第三篇第一章金属的塑性变形

锻压生产方式示意图金属塑性变形的实质•单晶体塑性变形当金属受外力作用时，外力可分为正应力和切应力，正应力使金属产生弹性变形或破断。

OR金属塑性变形的实质•单晶体的滑移–实验表明，晶体只有在切应力的作用下才会发生塑性变形。

室温下，单晶体的塑性变形主要是通过滑移和孪生进行的。

滑移是指在切应力作用下，晶体的一部分相对于晶体的另一部分沿滑移面作整体滑动，图为单晶体在切应力作用下的滑移变形过程。

金属塑性变形的实质•位错运动引起塑性变形(实际的晶体结构)–单晶体的滑移是通过晶体内的位错运动来实现的，而不是沿滑移面所有的原子同时作刚性移动的结果，所以滑移所需要的切应力比理论值低很多。

因此，位错运动的结果，实现了整个晶体的塑性变形。

金属塑性变形的实质•多晶体的塑性变形(通常的金属)–多晶体的塑性变形是其单个晶粒塑性变形的综合。

其中每个晶粒的塑性变形，仍主要以滑移方式进行。

–由于构成多晶体的晶粒位向不同，还有晶界的阻碍，在其滑移、变形时，分先后次序逐批进行。

同时，还伴有晶间的滑移与转动。

F图3-3 多晶体塑性变形示意图塑性变形对金属组织和性能的影响冷加工纤维组织金属在外力作用下进行塑性变形时，金属内部的晶粒也由原来的等轴晶粒（见图a）变为沿加工方向拉长的晶粒，当变形度增加时，晶粒被显著拉长成纤维状，这种组织称为冷加工纤维组织(b) 。

(a)(b)塑性变形对金属组织和性能的影响利用金属的冷变形强化可提高金属的强度和硬度，这是工业生产中强化金属材料的一种重要手段。

但在压力加工生产中，冷变形强化给金属继续进行塑性变形带来困难，应加以消除。

在实际生产中，常采用加热的方法使金属发生再结晶，从而再次获得良好塑性。

这种工艺操作称为再结晶退火。

塑性变形对金属组织和性能的影响热变形加工可使金属中的气孔和疏松焊合，并可改善夹杂物、碳化物的形态、大小和分布，提高钢的强度、塑性及冲击韧度。

用温热变形得到的工件，其强度和尺寸精度比热变形高，而变形抗力比冷变形低。

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。

2、张量的性质1、存在不变量，张量的分量一定可以组成某些函数f(Tij),这些函数的值不随坐标而变。

2、2阶对称张量存在三个主轴和三个主值；张量角标不同的分量都为零时的坐标轴方向为主轴，三个角标相同的分量为值。

第1篇一、实验目的1. 了解金属塑性变形的基本原理和规律；2. 掌握金属塑性变形实验的基本操作方法；3. 分析塑性变形对金属组织和性能的影响；4. 探讨塑性变形过程中的再结晶现象。

二、实验原理金属塑性变形是指金属在受力作用下，发生永久变形的过程。

在塑性变形过程中，金属内部晶粒会发生位错运动、滑移、孪晶等变形机制，导致晶粒发生塑性变形。

塑性变形对金属的组织和性能有重要影响，如强度、硬度、韧性等。

再结晶是指塑性变形过程中，晶粒发生重新排列、晶界移动、位错密度降低等现象，从而恢复金属的原始性能。

三、实验材料与设备1. 实验材料：纯铜棒；2. 实验设备：万能材料试验机、光学显微镜、电子天平、加热炉、砂纸等。

四、实验步骤1. 将纯铜棒加工成直径为10mm、长度为100mm的圆柱形试样；2. 对试样进行表面处理，去除氧化层；3. 使用万能材料试验机对试样进行拉伸实验，记录拉伸过程中的应力、应变数据；4. 将拉伸后的试样进行磨光、抛光，观察其显微组织；5. 使用光学显微镜观察试样变形前后的晶粒、位错等特征；6. 记录实验数据，分析塑性变形对金属组织和性能的影响。

五、实验结果与分析1. 拉伸实验结果根据实验数据，绘制应力-应变曲线，如图1所示。

从图中可以看出，纯铜棒在拉伸过程中，应力与应变呈线性关系，当应力达到屈服极限后，进入塑性变形阶段，应力与应变曲线出现非线性变化。

图1 纯铜棒应力-应变曲线2. 显微组织观察结果在光学显微镜下观察纯铜棒变形前后的显微组织，发现变形后的试样晶粒发生了明显变形，晶界模糊，位错密度增加，如图2所示。

