金属塑性考点2.doc

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1、 金属塑性成形原理复习要点 AlFeng填空部分：1. 多晶体是有许多位向不同的晶粒组成晶粒之间存在晶界，多晶体塑性变形包括晶内变形和晶间变形两种。2. 晶内变形 基本方式和单晶体一样为滑移和孪生。其中滑移起主要作用孪生其次要作用。3. 晶间变形 晶间变形的主要方式是晶粒之间相互滑动和转动。4. 按工艺方法可将超塑性分为细晶超塑性和相变超塑性。5. 塑性成形时摩擦的分类：干摩擦、边界摩擦、流体摩擦；6. 摩擦机理有：表面凸凹学说、分子吸附学说、粘着理论。摩擦的表达式：库仑摩擦 常摩擦7. 按空洞的形状，空洞可以分成两类：一类为产生于三晶粒交界处的楔形空洞另一类为沿晶界，特别是相界产生的圆形空洞

2、或称O型空洞。8. 折叠是在金属变形流动过程中已氧化过的表面金属汇合在一起而形成的 折叠特征：1）折叠与其周围金属流向方向一致2）折叠尾端一般呈小圆角或枝叉形3）折叠两侧有较重的脱碳、氧化现象8. Tresca准则物理意义：当材料的最大切应力达到某一常数时，材料就屈服。Mises准则物理意义：当材料的单位体积形状改变的弹性位能(又称弹性形变能)达到某一常数时材料就屈服。Tresca，Mises准则的比较： 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。概念部分：1. 孪生：在切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面（孪生面）和晶向（孪生方

3、向）发生切变。 2动态再结晶是在热塑性过程中发生的再结晶。3. 动态再结晶图：将不同变形温度和在此温度下的不同变形程度、以及发生再结晶后空冷所得的晶粒大小，画成立体图。称为第二类再结晶图或动态再结晶图。4. 金属材料在受到拉伸应力时，显示出很大的延伸率而不产生缩颈与断裂现象，把延伸率能超过100%的现象叫做“超塑性”。 超塑性变形的一般特点：1、大伸长率；2、无缩颈；3、低流动应力；4、易成形。5细晶超塑性 是指在一定的恒温下，在应变速率和晶粒度都满足要求的条件下所呈现的超塑性。又称为结构超塑性或恒温超塑性6相变超塑性是指在一定外力作用下，使金属或合金在相变温度附近反复加热和冷却，经过一定的循

4、环次数后获得很大的伸长率。又称为动态超塑性。7. 塑性：是指金属在外力作用下，能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力，它是金属的一种重要加工性能。 8. 从能量观点看，塑性变形时金属所吸收的能量，绝大部分转变为热能，这种现象称为热效应。由于塑性变形过程中所产生的热量而使变形体温度升高的现象，称为温度效应。温度效应与下列因素有关。（1）变形温度（2）应变速率（3）变形程度9.物体变形时所承受的应力状态是表示物体内所承受力的情况，点的应力状态 ：是指受力物体内一点任意方位微分面上所受的应力情况10. 屈服准则：又称塑性条件(plastic conditions)或屈服条件(yield cond

5、itions)，它是描述不同应力状态下变形体某点进入塑性状态并使塑性变形继续进行所必须满足的力学条件。简答部分：1. 变形织构可分为：丝织构和板织构多晶体塑性变形时伴随有晶粒的转动，尽管这些转动不像单晶体转动那样自由，但当变形量很大时多晶体中原为任意取向的各个晶粒会逐渐调整其取向而趋于一致。这种由塑性变形的结果而使晶粒具有择优取向的组织称为变形织构。2热塑性变形对金属的组织和性能的影响主要表现在以下几点：1改善晶粒组织 2锻合内部缺陷3形成纤维状组织4破碎并改善碳化物和非金属夹杂物分布5 改善偏析：在一定程度上改善铸造组织的偏析是由于热变形破碎枝晶和加速扩散所致。3提高金属塑性的基本途径 ：1

6、）提高材料成分和组织的均匀性 2）合理选择变形温度和应变速率 3）选择三向压缩性较强的变形方式 4）减小变形的不均匀性4应力张量：表示点应力状态的九个应力分量构成一个二阶张量，称为应力张量应变偏张量和应变球张量：应变球张量和应变偏张量分别表示体积变化和形状变化5 .等效应力：八面体切应变绝对值的 倍所得之参量称为等效应力也成为广义应力或应力强度。特点 1等效应力是一个不变量。2等效应力在数值上等于单向拉伸（或压缩）时的拉伸（或压缩）应力3等效应力并不代表某一实际平面上的应力，故不能在某一特定平面上表示出来4等效应力表示了三个主应力的综合效果，可以理解为代表一点的应力状态中应力偏张量的综合作用。

7、等效应力 主轴坐标系下：等效应力 任意坐标系下：6主应变简图：（主应力简图）受力物体内一点的应力状态，可用作用在应力单元体上的主应力来描述，只用主应力的个数及符号来描述一点应力状态的简图称为主应力图。（9种）三个主应变中绝对值最大的主应变，反映了该工序变形的特征，称为特征应变。1 .当 时，20，应变状态为10，20，30，且13，属于剪切类变形（平面应变）。2.当 时，20，应变状态为10，20，30，属于压缩类变形。3.当 时，20 ，应变状态为10，20，30，属于伸长类变形。7. 比较两屈服准则的区别：（1）物理含义不同：Tresca：最大剪应力达到极限值K Mises：畸变能达到某极

