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
取向不一致对变形抗力影响减弱。温度升高，发生热塑性。温度升高还使晶界性质发生变化，有利于晶间变形，有利于晶间破坏的消除。组织发生变化，如相变。 硬化随温度升高而降低的总效应决定于：1)回复和再结晶的软化作用；2)随温度的升高，新塑性机构的参与作用；3)剪切机构（基本塑性机构）特性的变化。
2.4变形速度对塑性变形抗力的影响
每种金属在设定温度下都有其特征变形速度，小于特征变形速度：变形速度对变形过程没有影响；大于特征变形速度：变形速度增大，变形抗力增大。同时使所有的软化过程、物理化学过程和需要时间来实现有强烈扩散性质的塑性变形机构受到阻碍。原因：①为完全实现塑性变形的时间不够；②实现软化过程的时间不够，变形产生硬化，回复和再结晶产生软化，但回复和再结晶需要一定时间来完成，时间不够将使硬化速率超过软化速率，使变形抗力升高。
2.5变形程度的影响
变形程度增大则晶格畸变增大，阻碍滑移，变形抗力增大。通常变形程度在30%以下时，变形抗力增加显著。当变形程度较大时，变形抗力增加变缓。冷加工时，温度低于再结晶温度，产生加工硬化。热加工时，若变形速度高，回复和再结晶来不及进行，也会加工硬化。加工硬化曲线为金属的塑性变形抗力与变形程度间的关系曲线，通过它可以看出在不同变形程度下变形抗力的变化规律。加工硬化曲线可用拉伸、压缩或扭转的方法来制定，但常用者为拉伸方法。
3 变形抗力的计算
3.1 实验公式法
计算变形抗力的实验公式繁多，其中主要体现了与变形速度、变形程度和变形温度的关系。目前在周纪华、管克智所著《金属塑性变形阻力》一书中有较详细的变形抗力的各种实验公式。
3.1.1 变形速度的影响关系式
当变形速度在较大范围内变化时，采用下述公式计算变形抗力可以得出较符合实际的结果。
m εσαε=
总的趋势是随着变形温度的降低，m 值减小。这就说明，变形温度越高，变形速度的影响越大。在低温和常温条件下，变形速度的影响减小。
3.1.2 变形程度的影响关系式
在变形过程中由于加工硬化的结果，随着变形程度的增大，变形抗力增大。
一般可采用下述关系式来确定。
n s σβε=
3.1.3 变形温度的影响关系式
/k A T t e σγ=
在上述诸式中，m 和n 分别为变形速度指数和加工硬化指数，α、β、γ为系数，k T 为变形物体的绝对温度，A 为常数。
变形速度、变形程度和变形温度共同影响的综合关系式
/k A T n m s K e σεε=
()/1k
A T m n s Ke
B σεε=+
1k A T n m s K e σεε-=
t A B n m s K e εσεε--= 3.2 计算图表法
变形抗力的计算图表法繁多，现仅就热力系数法予以讨论。首先在变形的热力参数为某一中等值的条件下求出金属的变形抗力s0，并将它作为基础值。然后再用热力参数修正系数来修正此基础值，得出在其它变形条件的变形抗力。此热力参数的中等值是t =1000℃，e =101s -，e =0。1。各热力参数修正系数用kt 、ke 、ke 表示。这样，在不同变形条件下的变形抗力便为：
0s t k k k εεσσ=
3.3 计算数据库
随着计算机及其应用的发展，变形抗力等金属的力学性能指标的计算也出现新的生机。一些新模型的开发应用到生产中进行离线或在线计算。包括神经元网络自适应计算、专家系统数据库、快速在线控制
4 研究金属变形抗力的意义
研究金属变形抗力有助于设计金属加工机械设备及电气设备。在进行热变形过程的自动控制中，用于变形载荷的计算和变形工艺参数的精确设定（主要用于过程控制）。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，如果热轧中的变形抗力能够准确地测量出来，那么伴随热轧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。从而能够在轧后不进行性能测试的情况下，预测轧材的力学性能（组织性能预报）。
参考文献
[1]王占学.塑性加工金属学[M].冶金工业出版社.2010;65-93
[2]李英.轧制变形抗力数学模型的发展与研究动态[J].钢铁研究.2009
《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ε1＝０.1，第二次的真实应变为ε2＝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σｍ B 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。
