40CrNi2MoE钢的高温塑性变形特征
１０．１１９７３／ｊｘｇｃｃｌ２０１５０６０１８
４０ＣｒＮｉ２ＭｏＥ钢的高温塑性变形特征
苏新生１，徐文帅２，３，黄顺喆２，王春旭２，厉勇２
１．中国航空动力机械研究所，株洲４１２００５；２．钢铁研究总院特殊钢研究所，北京１０００８１；
３．贵州安大航空锻造有限责任公司，安顺５６１００５
摘 要：采用Ｇｌｅｅｂｌｅ－３８００型热力模拟试验机，在温度为１ １２３～１ ４２３Ｋ、应变速率为０．０１～１０ ｓ－１的条件下，对４０ＣｒＮｉ２ＭｏＥ钢进行了高温轴向单道次压缩变形试验，根据压缩试验结果绘制了高温塑性流变曲线，并观察了变形后的显微组织。结果表明：该钢的流变应力和峰值应变随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小；在真应变为０．９，应变速率为０．０１ ～ １０ ｓ－１的条件下，随着应变速率的提高，其发生完全动态再结晶的温度也逐渐升高；当应变速率为１０ ｓ－１，变形温度高于１ ３２３ Ｋ时，该钢才会发生完全动态再结晶；计算得到４０ＣｒＮｉ２ＭｏＥ钢的热变形激活能为３３３．７２６ ｋＪ?ｍ０１－１，并建立了该钢动态再结晶条件下峰值应变与Ｚｅｎｅｒ－Ｈｏｌｌｏｍｏｎ因子的定量关系以及高温塑性变形本构方程。
４０ＣｒＮｉ２ＭｏＥ钢；塑性变形；动态再结晶；本构方程
ＴＧ１１１．７Ａ１０００－３７３８（２０１５）－０６－００９０－０５Ｈｏｔ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ４０ＣｒＮｉ２ＭｏＥ Ｓｔｅｅｌ
ＳＵ Ｘｉｎ－ｓｈｅｎｇ１， ＸＵ Ｗｅｎ－ｓｈｕａｉ２，３ ＨＵＡＮＧ Ｓｈｕｎ－ｚｈｅ２，ＷＡＮＧ Ