无切削或少切屑的要求）4生产效率高适于大批量生产 失稳——压缩失稳和拉伸失稳 按照成形特点分为1块料成形（一次加工、轧制、挤压、拉拔、二次加工、自由锻、模锻2板料成形多晶体塑性变形——晶内变形（滑移，孪生）和晶界变形 超塑性的种类——细晶超塑性、相变超塑性 冷塑性变形组织变化——1晶粒形状的变化2晶粒内产生亚结构3晶粒位向改变 固溶强化、柯氏气团、吕德斯带（当金属变形量恰好处在屈服延伸范围时，金属表面会出现粗超不平、变形不均匀的痕迹，称为吕德斯带） 金属的化学成分对钢的影响（C略、P冷脆、S热脆、N兰脆、H白点氢脆、O塑性下降热脆）；组织的影响——单相比多相塑性好、细晶比粗晶好、铸造组织由于有粗大的柱状晶粒和偏析、夹杂、气泡、疏松等缺陷、塑性降低。 摩擦分类——干摩擦、边界摩擦、流体摩擦 摩擦机理——表面凹凸学说、分子吸附学说、粘着理论 库伦摩擦条件T=up 常摩擦力条件 t=mK 塑性成形润滑——1、特种流体润滑法2、表面磷化-皂化处理3、表面镀软金属 常见缺陷——毛细裂纹、结疤、折叠、非金属夹杂、碳化物偏析、异金属杂物、白点、缩口残余 影响晶粒大小的主要因素——加热温度、变形程度、机械阻碍物 常用润滑剂——液体润滑剂、固体润滑剂（干性固体润滑剂、软化型固体润滑剂） 问答题 1、提高金属塑性的基本途径 1、提高材料成分和组织的均匀性 2、合理选择变形温度和应变速率 3、选择三向压缩性较强的变形方式 4、减小变形的不均匀性 2、塑性成形中的摩擦特点 1、伴随有变形金属的塑性流动 2、接触面上压强高 3、实际接触面积大 4、不断有新的摩擦面产生 5、常在高温下产生摩擦 3、塑性成形中对润滑剂的要求 1、应有良好的耐压性能 2、应有良好的耐热性能 3、应有冷却模具的作用 4、应无腐蚀作用 5、应无毒 6、应使用方便、清理方便 4、防止产生裂纹的原则措施 1、增加静水压力 2、选择和控制适合的变形温度和变形速度 3、采用中间退火，以便消除变形过程中产生的硬化、变形不均匀、残余应力等。 4、提高原材料的质量 5、细化晶粒的主要途径 1、在原材料冶炼时加入一些合金元素及最终采用铝、钛等作为脱氧剂 2、采用适当的变形程度和变形温度 3、采用锻后正火或退火等相变重结晶的方法 6、真实应力-应变的简化形式及其近似数学表达式1、幂指数硬化曲线Y=B?n 2、有初始屈服应力的刚塑性硬化曲线Y=σs+B1?m 3、有初始屈服应力的刚塑性硬化直线Y=σs+B2?4、无加工硬化的水平直线Y=σs 7、为什么晶粒越细小，强度和塑性韧性都增加？晶粒细化时，晶内空位数目与位错数目都减少，位错与空位、位错间的交互作用几率减小，位错易于运动，即塑性好。位错数目少，塞积位错数目少，使应力集中降低。晶粒细化使晶界总面积增加，致使裂纹扩展的阻力增加，推迟了裂纹的萌生，增加了断裂应变。晶粒细小，裂纹穿过晶界进入相邻晶粒并改变方向的频率增加，消耗的能量增加，韧性增加。另外晶界总面积增加可以降低晶界上的杂质浓度，减轻沿晶脆性断裂倾向。 8、变形温度对金属塑性的影响 总趋势：随着温度的升高，塑性增加，但是这种增加并非简单的线性上升；在加热过程的某些温度区间，往往由于相态或晶粒边界状态的变化而出现脆性区，使金属的塑性降低。在一般情况下，温度由绝对零度上升到熔点时，可能出现几个脆性区，包括低温的、中温的、和高温的脆性区。 9、动态回复、为什么说是热塑性变形的主要软化机制？ 动态回复是指在热塑性变形过程中发生的回复，2，动态回复，主要是通过位错的攀移，交滑移等，来实现的，对于铝镁合金、铁素体钢等，由于它们层错能高，变形时扩展位错宽度窄，集束容易，位错的攀移和交滑移容易进行，位错容易在滑移面间转动，而使异号位错相互抵消，结果使位错密度下降，畸变能降低，不足以达到动态再结晶所需的能量水平。因此这类金属在热塑性变形过程中，即使变形程度很大，变形温度远高于再结晶温度，也只会发生动态回复，而不发生动态再结晶。 10、什么是动态再结晶，其主要影响因素？（自己总结吧，课本太乱） 动态再结晶：在热塑性变形过程中发生的结晶。与金属的位错能高地有关，与晶界迁移的难易有关 ，金属越纯，发生动态再结晶的能力越强。