影响碳钢的变形抗力和塑性的因素分析 一、金属的塑性与变形抗力 1.1金属之所以能进行压力加工主要是由于金属具有塑性这一特点。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。 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。例如：室温下奥氏体不锈钢的塑性很好，能经受很大的变形而不破坏，但它的变形抗力却非常大；工业纯铁的变形抗力很低，柔软性很好，对于过热和过烧的金属与合金来说，其塑性很小，甚至完全失去塑性变形的能力，而变形抗力也很小；也有些金属塑性很高而变形抗力又小，如室温下的铅等。 金属的塑性不仅受金属内在的化学成分与组织结构的影响，也和外在的变形条件有密切关系。同一金属或合金，由于变形条件不同，可能表现有不同的塑性，甚至由塑性物体变为脆性物体，或由脆性物体转变为塑性物体。例如受单位拉伸的大理石是脆性物体，但在较强的平均应力下压缩时，却能产生明显的塑性变形而不破坏。对金属与合金塑性的研究，是压力加工理论与实践的重要课题之一。研究的目的在于选择合适的变形方法，确定合理的变形温度、速度条件以及采用的最大变形量，以便使低塑性难变形的金属与合金能顺利实现成型过程。 1.2金属塑性的测定方法 由于变形力条件对金属的塑性有很大影响，所以目前还没有一种实验方法能测出可表示所有压力加工方式下金属塑性的指标。为了正确选择变形温度、速度条件和最大变形量，必须测定金属在不同条件下允许的极限变形量—塑性指标。每种实验方法测定的塑性指标，虽然只能表明金属在该变形过程中所具有的塑性，但也不应否定一般测定方法的应用价值，因为这些实验可以得到相对的和可比较的塑性指标。这些数据可定性地说明在一定变形条件下，各种金属塑性的高低；对同一金属，能反映哪种变形条件下的塑性高。这对
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
第30卷第2期2008年4月四川冶金 Sichuan Metallurgy Vol .30No .2Ap ril,2008 作者简介:熊钰梅,女,自动化设备,助理工程师;联系电话:139********E 2mail:xujinghuang2004@https://www.doczj.com/doc/ea1948743.html, 攀钢热轧典型钢种中温区变形抗力研究 熊钰梅 (攀钢热轧板厂,四川攀枝花617000 【摘要】利用Gleeble -1500热模拟试验机对攀钢各系列典型钢种进行了卷取温度区间(400~800℃变形抗力的试验研究,得到变形抗力试验曲线及图表,并分析了变形温度、变形速率、变形程度对变形抗力的影响,为攀钢热轧三期改造中卷取机力能参数的确定及卷取工艺制度的优化提供依据。 【关键词】热轧变形抗力变形速度指数强化强度 STU DY OF RESI STANCE T O DEF OR MATI ON IN M I DDLE TE M PERATURE RANGE OF T YPI CAL H OT 2R OLLE D STEE LS IN PZH STEE L Xi ong Yumei (Hot SteelM ill of Panzhihua Steel Gr oup Company,Panzhihua 617000,Sichuan,China [Abstract]By Gleeble -1500ther mal si m ulati on testing machine,the resistance t o defor mati on in coi 2ling te mperature range (400~800℃of series typ ical steels in PZ
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
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％