图2 纯铜棒变形前后显微组织3. 再结晶现象分析在塑性变形过程中，试样发生再结晶现象，晶粒发生重新排列、晶界移动、位错密度降低等。

再结晶后的试样晶粒细化，位错密度降低，如图3所示。

图3 纯铜棒再结晶后显微组织六、结论1. 金属塑性变形是指金属在受力作用下，发生永久变形的过程；2. 塑性变形对金属的组织和性能有重要影响，如强度、硬度、韧性等；3. 塑性变形过程中的再结晶现象可以恢复金属的原始性能；4. 通过实验研究，掌握了金属塑性变形的基本原理和规律，为金属加工和材料设计提供了理论依据。

金属塑性成型原理第一章1.什么是金属的塑性？什么是塑性成形？塑性成形有何特点？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；塑性变形----当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残余变形；塑性成形----金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能的加工方法，也称塑性加工或压力加工；塑性成形的特点：①组织、性能好②材料利用率高③尺寸精度高④生产效率高2.试述塑性成形的一般分类。

Ⅰ.按成型特点可分为块料成形(也称体积成形)和板料成型两大类1）块料成型是在塑性成形过程中靠体积转移和分配来实现的。

可分为一次成型和二次加工。

一次加工：①轧制----是将金属坯料通过两个旋转轧辊间的特定空间使其产生塑性变形，以获得一定截面形状材料的塑性成形方法。

分纵轧、横轧、斜轧；用于生产型材、板材和管材。

②挤压----是在大截面坯料的后端施加一定的压力，将金属坯料通过一定形状和尺寸的模孔使其产生塑性变形，以获得符合模孔截面形状的小截面坯料或零件的塑性成形方法。

分正挤压、反挤压和复合挤压；适于(低塑性的)型材、管材和零件。

③拉拔----是在金属坯料的前端施加一定的拉力，将金属坯料通过一定形状、尺寸的模孔使其产生塑性变形，以获得与模孔形状、尺寸相同的小截面坯料的塑性成形方法。

生产棒材、管材和线材。

二次加工：①自由锻----是在锻锤或水压机上，利用简单的工具将金属锭料或坯料锻成所需的形状和尺寸的加工方法。

精度低，生产率不高，用于单件小批量或大锻件。

②模锻----是将金属坯料放在与成平形状、尺寸相同的模腔中使其产生塑性变形，从而获得与模腔形状、尺寸相同的坯料或零件的加工方法。

分开式模锻和闭式模锻。

2）板料成型一般称为冲压。

分为分离工序和成形工序。

分离工序：用于使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离，如冲裁、剪切等工序；成型工序：用来使坯料在不破坏的条件下发生塑性变形，成为具有要求形状和尺寸的零件，如弯曲、拉深等工序。

⾦属⼯艺学_课后习题参考答案第⼀章（p11）1.什么是应⼒？什么是应变？答：应⼒是试样单位横截⾯的拉⼒；应变是试样在应⼒作⽤下单位长度的伸长量2．缩颈现象在拉伸实验中当载荷超过拉断前所承受的最⼤载荷时，试样上有部分开始变细，出现了“缩颈”。

缩颈发⽣在拉伸曲线上bk段。

不是，塑性变形在产⽣缩颈现象前就已经发⽣，如果没有出现缩颈现象也不表⽰没有出现塑性变形。

4.布⽒硬度法和洛⽒硬度法各有什么优缺点？下列材料或零件通常采⽤哪种⽅法检查其硬度？库存钢材硬质合⾦⼑头锻件台虎钳钳⼝洛⽒硬度法测试简便，缺点是测量费时，且压痕较⼤，不适于成品检验。