第五章《金属及合金的塑性变形》复习题 一、名词解释： 1.滑移、临界分切应力、取向因子、滑移系统、多滑移和交滑移、孪生、软取 向和硬取向、几何软化和几何硬化、弗兰克-瑞德位错源、细晶强化、霍尔佩奇（Hall-Petch）经验公式、加工硬化、纤维组织、形变织构。 二、填空题： 1．一个与其上的一个组成一个。 2．加工硬化现象是指，。3．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，。 4．金属塑性变形是的结果，滑移是的结果。所以，金属塑性变形的实质是。一切阻碍位错运动的因素都能提高金属的。5．金属塑性变形的基本方式是和。 6．单晶体拉伸时，滑移面和滑移方向逐渐趋于平行于方向；压缩时，滑移面逐渐趋于与压力轴线方向。 7．多晶体的塑性变形过程比单晶体更为复杂，其两个主要因素是和。 三、判断题： 1．金属结晶后，晶粒越粗大，其力学性能越好。（） 2．在体心立方晶格中，滑移面为｛110｝×6，而滑移方向为〈111〉×2，所以滑移系为12。（） 3．滑移变形不会引起金属晶体结构的变化。（） 4．因为BCC晶格与FCC晶格具有相同数量的滑移系，所以两种晶体的塑性变
形能力完全相同。（） 5．孪生变形所需要的切应力要比滑移变形时所需的小得多。（） 四、选择题： 1．多晶体金属的晶粒越细小，则其:（） a．强度越高、塑性越好；b．强度越低、塑性越差； c．强度越高、但塑性变差；d．强度越低、但塑性较好。 2．能使单晶体产生塑性变形的应力为：（） a．正应力；b．切应力；c．复合应力。 3．面心立方晶格的晶体在受力时的滑移方向：（） a．〈111〉；b．〈110〉；c．〈100〉。 4．体心立方与面心立方晶格具有相同数量的滑移系，但其塑性变形能力是不同的，其原因是面心立方晶格的滑移方向较体心立方晶格的滑移方向：（）a．少；b．多；c．相等。 5．加工硬化使：（） a．强度增大，塑性降低；b．强度增大，塑性增大； c．强度减小，塑性增大；d．强度减小，塑性降低。 五、问答题： 1．晶粒大小对金属力学性能有何影响？常用的细化晶粒的方法有哪些？ 回答要点：晶粒越细小，金属的强度、硬度越高，塑性、韧性就越好。 细化晶粒的方法：1）增加过冷度；2）变质处理；3）附加振动。 2．晶格结构分别为密排六方、体心立方、面心立方的Zn、α-Fe、Cu的塑性在通常情况下不同，说明谁好谁差并解释产生的主要原因。 回答要点：Zn为密排六方晶格，α-Fe为体心立方晶格，Cu 为面心立方晶格，所以Zn的塑性最差，α-Fe其次，Cu的塑性最好。因为密排六方晶格的滑移系最少，而体心立方晶格与面心立方晶格虽然滑移系相同，但前者的滑移方
材料成型技术基础复习提纲整理
第一章绪论 1、现代制造过程的分类（质量增加、质量不变、质量减少）。 2、那几种机械制造过程属于质量增加（不变、减少）过程。 （1)质量不变的基本过程主要包括加热、熔化、凝固、铸造、锻压（弹性变形、塑性变形、塑性流动）、浇灌、运输等。 （2）质量减少过程材料的4种基本去除方法：切削过程；磨料切割、喷液切割、热力切割与激光切割、化学腐蚀等；超声波加工、电火花加工和电解加工；落料、冲孔、剪切等金属成形过程。 （3）材料经过渗碳、渗氮、氰化处理、气相沉积、喷涂、电镀、刷镀等表面处理及快速原型制造方法属于质量增加过程。 第二章液态金属材料铸造成形技术过程 1、液态金属冲型能力和流动性的定义及其衡量方法 液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态金属充填铸型的能力，简称液态金属的充型能力。 液态金属的充型能力通常用铸件的最小壁厚来表示。 液态金属自身的流动能力称为“流动性”。液态金属流动性用浇注流动性试样的方法来衡量。在生产和科学研究中应用最多的是螺旋形试样。 2、影响液态金属冲型能力的因素（金属性质、铸型性质、浇注条件、铸件结构）
（1）金属的流动性：流动性好的液态金属，充型能力强，易于充满薄而复杂的型腔，有利于金属液中气体、杂质的上浮并排除，有利于对铸件凝固时的收缩进行补缩。 流动性不好的液态金属，充型能力弱，铸件易产生浇不足、冷隔、气孔、夹杂、缩孔、热裂等缺陷。 （2）铸型性质：铸型的蓄热系数b(表示铸型从其中的金属液吸取并储存在本身中热量的能力)愈大，铸型的激冷能力就愈强，金属液于其中保持液态的时间就愈短，充型能力下降。 （3）浇注条件：浇注温度对液态金属的充型能力有决定性的影响。浇注温度越高，充型能力越好。在一定温度范围内，充型能力随浇注温度的提高而直线上升，超过某界限后，由于吸气，氧化严重，充型能力的提高幅度减小。 液态金属在流动方向上所受压力(充型压头)越大，充型能力就越好。但金属液的静压头过大或充型速度过高时，不仅发生喷射和飞溅现象，使金属氧化和产生”铁豆”缺陷，而且型腔中气体来不及排出，反压力增加，造成“浇不足”或“冷隔”缺陷。 浇注系统结构越复杂，流动阻力越大，液态金属充型能力越低。 （4）铸件结构：衡量铸件结构的因素是铸件的折算厚度R(R＝铸件体积/铸件散热表面积＝V／S)和复杂程度，它们决定着铸型型腔的结构特点。 R大的铸件，则充型能力较高。R越小，则充型能力较弱。 铸件结构复杂，厚薄部分过渡面多，则型腔结构复杂，流动阻力大，充型能力弱。 铸件壁厚相同时，铸型中的垂直壁比水平壁更容易充满。
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
第五章 金属及合金的塑性变形 一、教学目的 1 阐明金属塑性变形的主要特点及本质； 2 指出塑性变形对金属组织和性能的影响； 3 揭示加工硬化的本质与意义。 二、 教学内容 （1）拉伸曲线及其所反映的常规机械性能指标； （2）塑性变形的宏观变形规律与微观机制； （3）加工硬化的本质及实际意义； （4）塑性变形对金属与合金组织、性能的影响： （5）金属材料的强化机制。 三、 重点与难点 重点： （1）塑性变形的宏观变形规律与微观机制 （2）晶体缺陷对塑性变形的影响； （3）金属塑性变形后的组织与性能； （4）加工硬化的本质及实际意义，残余应力； 难点： （1）塑性变形的位错机制 （2）形变织构与纤维组织的差别 §5-1 金属的变形特性 一、应力-应变曲线 拉伸曲线：表示金属在拉伸时伸长量与外力的关系曲线。 应力-应变曲线：为了对不同长短、粗细的试样进行比较，将拉伸曲线中的纵、横坐标分别改为应力（σ=P/A0）和应变（ε=（l-l0）/l0），即为应力-应变曲线。
由于拉伸时，横截面积每时每刻都在改变，而计算应力是一直用原始横截面积A 0，故所得应力不是真实应力，因此也称为名义应力-应变曲线。 二、真应力-应变曲线 当拉伸一个l 0长的均匀圆柱体时，其真应变εT 应按每一瞬时的长度（l 1，l 2，l 3，…）计算： 022*******ln )(0l l l dl l l l l l l l l l l l T ==+?+?+=∑∫?L ε （1） 该式表明，采用真应变时，总应变与逐步递增的应变之和相等，但按工程应变计算时，两者并不相等。例如：两试样一次拉伸l 0→l 2或分两次拉伸l 0→l 1→l 2，若按真应变计算，存在： 02 1201ln ln ln l l l l l l =+ 若按工程应变计算，则： 002112001l l l l l l l l l ?≠?+? 在拉伸试样出现颈缩之前，真应变εT 与工程应变ε之间有以下关系： 1,10000+=?=?=εεl l l l l l l 则Q )1ln(ln 0+==∴εεl l T （2） 此外，真应力σT 的计算定义为： A P T =σ （3） 同样，计算真应力时，由于有：A 0l 0=A l =常数，故： )1(0000+====εσσl l A P A A A P A P T （4） 二、弹性变形与弹性模量 在应力-应变曲线的起始弹性变形阶段，应力与应变呈线性关系，且具有可逆性，即遵循虎克定律。 在拉伸条件下，弹性范围内的真应力与真应变关系为σT =C εT ，其中比例常数C 为拉伸曲线的起始斜率，称为弹性模量，它反映材料抵抗弹性变形的能力。由于工程应力-应变曲线与真应力-应变曲线在弹性区基本一致，故习惯上用σ=E ε表示，而切变条件下，该关系为：τ=G γ。其中，E 和G 分别为正弹性模量和切变弹性模量，两者关系为： )1(2ν+=E G （5） 式中，ν为泊松比，表示单轴拉伸时横向缩短与纵向伸长的比值，一般金属多在0.30~0.35之间。 当晶体发生弹性变形时，外力所做的功W 相当于应力-应变曲线的弹性直线
塑性变形：材料在一定外力作用下，利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能的加工方法。塑性：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。 滑移：晶体在力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于晶体的另一部分发生相对移动或切变。 滑移面：滑移中，晶体沿着相对滑动的晶面。滑移方向：滑移中，晶体沿着相对滑动的晶向。孪生：晶体在切应力作用下，晶体一部分沿着一定的晶面和一定的晶向发生均匀切变。 张量：由若干个当坐标改变时，满足转换关系的分量所组成的集合。 晶粒度：金属材料晶粒大小的程度。 变形织构：在塑性变形时，当变形量很大，多晶体中原为任意取向的各个晶粒，会逐渐调整其取向而彼此趋于一致。这种由于塑性变形的结果而使晶粒具有择优取向的组织。 动态再结晶：在热塑性变形过程中发生的再结晶。 