一、填空题（括号内为参考答案） 1、板料冲压成形的主要工序有冲裁、弯曲、拉深、（起伏、胀形、翻边）等。 2、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。 3、金属单晶体变形的两种主要方式有滑移和孪晶。 4、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。 5、研究塑性力学时，通常采用的基本假设有连续性假设、均匀性假设、初应力为零、体积力为零、各向同性假设、体积不变假设。 6、金属塑性成形方法主要有拉拔、挤压、锻造、拉深、弯曲等。（冲孔、落料、翻边、、） 7、金属的超塑性可分为微细晶粒（恒温）超塑性和相变（变态）超塑性两大类。 8、金属单晶体变形的两种主要方式有：滑移和孪生。 9、影响金属塑性的主要因素有：化学成分，组织状态，变形温度，应变速率，变形力学条件。 10、平面变形问题中与变形平面垂直方向的应力σz =（σx +σy）/2 = σm 。 11、主应力法的实质是将平衡微分方程和屈服方程联立求解。 二、判断题 1、促使材料发生塑性变形的外力卸除后，材料发生的塑性变形和弹性变形都将保留下来，成为永久变形。 ( F ) 2、为了消除加工硬化、减小变形抗力，拉拔成形时应该将坯料加热到再结晶温度以上。金属材料在塑性变形时，变形前与变形后的体积发生变化。 ( F ) 3、弹性变形时，应力球张量使物体产生体积的变化，泊松比ν＜。 ( T ) 4、理想塑性材料在发生塑性变形时不产生硬化，这种材料在中性载荷时不可产生塑性变形。 ( F ) 5、由于主应力图有九种类型，所以主应变图也有九种类型。 ( F ) 6、八面体平面的方向余弦为l=m=n=1/3。（±） ( F ) 7、各向同性假设是指变形体内各质点的组织、化学成分都是均匀而且相同的，即各质点的物理性能均相同，且不随坐标的改变而变化。(这是均匀性假设) ( F ) 8、金属材料在塑性变形时，变形前与变形后的体积发生变化。 ( F ) 9、金属材料在完全热变形条件下无法实现拉拔加工。 ( T )
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
绪论 0-1 请选择你生活学习中所接触的五种物品，写一篇约五千字的调研笔记，调查其从原料到该物品制造的全过程，运用你所学的知识分析制造这些物品所涉及的学科知识。 第一章应力分析与应变分析 1-1 塑性加工的外力有哪些类型？ 1-2 内力的物理本质是什么？诱发内力的因素有哪些？ 1-3 何谓应力、全应力、正应力与切应力？塑性力学上应力的正、负号是如何规定的？ 1-4 何谓应力特征方程、应力不变量？ 1-5何谓主切应力、八面体应力和等效应力？它们在塑性加工上有何意义？ 1-6 何谓应力张量和张量分解方程？它有何意义？ 1-7 应力不变量（含应力偏张量不变量）有何物理意义？ 1-8 塑性变形的力学方程有哪几种？其力学意义和作用如何？ 1-9 锻造、轧制、挤压和拉拔的主力学图属何种类型？ 1-10变形与位移有何关系？何谓全量应变、增量应变？它们有何联系和区别？ 1-11简述塑性变形体积不变条件的力学意义。 1-12何谓变形速度？它们与工具速度、金属质点运动速度有何区别和联系？ 1-13何谓变形力学图？如何根据主应力图确定塑性变形的类型？ 1-14锻造、轧制、挤压和拉拔的变形力学图属何种类型？ 1-15塑性加工时的变形程度有哪几种表示方法？各有何特点？ 1-16已知一点的应力状态MPa，试求该应力空间中 的斜截面上的正应力和切应力为多少？ 1-17现用电阻应变仪测得平面应力状态下与x轴成0°，45°，90°角方向上的应力值分别为，试问该平面上的主应力各为多少？ 1-18 试证明： （1） （2）
1-19 一圆形薄壁管，平均半径为R，壁厚为t，二端受拉力P及扭矩M的作用，试求三个主应力 的大小与方向。 1-20 两端封闭的薄壁圆管。受轴向拉力P，扭矩M，内压力ρ作用，试求圆管柱面上一点的主应力 的大小与方向。其中管平均半径为R，壁厚为t，管长为l。 1-21已知平面应变状态下，变形体某点的位移函数为， ，试求该点的应奕分量，并求出主应变的大小与方向。1-22 为测量平面应变下应变分量将三片应变片贴在与x轴成0°，60°，120°夹角的方向上，测得它们的应变值分别为。试求以及主应变的大小与方向。 1-23 已知圆盘平锤均匀压缩时，质点的位移速度场为，，，其中 为全锤头压下速度，h为圆盘厚度。试求应变速度张量。 1-24 一长为l的圆形薄壁管，平均半径为R，在两端受拉力P，扭矩M作用后，管子的长度变成l1，两端的相对扭转角为，假设材料为不可压缩的。在小变形条件下给出等效应变与洛德参数的表达式。 1-25某轧钢厂在三机架连轧机列上生产h×b×l=1.92×500×100,000mm的A3带钢产品（见图1-14），第1、3机架上的压下率为20%，第2机架上为25%，若整个轧制过程中带材的宽度b保持不变，试求带钢在该连轧机列上的总压下量及每机架前后带钢的尺寸为多少？ 图1-25 三机架连轧机列示意图 第二章金属塑性变形的物性方程
