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1、第三讲金属的塑性、变形抗力和屈服条件3.1金属的塑性3.2变形抗力和屈服条件3.1金属的塑性3.1.1塑性的基本概念3.1.2塑性指标及其测量方法3.1.3塑性状态图及其应用3.1.1塑性的基本概念什么是塑性？塑性是金属在外力作用下产生永久变形而不破坏其完整性的能力。塑性与柔软性的区别是什么？塑性反映材料产生永久变形的能力，表示变形后产生的变形量的大小。柔软性反映材料的软硬程度，表示变形的难易程度。塑性好的材料不一定软，塑性差的材料不一定硬。塑性与柔软性的对立统一铅-塑性好，变形抗力小A不锈钢-塑性好，但变形抗力大白口铸铁-塑性差，变形抗力大结论：塑性与柔软性是两个完全不同的概念为什么要研究金
2、属的塑性？探索塑性变化规律寻求改善塑性途径选择合理加工方法确定最佳工艺制度提高产品质量3.1.2塑性指标及塑性图塑性指标塑性指标的测量方法塑性指标概念：金属在破坏前产生的最大变形程度，即极限变形量。表示方法：延伸率与断面收缩率(拉伸试验)冲击韧性ak（冲击试验）最大压缩率(压缩或轧制试验)扭转周数n（扭转试验）弯折次数等塑性指标的测量方法拉伸试验法压缩试验法扭转试验法轧制模拟试验法拉伸试验法式中：L0拉伸试样原始标距长度；Lh拉伸试样破断后标距间的长度；F0拉伸试样原始断面积；Fh拉伸试样破断处的断面积压缩试验法简单加载条件下，压缩试验法测定的塑性指标用下式确定：式中：压下率；H0试样原始高度
3、；Hh试样压缩后，在侧表面出现第一条裂纹时的高度扭转试验法对于一定试样，所得总转数越高，塑性越好，可将扭转数换作为剪切变形（）。式中：R试样工作段的半径；L0试样工作段的长度；n试样破坏前的总转数。轧制模拟试验法在平辊间轧制楔形试件，用偏心轧辊轧制矩形试样，找出试样上产生第一条可见裂纹时的临界压下量作为轧制过程的塑性指标。塑性状态图及其应用概念：表示金属塑性指标与变形温度及加载方式的关系曲线图形，简称塑性图。应用：选择合适的加工方法，确定相应的变形温度、变形速度应力状态及最大变形量等工艺制度。3.1.3影响金属塑性的因素一、影响塑性的内部因素二、影响金属塑性的外部因素三、提高金属塑性的主要途径
4、四、金属的超塑性一、影响塑性的内部因素1化学成分（1）基本元素Fe和C：纯铁的塑性较好；C与Fe形成的固溶体也有较好的塑性，而Fe3C很脆；随C，塑性；（2）杂质元素：S、P、N、H、O(3)合金元素：Si、Mn、Cr、Ni、Cu、W、Mo、V、Ti对塑性的影响(4)五害元素：(5)稀土元素：2组织结构（1）不同晶体结构的金属塑性不同(2)单相组织比多相组织的塑性好(3)金属晶粒越细塑性越好二、影响金属塑性的外部因素1变形温度2、变形速度3、变形力学条件4、其他因素温度图11-4碳钢的塑性随温度变化图塑性1变形温度对碳钢的影响2变形速度塑性变形速度，1秒图11-5变形速度对塑性的影响爆炸成型能
5、大大提高金属的塑性轧制时一般随变形速度，金属的塑性。3变形力学条件T1+D3最有利于发挥金属的塑性图11-6主变形图对金属中缺陷形状的影响（a）未变形的情况；（b）经两向压缩向延伸变形后的情况；（c）经向压缩两向延伸后的情况4其他因素(金属体积、不连续变形、周围介质和气氛)力学性能12体积变形物体体积对力学性能的影响1塑性；2变形抗力；3.1.4金属的超塑性某些金属材料的延伸率大大超过100%，最大达到1000%甚至于2000%。人们把这种现象叫做超塑性。把能超过100%延伸率的材料称为超塑材料。超塑性：细晶超塑性和相变超塑性3.1.5提高金属塑性的主要途径提高塑性的主要途径有以下几个方面：(
6、1)控制化学成分、改善组织结构，提高材料的成分和组织的均匀性；(2)采用合适的变形温度速度制度；(3)选用三向压应力较强的变形过程，减小变形的不均匀性，尽量造成均匀的变形状态；(4)避免加热和加工时周围介质的不良影响。3.2变形抗力与屈服条件3.2.1变形抗力及其表示3.2.2开始塑性变形的条件3.3.3影响变形抗力的因素3.3.4减小变形抗力的方法3.2.1变形抗力及其表示l金属或合金对变形的抵抗能力叫做变形抗力（变形阻力）l常用屈服极限s表示（拉伸试验）l对应于一定变形温度、变形速度及变形程度的变形抗力指标称为真实变形抗力（真实应力）3.2.2开始塑性变形的条件一、极限应力状态与塑性方程1
7、金属开始塑性变形时的应力状态称为极限应力状态。表示塑性变形即将开始时主应力与屈服极限之间关系的数学方程式称为塑性方程式。2单向拉伸试验：弹性变形屈服均匀塑性变形塑性失稳断裂当拉应力1达到金属的屈服极限时发生屈服3复杂应力状态下：各应力分量与和达到什么关系时材料屈服？屈服条件，两种判别准则。基本假设材料为各向同性的均质体；金属有明显的屈服极限；不考虑Banschinger效应，即认为屈服极限不随应力方向改变而变化；金属屈服不受静水压力影响。二、Tresca屈服准则Tresca屈服准则（最大剪应力准则）Tresca屈服准则未反映中间主应力2的影响，存在一定误差三、Mises屈服准则Mises屈服准则经简化得：讨论：当1=2或2=3时，m=1，两准则重合；当2=0.5(1+3)时，m=1.155，两准则差别最大；一般情况下，m=11.155（例题讲解：P158，例一、例二。）3.2.3影响变形抗力的因素化学成份的影响碳钢中的C及杂质元素合金元素组织结构的影响(相同化学成分)单组织和多组织晶粒大小变形温度的影响变形速度的影响变形程度的影响应力状态的影响其他因素的影响尺寸因素(接触面摩擦、散热)变形不均3.2.4减小变形抗力的方法合理选择变形温度和变形速度选择最有利的变形方式采用润滑剂减小接触面积