主应力：切应力为0的微分面上的正应力。 主方向：主应力方向，主平面法线方向。 主应力空间：由三个主方向组成的空间 主切应力：切应力达到极值的平面上作用得切应力。 主切应力平面：切应力达到极值的平面。 主平面:应力空间中，可以找到三个互相垂直的面，其上均只有正应力，无切应力，此面就称为主平面。 平面应力状态：变形体内与某方向轴垂直的平面上无应力存在，并所有应力分量与该方向轴无关的应力状态。 平面应变状态：物体内所有质点都只在同一个坐平面内发生变形，而该平面的法线方向没有变形的变形状态。 理想刚塑性材料：研究塑性变形时，既不考虑弹性变形，又不考虑变形过程中的加工硬化的材料。 理想弹塑性材料：塑性变形时，需考虑塑性变形之前的弹性变形，而不考虑硬化的材料。 弹塑性硬化材料：塑性变形时，既要考虑塑性变形前的弹性变形，又要考虑加工硬化的材料。刚塑性硬化材料：研究塑性变形时，不考虑塑性变形之前的弹性变形，需考虑变形过程中的加工硬化的材料。 屈服轨迹：两相应力状态下屈服准则的表达式在主应力坐标平面上的几何图形，一条封闭的曲线。 屈服表面：屈服准则的数学表达式在主应力空间中的几何图形是一个封闭的空间曲面称为屈服表面。 应变增量：以物体在变形过程中某瞬时的形状尺寸为原始状态，在此基础上发生的无限小应变。全量应变：反映张量在某一变形过程或变形过程中的某个阶段结束时的应变。 比例加载：在加载过程中，所有的外力一开始就按同一比例加载。 干摩擦：当变形金属与工具之间的接触表面上不存在任何外来的介质，即直接接触时所产生的摩擦。 流体摩擦：当变形金属与工具表面之间的润滑剂层较厚，两者表面完全被润滑剂隔开，这种状态下的摩擦称为。 磷化：塑性成形时润滑前在坯料表面上用化学方法制成一层磷酸盐或草酸盐薄膜，呈多孔吸附润滑剂。
塑性铰
钢结构中的塑性铰及其应用综述 姓名：严小伟 学号：15121116 北京交通大学 2020年7月
钢结构中的塑性铰及其应用综述摘要:结构构件在地震作用下产生塑性变形，在塑性铰形成的过程中能吸取大量的能量。在设计中恰到好处地设计塑性铰形成的位里并加以应用，可有效降低震害，不至于出现迅速倒塌的后果。 关键字：塑性铰理论；塑性变形；破坏机制 1.引言地震是一种具有突发性和毁灭性的自然灾害，它对当今人类社会的危害主要体现在两个方面:一是地震引起建筑物的破坏或倒塌将会导致严重的人身伤亡和财产损失，二是地震及其地震引起的水灾、火灾等次生灾害将破坏人类社会赖以生存的自然环境，造成严重的经济损失，产生巨大的社会影响。我国地处世界上两个最活跃的地震带上，是世界上的多地震国家之一，强烈地震给我国人民带来的灾难尤为严重。从历史上来看，我国的地震灾害面积己达到我国的国土面积的一半以上，尤其在近几年地震活动相当频繁。因为很多特大地震给人类带来了巨大的经济损失，一些特大地震己给人类社会带来了不可估量的经济损失，这就使得我们要对深入研究土木工程结构的抗震设计理论和应用方法进行深入的研究。不同阶段，客观因素和人类的认识水平是不一样的，这就形成了不同的抗震设计思想和方法。通过工程技术措施，保证建筑物和工程设施的抗震安全，是减轻地震灾害的有效手段，作为抗震灾害的重要环节，结构抗震设计理论的不断完善是世界各国重点研究的课题之一。结构在塑性变形中形成的塑性铰在抗震中能发挥重要作用，塑性铰能否在罕遇地震中出现，对结构安全和生命财产的安危是至关重要的。所以，很有必要对其进行研究和探讨，并应充分利用塑性铰来消耗地震的能量，提高结构的抗震性能，降低地震灾害。
第二节金属切削加工的基础知识 教学目标： 1.熟悉切削加工的概念、分类、特点及应用。 2.理解切削运动的概念及其分类。 3.掌握切削用量的概念及其应用。 教学重点：切削运动的概念及其应用。 教学难点：切削用量的选择方法及依据。 教学过程： 一、复习与导入 上节课我们学习了金属材料，介绍了碳素钢、合金钢等材料，不同金属材料的性能差别很大；那么这些金属如何进行加工呢？围绕着这个问题，这节课我们来学习金属切削加工的基础知识。 二、新课讲授 1.切削加工概述 金属切削加工就是利用刀具和工件之间的相对（切削）运动，从毛坯或半 成品上切去多余的金属材料，从而获得具有一定加工质量的零件的过程。 （1）切削加工的分类 金属切削加工方式很多，一般可分为车削加工、铣削加工、钻削加工、镗 削加工、刨削加工、磨削加工、齿轮加工及钳工等。 （2）切削加工的特点及应用 工件精度高、生产率高及适应性好，凡是要求具有一定几何尺寸精度和表 面粗糙度的零件，通常都采用切削加工方法来完成。 2.切削运动和切削用量 （1）切削运动 切削加工时,为了获得各种形状的零件,刀具与工件必须具有一定的相对运动, 1