论文目录 绪论 (3) 1.金属塑性的基本概念 (3) 2.影响塑性的因素及提高塑性的途径 (3) 2.1金属的自然性质（内在） (3) 2.2变形温度对塑性的影响 (6) 2.3变形速度的影响 (6) 2.4变形力学条件对塑性的影响 (6) 2.5其他因素对塑性的影响 (7) 2.6提高塑性的途径 (8) 3变形抗力 (8) 3.1变形抗力的几个概念 (8) 3.2影响变形抗力的因素 (8) 3.3热轧时的真实变形抗力 (11) 3.4降低变形抗力常用的工艺措施 (11)
影响碳钢变形抗力、塑性的因素 摘要：金属的塑性与变形抗力对金属的加工和金属的质量等问题有着很重要的影响。本文阐述了影响塑性的几个因素及提高塑性的途径，影响变形抗力的因素以及降低变形抗力常用的工艺措施。 关键词：塑性变形抗力三向压应力热轧 绪论 21世纪世界钢铁工业发展的一个显著特点是钢材市场竞争愈演愈烈，竞争的焦点是钢材的质量逐步提高而成本降低。随着社会的发展，对钢材的质量要求越来越高，然而金属的质量问题是无法避免的，如金属加工时塑性较低，容易断裂；金属变形抗力大，不易加工。因此，本文针对如何提高金属的塑性和降低变形抗力的常用工艺措施进行了分析。 1、金属塑性的基本概念 金属之所以能进行压力加工主要是由于金属具有塑性这一特点。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。 应当指出，不把塑性塑性和柔软性混淆起来。不能认为金属比较软，在塑型加工过程中就不易破裂。柔软性反应金属的软硬程度，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。例如：室温下奥氏体不锈钢的塑性很好，能经受很大的变形而不破坏，但它的变形抗力却非常大；对于过热或过烧的金属与合金来说，其塑性很小，甚至完全失去塑性变形的能力，而变形抗力也很小；也有些金属塑性很高而变形抗力又小，如室温下的铅等。 金属的塑性不仅受金属内在的化学成分与组织结构的影响，也和外在的变形条件有密切关系。同一金属或合金，由于变形条件不同，可能表现有不同的塑性，甚至由塑性物体变为脆性物体，或由脆性物体转变为塑性物体。例如受单向拉伸的大理石是脆性物体，但在较强的平均应力下压缩时，却能产生明显的塑性变形而不破坏。对金属与合金塑性的研究，是压力加工理论与实践上的重要课
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。
3.5.3 热轧金属塑性变形阻力 金属塑性变形阻力是指单向应力状态下金属材料产生塑性变形所需单位面积上的力，它的大小不仅与金属材料的化学成分有关，而且还取决于塑性变形的物理条件(变形温度、变形速度和变形程度)。 由于变形阻力是轧制力计算公式中的一个重要的物理参数，因此几十年来不少学者致力于金属塑性变形阻力的实验研究工作，发表了一些有用的数据。 迄今为止，在变形阻力研究中都采用以下函数形式： σ=f(T，u，ε) 式中T——变形温度，K。 至于化学成分的影响，目前往往采用对每一种钢种积累一套σ=f(T，u，ε)数据的方法，或在公式的系数中对成分加以考虑。 20多年来，各国比较著名的工作有： P.M.库克(Cook)的变形阻力数据，库克采用凸轮式形变机对12个钢种进行了试验，试验范围：T＝1173～1473K；u＝1～100s-1，e=0.05～0.7。它的数据以σ=f(e)曲线作为基础，绘出了不同变形温度、不同变形速度下的变形阻力随变形程度变化的曲线。图3-21给出了库克的中碳钢(ωc＝0.56%)变形阻力曲线。 A.A.金尼克也采用凸轮式形变机对15种钢种进行了试验，其范围为T=1073～1473K；u＝2～41s-1(低于2s-1的试验在材料机上进行，高于41s-1的试验在落锤式装置上进行)。实验数据采用了不同温度下的σ=f(u)曲线形式(此σ相当于变形程度为ε＝0.30的数据)。图3-22给出GCr15轴承钢的变形阻力数据。变形程度对变形阻力的影响用图左上角的辅助曲线表示。 随着计算机控制数学模型的发展，60年代中期开始出现了一批采用变形阻力公式而发表的数据，公式的结构大同小异，有以下几种形式： σ=exp(a+bT)u(c+dT)e n 1
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：
