第3章金属材料的塑性成形
概述3.1金属塑性成形基础3.2 常用的塑性成形方法3.3 少、无切削的塑性成形方法3.4 常用的塑性成形金属材料金属塑性成形是利用金属材料所具有的塑性，
在外力作用下通过塑性变形，获得具有一定形状、
尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法。由于
外力多数情况下是以压力的形式出现的，因此也
称为金属压力加工。
塑性成形的产品主要有原材料、毛坯和零件
三大类。
金属塑性成形的基本生产方式有：轧制、拉
拔、挤压、自由锻、模锻、板料冲压等。概述塑性成形的特点及应用：
（1）消除缺陷，改善组织，提高力学性能。
（2）材料的利用率高。
（3）较高的生产率。如利用多工位冷镦工艺加工内角
螺钉，比用棒料切削加工工效提高约400倍。
（4）零件精度较高。应用先进的技术和设备，可实现少
切削或无切削加工。如精密锻造的伞齿轮可不经切削
加工直接使用。
但该方法不能加工脆性材料和形状特别复杂或体积
特别大的零件或毛坯。
塑性成形加工在机械制造、军工、航空、轻工、家
用电器等行业得到了广泛应用。例如，飞机上的塑性成
形零件约占85%；汽车、拖拉机上的锻件占60%～80%。3.1 金属塑性成形基础3.1.1 单晶体和多晶体的塑性变形3.1.2 金属的塑性变形3.1.3 塑性成形金属在加热时组织和
性能的变化3.1.4 金属的塑性成形工艺基础3.1.1单晶体和多晶体的塑性变形
1.单晶体的塑性
变形
金属塑性变形最常
见的方式是滑移。
滑移是晶体在
切应力的作用下，
一部分沿一定的晶
面（亦称滑移面）
和晶向（也称滑移
方向）相对于另一
部分产生滑动。
晶体滑移变形示意图位错运动引起的滑移变形原理图滑移的实质:是通过晶体中的位错线沿滑移面的移动来实现的。2.多晶体的塑性变形
多晶体的塑性变形是以单晶体的塑性变形为基础的，
但多晶体中的晶粒取向不同、晶界的存在，对塑性变形的
阻力增加。晶粒之间也要相互滑动和转动。多晶体塑性变形示意图3.1.2 金属的塑性变形1.形变强化（亦称加工硬化）
《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m 等于 中间主应力2。
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1＝０.1，第二次的真实应变为2＝０.25，则总的真实应变＝ 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。
《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，需要对坯料外表进行 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m 等于 中间主应力2。
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1＝０.1，第二次的真实应变为2＝０.25，则总的真实应变＝ 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。
1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