2 即切削运动，切削运动按其所起的作用可分为主运动和进给运动 。 ① 主运动 由机床或人力提供的运动，它是刀具与工件之间产生主要的相对运动。在切 削运动中，主运动的速度最高，消耗功率最大。如车削时，主运动是工件的回转 运动，如下图所示。 车削运动和工件上的表面 ② 进给运动 使被切金属层不断地投入切削的运动称为进给运动，是刀具与工件间产生的 附加相对运动。如车削外圆时，进给运动是刀具的纵向运动；车削端面时，进给 运动是刀具的横向运动。 主运动的运动形式可以是旋转运动，也可以是直线运动；主运动可以由工件 完成，也可以由刀具完成；主运动和进给运动可以同时进行，也可以间歇进行； 主运动通常只有一个，而进给运动可以有一个或几个。 （2）切削用量 切削用量是用来表示切削加工中主运动和进给运动参数的数量。切削用 量包括切削速度、进给量、背吃刀量三个要素。 ① 切削速度v c 在切削加工时，切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度， 它表示在单位时间内工件和刀具沿主运动方向相对移动的距离,单位为m/min 或 m/s 。 主运动为旋转运动时,切削速度v c 计算公式为: )/min /(1000s m m n d v c 或??=π
《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
金属塑性成形原理复习指南 第一章绪论 1、基本概念 塑性:在外力作用下材料发生永久性变形，并保持其完整性的能力。 塑性变形:作用在物体上的外力取消后，物体的变形不能完全恢复而产生的永久变形成为塑性变形。 塑性成型:材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并获得一定的力学性能的加工方法。 2、塑性成形的特点 1）其组织、性能都能得到改善和提高。 2）材料利用率高。 3）用塑性成形方法得到的工件可以达到较高的精度。 4）塑性成形方法具有很高的生产率。 3、塑性成形的典型工艺 一次成形（轧制、拉拔、挤压） 体积成形 塑性成型 分离成形（落料、冲孔） 板料成形 变形成形（拉深、翻边、张形） 第二章金属塑性成形的物理基础 1、冷塑性成形 晶内：滑移和孪晶（滑移为主）滑移性能（面心>体心>密排六方） 晶间：转动和滑动 滑移的方向：原子密度最大的方向。 塑性变形的特点： ① 各晶粒变形的不同时性； ② 各晶粒变形的相互协调性； ③ 晶粒与晶粒之间和晶粒内部与晶界附近区域之间变形的不均匀性。 合金使塑性下降。 2、热塑性成形 软化方式可分为以下几种：动态回复，动态再结晶，静态回复，静态再结晶等。 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。 3、金属的塑性 金属塑性表示方法：延伸率、断面收缩率、最大压缩率、扭转角（或扭转数） 塑性指标实验：拉伸试验、镦粗试验、扭转试验、杯突试验。 非金属的影响：P冷脆性 S、O 热脆性 N 蓝脆性 H 氢脆 应力状态的影响：三相应力状态塑性好。 超塑性工艺方法：细晶超塑性、相变超塑性 第三章金属塑性成形的力学基础 第一节应力分析 1、塑性力学基本假设：连续性假设、匀质性假设、各向同性假设、初应力为零、体积力为零、体积不变假设。
金属加工《金属切削基础知识》练习题 一.判断题(本大题共33小题) 1.金属切削加工是用切削刀具将坯料或工件上多余材料切除，以获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的方法。（） 2.主运动是切下切屑所需要的最基本的运动。任何切削过程，通常只有一个主运动，最多不超过两个主运动。（） 3.钻削加工时，钻头旋转是主运动，钻头的轴向移动是进给运动。（） 4.进给运动可以有一个或几个，运动形式有平移的、旋转的，有连续的、间歇的。（） 5.从几何学角度看，各种形状机械零件的表面都是由圆柱面、圆锥面、平面和各种成形面组成。（） 6.切削加工时，主运动通常是速度较低，消耗功率较小的运动。（） 7.切削速度是指切削加工时，刀具切削刃选定点相对工件主运动的瞬时速度。车削加工的主运动为旋转运动，切削速度为最大线速度。（） 8.车削时，工件每转一转刀具沿进给方向移动的距离为切削速度。（） 9.车削时，待加工表面与已加工表面的垂直距离称为进给量。（） 10.切削加工时，切削热传入刀具使刀头温度升高，刀头温度称为切削温度。（） 11.刀具两次刃磨之间实际切削的时间称为刀具寿命。