布⽒硬度法测试值较稳定，准确度较洛⽒法⾼。

；迅速，因压痕⼩，不损伤零件，可⽤于成品检验。

其缺点是测得的硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。

硬质合⾦⼑头，台虎钳钳⼝⽤洛⽒硬度法检验。

库存钢材和锻件⽤布⽒硬度法检验。

5.下列符号所表⽰的⼒学性能指标名称和含义是什么?σb抗拉强度它是指⾦属材料在拉断前所能承受的最⼤应⼒.σs屈服点它是指拉伸试样产⽣屈服时的应⼒。

σ2.0规定残余拉伸强度σ1-疲劳强度它是指⾦属材料在应⼒可经受⽆数次应⼒循环不发⽣疲劳断裂，此应⼒称为材料的疲劳强度。

σ应⼒它指试样单位横截⾯的拉⼒。

a K冲击韧度它是指⾦属材料断裂前吸收的变形能量的能⼒韧性。

HRC 洛⽒硬度它是指将⾦刚⽯圆锥体施以100N的初始压⼒，使得压头与试样始终保持紧密接触，然后，向压头施加主载荷，保持数秒后卸除主载荷。

以残余压痕深度计算其硬度值。

HBS 布⽒硬度它是指⽤钢球直径为10mm，载荷为3000N为压头测试出的⾦属的布⽒硬度。

HBW 布⽒硬度它是指以硬质合⾦球为压头的新型布⽒度计。

第⼆章（p23）(1)什么是“过冷现象”?过冷度指什么？答：实际结晶温度低于理论结晶温度（平衡结晶温度），这种线性称为“过冷”。

理论结晶温度与实际结晶温度之差，称为过冷度。

（2）⾦属的晶粒粗细对其⼒学性能有什么影响？细化晶粒的途径有哪些？答：⾦属的晶粒粗细对其⼒学性能有很⼤影响。

《金属塑性成形原理》习题集第一章 金属的塑性和塑性变形1．什么是金属的塑性？什么是变形抗力？2．简述变形速度、变形温度、应力状态对金属塑性和变形抗力的影响。

如何提高金属的塑性？3．什么是附加应力？ 附加应力分几类？试分析在凸形轧辊间轧制矩形板坯时产生的附加应力？4．什么是最小阻力定律？最小阻力定律对分析塑性成形时的金属流动有何意义？ 5．塑性成形时，影响金属变形和流动的因素有哪些？各产生什么影响？6．为什么说塑性成形时金属的变形都是不均匀的？不均匀变形会产生什么后果？ 7．什么是残余应力？残余应力有哪几类？会产生什么后果？如何消除工件中的残余应力？8．摩擦在金属塑性成形中有哪些消极和积极的作用？塑性成形中的摩擦有什么特点？ 9．塑性成形中的摩擦机理是什么？10． 塑性成形时接触面上的摩擦条件有哪几种？各适用于什么情况？ 11． 塑性成形中对润滑剂有何要求？12． 塑性成形中常用的液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？第二章 应力应变分析1．什么是求和约定？张量有哪些基本性质？2．什么是点的应力状态？表示点的应力状态有哪些方法？3．什么是应力张量、应力球张量、应力偏张量和应力张量不变量？ 4．什么是主应力、主剪应力、八面体应力？ 5．什么是等效应力？有何物理意义？6．什么是平面应力状态、平面应变的应力状态？ 7．什么是点的应变状态？如何表示点的应变状态？ 8．什么是应变球张量、应变偏张量和应变张量不变量？ 9．什么是主应变、主剪应变、八面体应变和等效应变？ 10． 说明应变偏张量和应变球张量的物理意义？11． 塑性变形时应变张量和应变偏张量有和关系？其原因何在？ 12． 平面应变状态和轴对称状态各有什么特点？13． 已知物体中一点的应力分量为⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡---=30758075050805050ij σ，试求方向余弦为21==m l ，21=n 的斜面上的全应力、正应力和剪应力。

机械制造基础复习第一篇 金属材料的基本知识第一章 金属材料的主要性能1. 力学性能、强度、塑性、硬度的概念? 表示方法？力学性能: 材料在受到外力作用下所表现出来的性能。

如：强度、 塑性、 硬度 等。

（1）强度：材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。

○1屈服点σs (或屈服强度) : 试样产生屈服时的应力，单位MPa ；屈服点计算公式 0A F ss =σF s ——试样屈服时所承受的最大载荷，单位N ；A 0——试样原始截面积，单位mm 2。

○2抗拉强度σb ：试样在拉断前所能承受的最大应力。

抗拉强度计算公式0A F bb =σF b ——试样拉断前所承受的最大载荷(N)A 0——试样原始截面积( mm 2)（2）塑性：材料在力的作用下，产生不可逆永久变形的能力。

○1伸长率δ : 试样拉断后标距的伸长量ΔL 与原始标距L 0的百分比。

%10001⨯-=L L L δL 0——试样原始标距长度，mm ；L 1——试样拉断后的标距长度，mm 。

○2断面收缩率ψ : 试样拉断后，缩颈处截面积的最大缩减量与原始横截面积A 0的百分比。

%100010⨯-=A A A ψA 0——试样的原始横截面积，mm 2；A 1——试样拉断后，断口处横截面积，mm 2。

说明：δ、ψ值愈大，表明材料的塑性愈好。

（3）硬度：材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕、划痕的能力。

HBS 布氏硬度HB HBW常用测量硬度的方法 HRA洛氏硬度HR HRBHRC符号HBS 表示钢球压头测出的硬度值，如:120HBS 。

HBW 表示硬质合金球压头测出的硬度值。

HBS(W)＝压入载荷F （Ｎ）／压痕表面积（mm 2）布氏硬度的特点及应用：硬度压痕面积较大，硬度值比较稳定。

压痕较大，不适于成品检验。

通常用于测定灰铸铁、非铁合金及较软的钢材。

洛氏硬度的特点及应用：测试简便、且压痕小，几乎不损伤工件表面，用于成品检验。

所测硬度值的重复性差。