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
二次成形（自由锻、模锻）
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。
金属塑性成形原理
金属塑性成形是指金属在一定条件下经过外力作用，形状和尺寸发生改变而不破坏其连续性的加工方法。金属塑性成形工艺在工业生产中具有非常重要的地位，广泛应用于汽车、航空航天、机械制造等领域。金属塑性成形原理是金属塑性加工的基础，了解金属塑性成形原理对于提高金属加工质量和效率具有重要意义。
首先，金属塑性成形原理涉及到金属的塑性变形特性。金属具有塑性变形的特点，即在一定条件下可以通过外力作用而改变形状和尺寸，而不会破坏其内部结构。这是由于金属的晶体结构和金属原子之间的结合方式所决定的。金属的晶体结构具有规则的排列方式，因此在外力作用下，金属原子可以相对容易地发生滑移和再结晶现象，从而实现塑性变形。
其次，金属塑性成形原理还涉及到金属的应力应变关系。金属在受到外力作用时会产生应力，并且产生相应的变形。金属的应力应变关系是描述金属在受力情况下的变形规律的重要理论基础。根据金属的应力应变关系，可以确定金属在受力情况下的变形程度和变形方式，从而为金属塑性成形工艺的设计和优化提供理论依据。
此外，金属塑性成形原理还包括金属的加工硬化特性。金属在经过塑性变形后会产生加工硬化现象，即金属的抗拉强度和硬度会随着变形程度的增加而增加。了解金属的加工硬化特性对于选择合适的加工工艺和工艺参数具有重要意义。通过合理控制加工硬化特性，可以有效地提高金属的塑性变形能力，降低加工难度，提高加工效率。
最后，金属塑性成形原理还涉及到金属的成形工艺。金属的成形工艺包括压力成形、拉伸成形、挤压成形、冷锻成形等多种方法。不同的成形工艺适用于不同的金属材料和形状要求。了解金属的成形工艺对于选择合适的加工方法和工艺流程具有重要意义。通过合理选择成形工艺，可以实现金属加工的高效、高质量和低成本。 综上所述，金属塑性成形原理是金属塑性加工的基础，了解金属的塑性变形特性、应力应变关系、加工硬化特性和成形工艺对于提高金属加工质量和效率具有重要意义。只有深入理解金属塑性成形原理，才能更好地指导金属加工工艺的设计和实施，实现金属制品的优质生产和应用。
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第2章 金属塑性变形的物性方程
物性方程又称本构方程，是关系的数学表达形式。弹性变形阶段有广义Hooke定律，而塑性变形则较为复杂。在单向受力状态下，可由实验测定曲线来确定塑性本构关系。但在复杂受力情况下实验测定困难，因此只能在一定的实验结果基础上，通过假设、推理，建立塑性本构方程。为了建立塑性本构方程，首先需弄清楚塑性变形的开始条件——屈服，以及进入塑性变形后的加载路径等问题。
§2.1 金属塑性变形过程和力学特点
2.1.1 变形过程与特点
以单向拉伸为例说明塑性变形过程与特点，如图2-1所示。金属变形分为弹性、均匀塑性变形、破裂三个阶段。塑性力学视s为弹塑性变形的分界点。当s时，与存在统一的关系，即E。
当s以后，变形视作塑性阶段。是非线性关系。当应力达到b之后，变形转为不均匀塑性变形，呈不稳定状态。b点的力学条件为0d或dP=0。经短暂的不稳定变形，试样以断裂告终。
若在均匀塑性变形阶段出现卸载现象，一部分变形得以恢复，另一部分则成为永久变形。卸载阶段呈线性关系。这说明了塑性变形时，弹性变形依然存在。弹塑性共存与加载卸载过程不同的关系是塑性变形的两个基本特征。
由于加载、卸载规律不同，导致关系不唯一。只有知道变形历史，才能得到一一对应的关系，即塑性变形与变形历史或路径有关。这是第3个重要特征。
事实上，s以后的点都可以看成是重新加载时的屈服点。以g点为例，若卸载则关系为弹性。卸载后再加载，只要g点，关系仍为弹性。一旦超过g点，呈非线性关系，即g点也是弹塑性变形的交界点，视作继续屈服点。一般有sg，这一现象为硬化或强化，是塑性变形的第4个显著特点。
在简单压缩下，忽略摩擦影响，得到的压缩s与拉伸s基本相同。但是若将拉伸屈服后的试样经卸载并反向加载至屈服，反向屈服一般低于初始屈服。同理，先压后拉也有类似现象。这种正向变形强化导致后继反向变形软化的现象称作Bauschinger效应。这是金属微观组织变化所致。一般塑性理论分析不考虑Bauschinger效应。
金属塑性成形理论基础（一）
金属塑性变形机制
参考讲义前言
金属塑性加工是利用金属的塑性，在外力的作用下，通过模具(或工具)使简
单形状的坯料成形为所需形状和尺寸的工件(或毛坯)的技术。它也被称之为塑性
成形或压力加工。
金属塑性加工方法主要包括锻造、冲压、轧制、拉拔、挤压等几种类型。
为何采用塑性成形技术？
金属经过塑性成形后能改善其组织结构和力学性能。铸造组织经
过热塑性变形后由于金属的变形和再结晶，会使原来的粗大枝晶和柱状晶
粒变为晶粒较细、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭内原有的偏析、缩
松、气孔、夹渣等压实和焊合，其组织变得更加紧密，提高了金属的塑性
和力学性能。因此铸件的力学性能低于同材质的锻件的力学性能。
塑性成形能保证金属纤维组织的连续性，使锻件的纤维组织与锻
件外形保持一致，金属流线完整，可保证零件具有良好的力学性能与长的
使用寿命。
什么是塑性变形？
当外力增大到使金属的内应力超过该金属的屈服极限以后，金属就会产生
变形。当外力停止作用后，金属的变形并不消失。这种变形称为塑性变形。
（当外力作用在金属上时，如受拉，金属内的原子间距变大，如果这种变
化是弹性范围内的，当外力去除后，原子还能恢复到原来的状态；如果外力较大，
这种变化就达到了塑性阶段了，当外力去除之后，有一部分变化就不能恢复了，
金属就发生了塑性变形。作为一种极限，当外力大到一定程度，原子间的结合力
被打破，那么金属就断了。）
塑性是指金属材料在载荷外力的作用下，产生永久变形（塑性变形）而不
被破坏的能力。塑性不仅与材料本身的性质有关，还与变形有方式和变形条件有
关。材料的塑性不是固定不变的，不同的材料在同一变形条件下会有不同的塑性，
而同一材料，在不同的变形条件下，会表现不同的塑性。塑性是反映金属的变
形能力，是金属的一咱重要的加工性能。塑性好的材料可以顺利地进行某些成型
工艺加工，如冲压、冷弯、冷拔、校直等。
金属材料通过冶炼、铸造，获得铸锭后，可通过塑性加工的方法获得具有