（） 12.有经验的操作者常根据切削过程中切屑变色发毛、切削力突然增大、振动与噪声以及表面粗糙度值显著增大等异常现象，来判断刀具是否已磨钝。（） 13.对低碳钢进行退火，对高碳钢进行正火，可改善切削加工性。（） 14.硫、硅、铅、铝元素能改善切削加工性，常用来制造易切削钢。（） 15.当切削余量太大时,可分几次切削,第一次进给应尽量将背吃刀量取小些。（） 16.车削加工时形成待加工表面、已加工表面、未加工表面三种表面。（） 17.车削加工时，切削用量三个基本参数是切削速度、进给量和背吃刀量。（） 18.金属切削时，刀具与工件之间的相对运动包括主运动和进给运动。（） 19.车刀切削部分三面是指前刀面、后刀面和副刀面。（） 20.常用的刀具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料等。（） 21.切削过程中的物理现象包括切削力、切削热、切削变形和积屑瘤等。（） 22.金属切削过程中的各种物理现象是由于金属变形和摩擦引起的。（） 23.根据切削材料和切削条件不同，常见的切屑种类有带状切屑、节状切屑、崩碎切屑三种。（） 24.切削过程中所消耗的功绝大部分转变为热，称为切削热。切削热通过切屑、工件、刀具以及机床传散。（） 25.切削过程中，刀具两次刃磨之间实际切削的时间，称为刀具耐用度。（） 26.刀具耐用度与刀具重磨次数的乘积称为刀具寿命。（） 27.V T称为一定刀具耐用度下的切削速度，材料的切削加工性越好，则V T越低。（） 28.在钢中添加适量的硫、铅等元素，可减小切削力、易断屑，提高刀具的耐用度和工件的表面质量。（） 29.切削用量选得越大，生产效率越高。（） 30.从提高生产率或降低成本的观点看，刀具耐用度越高越好。（） 31.粗加工时允许产生一些积屑瘤，精加工时应避免产生积屑瘤。（） 32.车削加工时，工件的旋转运动是主运动，车刀的纵向、横向移动为进给运动。（） 33.为确定车刀切削部分空间位置，设想三个辅助平面，通过切削刃上选定点，垂直于切削速度方向的平面，称为基面。（） 二.单选题(本大题共25小题) 1.成形面是以曲线为母线、以圆或（）为运动轨迹所形成的表面。 A、椭圆 B、折线 C、直线 2.车削时，车刀的纵向或横向移动是（）。 A、主运动 B、进给运动 3.车刀切削部分由三面、两刃、一尖组成。两刃是指副切削刃、（）。 A、前切削刃 B、后切削刃 C、主切削刃 4.车削中设想的三个辅助平面，即主切削平面、基面、正交平面是相互（）。 A、垂直的 B、平行的 C、倾斜的 5.当切削速度确定后，增大进给量会使切削力增大，表面粗糙度Ra值（）。 A、变小 B、变大 C、不变6.车刀上过切削刃选定点垂直于假定的主运动方向的辅助平面是（）。 A、主切削平面 B、正交平面 C、基面 7.以车刀为例，刀具上切屑流过的表面称为（）。 A、前刀面 B、主后面 C、副后面 8.主切削刃与基面间的夹角称为（）。 A、前角 B、后角 C、主偏角 D、刃倾角 9.主后面与主切削平面的夹角称为后角，粗中工时后角一般取6o～8o；精加工时后角可取（）。 A、12o～14o B、10o～12o C、8o～10o D、6o～8o E、4o～6o 10.强力切削时，外圆车刀的主偏角选用（）。 A、45o B、55o C、65o D、75o E、85o 11.机械制造中应用最广的刀具材料是高速钢和（）。 A、合金工具钢 B、硬质合金 C、陶瓷 12.刀具材料要求有高的硬度，通常要求硬度在（）以上。 A、50 HRC B、60 HRC C、70HRC 13.高速钢的热硬性可达（）。 A、500～550℃ B、550～600℃ C、600～650℃ D、650～700℃ 14.热硬性可达1300℃的刀具材料是（）。 A、硬质合金 B、陶瓷 C、立方碳化硼 D、人造金刚石 15.切削力是设计、计算机床动力，夹具、刀具强度等的依据，其大小约占总切削力的（）以上。 A、60% B、70% C、80% D、90% 16.硬质合金车刀耐用度大致为（）。 A、60～90 min B、90～180 min C、180～360 min D、360～720 min 17.切削用量对切削温度的影响中，影响最大的是（）。 A、切削速度 B、进给量 C、背吃刀量 18.工件材料的强度和硬度越高，切削力就（）。 A、越大 B、越小 C、一般不变 19.当刀具前角增大时，切屑容易从前刀面流出，且变形小，因此（）。 A、增大切削力 B、降低切削力 C、切削力不变 20.