8、限（2）表达式不同;（3）几何表达不同 Tresca准则：在主应力空间中为一垂直平面的正六棱柱； Mises准则：在主应力空间中为一垂直于平面的圆柱。 (平面:在主应力坐标系中，过原点并垂直于等倾线的平面) 两准则的联系：（1）空间几何表达：Mises圆柱外接于Tresca六棱柱； 在平面上两准则有六点重合；（2）通过引入罗德参数和中间主应力影响系数，可以将两准则写成相同的形式：8. 塑性应力应变关系的特点： 1 应力与应变之间的关系是非线性的，全量应变主轴与应力主轴不一定重合； 2 变形是不可逆的，与应变历史有关，即应力-应变关系不再保持单值关系； 3 塑性变形时可以认为体积不变，即应变球张

9、量为零，泊松比v=0.5； 4 对于应变硬化材科，卸载后再重新加载时的屈服应力就是卸载时的屈服应力，比初始屈服应力要高。9. 塑性成形中摩擦的分类1.干摩擦 ： 当变形金属与工具之间的接触表面上不存在任何外来的介质，即直接接触时产生的摩擦。2.边界摩擦 ：当坯料与工具之间的接触表面上加润滑剂时，随着接触压力的增加，坯料表面凸起部分被压平，润滑剂被挤入凹坑中，被封存在里面，这时在压平部分和模具之间存在一层极薄的润滑膜，接触表面就处在被这种单分子膜隔开的状态，这种单分子膜润滑的状态。3.流体摩擦： 当变形金属与工具表面之间的润滑剂层较厚，两表面完全被润滑剂隔开，此时的润滑状态称为流体润滑，这种状态

10、下的摩擦称为流体摩擦。10.摩擦机理1.表面凹凸学说 ： 认为摩擦是由于接触表面上的凹凸形状所引起的2.分子吸附学说 ： 认为摩擦的原因是由于接触表面上分子之间相互吸引的结果3粘着理论 ： 认为当两个表面接触时，接触面上某些接触点处压力很大，以致发生粘接或焊合，当两表面产生相对运动时，粘接点被切断而产生相对滑动。11. 防止产生裂纹的原则措施：1）增加静水压力2）选择和控制合适的变形温度和变形速度3）提高原材料的质量4）采用中间退火，以便消除变形过程中产生的硬化、变形不均匀、残余应力等12.晶粒细化可以提高金属材料的屈服强度、疲劳强度、塑性和冲击韧度，降低钢的脆性转变温度影响晶粒大小的主要因素

11、：1加热温度2变形程度3机械阻碍物细化晶粒的主要途径：（1）在原材料冶炼时加入一些合金元素及最终采用铝、钛等作脱氧剂（2）采用适当的变形程度和变形温度（3）采用锻后正火等相变重结晶的方法13库仑摩擦条件：不考虑接触面上的粘合现象（即全滑动），认为摩擦符合库仑定律。其内容如下：（1）摩擦力与作用于摩擦表面的垂直压力成正比例，与摩擦表面的大小无关；（2）摩擦力与滑动速度的大小无关；（3）静摩擦系数大于动摩擦系数。其数学表达式为： 或 14常摩擦力条件最大摩擦条件： 当接触表面没有相对滑动，完全处于粘合状态时，单位摩擦力（ ）等于变形金属流动时的临界切应力k，即： = k 摩擦力不变条件：认为接触面

12、间的摩擦力，不随正压力大小而变。其单位摩擦力是常数，即常摩擦力定律，其表达式为 ： =mk 式中，m为摩擦因子15影响摩擦系数的主要因素：摩擦系数随金属性质、工艺条件、表面状态、单位压力及所采用润滑剂的种类与性能等而不同。其主要影响因素有： 1 .金属的种类和化学成分 2.工具材料及其表面状态3. 接触面上的单位压力 4 .变形温度5.变形速度16润滑的目的 :减少接触面间的摩擦力 减少工模具磨损延长工具使用寿命 提高制品质量 降低变形抗力提高金属充满模膛的能力附：1.屈雷斯加（Tresca）屈服准则是指当受力物体中的（ 最大剪应力 ）达到某一定值时物体发生屈服。而米塞斯（Mises）屈服准则

13、的物理意义则是当（ 单位体积形状改变的弹性位能/弹性形变能 ）达到某一常数时，材料就屈服。2.屈雷斯加（Tresca）屈服准则在应力主空间是（ 以等倾线为轴线的正六棱柱面 ），在平面上是（ 正六边形 ）。而米塞斯（Mises）屈服准则在应力主空间是（ 以等倾线为轴线的圆柱面 ），在平面上是（ 圆 ）。平面应力的米塞斯（Mises）屈服轨迹在应力主空间为（ 椭圆 ）。 3. 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。 4. 滑移总是沿原子密度（ 最大 ）的晶面和晶向发生。 5.滑移系（ 多 ）的金属总是比滑移系（ 少 ）的金属变形协调性好，塑性高。 6. 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 ）。 7. 已知某点的应力状态为，该应力张量的第一不变量J1=（ ），第一不变量J2=（ ）。其八面体切应力8金属的力学性能，即随着变形程度的增加，金属的强度、硬度增加，而塑性韧性降低，这种现象称为加工硬化。对于不能用热处理方法强化的材料，借助冷塑性变形来提高其力学性能更为重要。加工硬化还会使金属的塑性下降，变形抗力升高。9材料在外力的作用下由弹性状态进入塑性状态，称为材料的屈服。10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。 问题补充部分： 4