塑性变形对组织结构的影响 多晶体金属塑性变形后，除晶粒内出现滑移带和孪晶等特征外 ()一晶粒形状的变化 1. 外形尺寸改变是内部晶粒变形的总和 2. 晶粒形状发生变化，变形方式和变形量不同，晶粒形状变化也不同 3. 如轧制时 a) 晶粒沿变形方向伸长 b) 变形程度越大，伸长程度越大 c) 变形量很大时，形成纤维组织，纤维组织的方向就是金属的伸展方向 d) 当金属中含有杂质时，杂质沿变形方向被拉长为细带状或粉碎成链状， 在光滑显微镜下分辨不出晶粒和杂质 ()二亚结构的细化 亚结构的细化数据 1. 铸态金属的亚结构直径为cm 210- 2. 冷塑性变形后亚结构直径为cm 6410~10-- 凸6.30为低碳钢的形变亚结构 形变亚结构元素： 1. 形变亚结构的边界和内部： 2. 胞块间的夹角和胞壁的厚度： 3. 位错的分布： 4. 变形量越大，胞块数量越多，胞块尺寸越小，胞块间取向差越大 5. 胞状亚结构的形状随晶粒形状改变而改变，沿变形方向伸长
形变亚结构： 高密度缠结位错分割开的位错密度较低的区域 形变亚结构的形成原因： 位错源产生的位错在运动过程中遇到各种障碍物如晶界，第二相颗粒及割阶等形成位错缠结，便形成高密度缠结位错分割开的位错密度较低的区域 ()三形变织构 晶粒择优取向现象 多晶体塑性变形也会发生转动，当变形量很大时原来任意取向的晶粒逐渐趋于一致，这种现象就叫做晶粒的择优取向 织构和形变织构 1.具有择优取向的组织就叫做织构 2.在金属变形后形成的织构就叫做形变织构，当然还有其他的织构 同一种材料加工方式不同类型织构类型不同 1.丝织构：拉拔时形成，各晶粒的某一晶向平行或近似平行拉拔方向 2.板织构：轧制时形成，各晶粒的某一晶面平行于轧制平面，某一晶向平行于 轧制方向 表6.3常见金属的丝织构与板织构 织构的出现： 1.多晶体组织性能出现各向异性，例如 2.但在某些情况下织构的存在是有利的，例如 将有织构的板材冲压成杯状零件产生制耳现象： 板材各方向变形能力不同工件边缘不齐壁厚不均匀
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
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。
. 一、填空题（括号内为参考答案） 1、板料冲压成形的主要工序有冲裁、弯曲、拉深、（起伏、胀形、翻边）等。 2、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。 3、金属单晶体变形的两种主要方式有滑移和孪晶。 4、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。 5、研究塑性力学时，通常采用的基本假设有连续性假设、均匀性假设、初应力为零、体积力为零、各向同性假设、体积不变假设。 6、金属塑性成形方法主要有拉拔、挤压、锻造、拉深、弯曲等。（冲孔、落料、翻边、、） 7、金属的超塑性可分为微细晶粒（恒温）超塑性和相变（变态）超塑性两大类。 8、金属单晶体变形的两种主要方式有：滑移和孪生。 9、影响金属塑性的主要因素有：化学成分，组织状态，变形温度，应变速率，变形力学条件。 10、平面变形问题中与变形平面垂直方向的应力σz =（σx +σy）/2 = σm 。 11、主应力法的实质是将平衡微分方程和屈服方程联立求解。 二、判断题 1、促使材料发生塑性变形的外力卸除后，材料发生的塑性变形和弹性变形都将保留下来，成为永久变形。 ( F ) 2、为了消除加工硬化、减小变形抗力，拉拔成形时应该将坯料加热到再结晶温度以上。金属材料在塑性变形时，变形前与变形后的体积发生变化。 ( F ) 3、弹性变形时，应力球张量使物体产生体积的变化，泊松比ν＜0.5。 ( T ) 4、理想塑性材料在发生塑性变形时不产生硬化，这种材料在中性载荷时不可产生塑性变形。( F ) 5、由于主应力图有九种类型，所以主应变图也有九种类型。 ( F ) 6、八面体平面的方向余弦为l=m=n=1/3。（±） ( F ) 7、各向同性假设是指变形体内各质点的组织、化学成分都是均匀而且相同的，即各质点的物理性能均相同，且不随坐标的改变而变化。(这是均匀性假设) ( F ) 8、金属材料在塑性变形时，变形前与变形后的体积发生变化。 ( F ) 9、金属材料在完全热变形条件下无法实现拉拔加工。 ( T ) 10、塑性变形时，应力偏张量使物体产生体积的变化，泊松比ν＜0.5。 ( F ) 11、理想刚塑性材料在指在研究塑性变形时，不考虑弹性变形，也不考虑变形过程中产生加工硬化