合理选择切削液，可减小刀具的塑性变形和刀具与工件间摩擦，使切削力（）。 A、增大 B、减小 C、不变 21.当工件的强度、硬度、塑性越好时，刀具寿命（）。 A、越高 B、越低 C、不变 22.衡量材料最常用的切削加工性指标是相对加工性（）。 A、一定刀具耐用度下的切削速度 B、切削力的大小 C、已加工表面质量 D、切屑控制或断屑的难易 23.相对加工性K T是衡量材料切削加工性的常用的指标，当材料加工性比45钢好时，K T（）。 A、>1 B、=1 C、<1 24.刃倾角一般在（）选取。 A、-10o～-5o B、-5o～+10o C、+10o～+20o 25.精加工时，刃倾角常取（）。 A、正值，切屑引向待加工表面一侧 B、负值，切屑推向已加工表面 C、零，切屑沿垂直于主切削刃方向流出
技师学院 机械安装与维修系金属切削刀具基本知识郝赫（编）
金属切削刀具基本知识 1 金属切削的基本要素 1.1 机械制造过程概述 机器是由零件、组件、部件等组成的，一台机器的制造过程包含了从零件、部件加工到整机装配的全过程，这一过程可以用图1所示的系统图来表示。 首先，从图中可以看出机器中的组成单元是一个个的零件，它们都是由毛坯经过相应的机械加工工艺过程变为合格零件的，在这一过程中要根据零件的设计信息制订每一个零件的适当加工方法，加工成在形状、尺寸、表面质量等各方面都符合加工使用要求的合格零件。 其次，要根据机器的结构和技术要求，把某些零件装配成部件，部件是由若干组件、套件和零件在一个基准零件上装配而成的，部件在整个机器中能完成一定的、完整的功能，这种把零件和组件、套件装配成部件的过程称为部装过程。部装过程是依据部件装配工艺，应用相应的装配工具和技术完成的，部件装配的质量直接影响整个机器的性能和质量。 最后，在一个基准零部件上把各个部件、零件装配成一个完整的机器，我们把零件和部件装配成最终机械产品的过程称为总装过程，总装过程是依据总装工艺文件进行的，在产品总装后，还要经过检测、试车、喷漆、包装等一系列辅助过程最终形成合格的产品，如一辆汽车就是经过这样的机械制造过程而生产出来的。 图1 机械制造过程的构成
1.2机械加工工艺系统 从机械制造的整个过程来看，机器的最基本组成单元为零件，也就是首先要制造出合格的零件，然后组装成部件，再由零、部件装配成机器，因此，制造出符合要求的各种零件是机械加工的主要目的，而机械加工中绝大部分材料是金属材料，故机械加工主要是对各种金属进行切削加工。 零件的表面通常是几种简单表面如平面、圆柱面、圆锥面、球面、成形表面等的组合，而零件的表面是通过各种切削加工方法得到的，其中在金属切削机床上利用工件和刀具彼此间协调的相对运动切除被加工零件多余的材料，获得在形状、尺寸和表面质量都符合要求的这种加工方法称为金属切削加工。 金属切削加工常作为零件的最终加工方法，它需要用金属切削刀具直接对零件进行加工，它们之间要有确定的相对运动和承受很大的切削力，通常需在金属切削机床上进行加工，零件和刀具需通过机床夹具和刀架与机床进行可靠的联接，带动它们做相对的运动，实现切削加工，这种由金属切削机床、刀具、夹具和工件构成的机械加工封闭系统称为机械加工工艺系统（如图2所示），其中金属切削机床是加工机械零件的工作机械，起支承和提供动力作用；刀具起直接对零件进行切削加工作用；机床夹具用来对零件定位和夹紧，使之有正确的加工位置。本章就围绕机械加工工艺系统四个组成部分进行分析，阐述机械零件加工的整个过程。 图2 机械加工工艺系统的构成 1.3主要切削加工工艺简介
第五章金属的塑性变形与再 结晶 目的：掌握金属在塑性变形后组织与性能的变化。 要求： 1、掌握塑性变形对金属组织和性能的影响； 2、了解冷变形金属在加热过程中的变化，掌握回复和 再结晶的概念及其应用； 3、明确金属冷加工和热加工的区别。 重点：塑性变形对金属组织和性能的影响、回复和再结晶的概念及其应用。 §5-1 金属的塑性变形 一、单晶体金属的塑性变形 1、单晶体金属的塑性变形只能在切应力作用下发 生； 2、单晶体金属的塑性变形在晶体原子最密排面上 沿最密排方向进行； 3、单晶体金属的塑性变形伴随着晶体的转动；
二、多晶体金属的塑性变形 1、多晶体金属的组织、结构特点对塑性变形的影响 1）各晶粒形状、大小不同，成分、性能不均匀，各相邻晶粒的晶格位向不同：塑性变形抗力增大；相互约束、 阻碍；应力、应变分布不均匀；相互协调、适应。 2）存在大量晶界，晶内与晶界性能不同，晶界易聚集杂质，晶格排列紊乱：晶格畸变增大，滑移位错运动阻 力增大，难以变形，塑性变形抗力增大。晶粒越细，
强度越高：晶界总面积增加，周围不同取向的晶粒数越多，塑性变形抗力越大；晶粒越细，塑性、韧性越好：晶粒越细，单位体积中的晶粒数越多，变形量分散到更多晶粒中进行，产生较均匀的变形，不致造成局部应力集中，引发裂纹的产生和扩展，断裂前可发生较大塑性变形量。 工业上，常用压力加工、热处理方法细化晶粒，提高性能。 2 、多晶体金属的塑性变形过程 多晶体金属中各晶粒的 晶格位向不同，所受分切应 力不同，塑性变形在不同晶 粒中逐批进行，是个不均匀 过程。 软位向：晶格位向与外力处于或接近45°角的晶粒所受分切应力最大，首先发生塑性变形。 硬位向：晶格位向与外力处于或接近平行或垂直的晶粒所受分切应力最小，难以进行塑性变形。 多晶体金属的塑性变形是一批一批晶粒逐步发生，由少数晶粒发生塑性变形逐渐趋于大量晶粒发生塑性变形，由不均匀变形逐渐趋于较均匀变形。 §5-2 塑性变形对组织和性能的影 响 一、塑性变形对组织的影响 1、 晶粒形状发生变化： 沿变形方向被拉长，形成纤维组织； 2、 晶粒内产生亚结构：
1、塑性的概念：在外力作用下使固体金属发生永久变形而不破坏其完整性的能力。 2、塑性加工的特点：组织、性能好；材料利用率高；尺寸精度高；生产效率高。 3、塑性成形的分类：按工艺方法→体积(块料)成形{锻造、轧制、挤压、拉拔等}，板料成形{弯曲、拉深、冲裁、剪切等}；按成形温度→热成形、温成形、冷成型。 4、多晶体的塑性变形包括晶内变形和晶间变形。晶内变形的主要方式为滑移和孪生，其中以滑移变形为主。 5、体心立方：α-Fe、Cr、W、V、Mo；面心立方：Al、Cu、Ag、Ni、γ-Fe；密排六方：Mg、Zn、Cd、α-Ti 6、滑移的特点：滑移系越多，金属变形协调性好，塑性高。滑移方向的作用大于滑移面的作用。 7、单位面积上的内力称为应力。 8、* 9、 10、当滑移面上的剪切应力达到某一个值时，晶体产生滑移，改应力值即为临界剪切应力值。 11、滑移方向上的切应力分量为：τ=σcosυcosλ。 12、位错理论是指：滑移过程不是所有原子沿着滑移面同时产生刚性滑动，而是在某些局部区域先产生滑移，并逐步扩大。 13、晶体的滑移的主要方式是位错的移动和增值。 14、晶间变形是微量且困难的，其主要方式是晶粒间的相互滑动和转动。 15、塑性变形的特点是：具有不同时性、不均匀性和相互协调性。 16、晶粒大小对金属塑性变形的影响：当晶粒越小时，金属变形抗力越大、塑性越好、表面质量越好。
17、？ 18、固溶体晶体中的异类原子（溶质原子）会阻碍位错的运动，从而对金属的塑性变形产生影响，表现为变形抗力和加工硬化率有所增加，塑性下降。这种现象称为固溶强化。 19、 20、当金属变形量恰好处在屈服延伸范围时，金属表面会出现粗糙不平、变形不均的痕迹，称为吕德斯带。为防止吕德斯带的产生，通常在薄板拉延前进行一道微量冷轧工序，使被溶质气团钉扎的错位大部分脱钉，再进行后续加工。 21、塑性变形对金属组织结构的影响：产生纤维组织、产生变形织构、产生亚结构。 22、当金属塑性变形程度增大时，金属的刚度及硬度升高，而塑性和韧性下降，这种现象称为加工硬化。 23、加工硬化可以改善一些冷加工工艺的工艺性、作为强化金属的手段，但是会降低金属塑性，使后续变形变得困难。加工硬化可以通过去应力退火得以消除。 24、金属热塑性变形的机理主要有：晶内滑移、晶内孪生(合称晶内变形)，晶界滑移和扩散蠕变。 25、热塑性变形对金属组织性能的影响：改善晶粒组织；锻合内部缺陷；破碎并改善碳化物和非金属夹杂物在钢中的分布；形成纤维组织；改善偏析。 26、' 27、金属超塑性成型的种类分为：细晶超塑性和相变超塑性。 28、金属超塑性成型的特点有：大伸长率；无颈缩；低流动应力，易于成形；变形过程中基本无加工硬化；具有极好的流动性和充填性。 29、 30、金属超塑性成型对金属微观组织的影响：几乎看不到位错；没有晶内滑移；不形成亚结构。 31、金属超塑性成型对金属力学性能的影响：不产生织构、没有各向异性；具有较高的抗应力腐蚀能力；变形后没有残余应力；存在加工软化现象。 32、金属的塑性指标主要有：拉伸试验；镦粗实验；扭转试验。 33、化学成分对金属塑性的影响：磷→冷脆；硫→热脆；氮→兰脆；氢→氢脆。 34、变形温度对金属塑性的影响：总的趋势是随着温度升高，塑性增加，但在某些温度区间内，由于相态或晶粒边界的变化而出现脆性区，使金属的塑性降低。 35、， 36、变形力学条件对金属塑性的影响：当静水压力越大，即在主应力状态下压应力个数越多、
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。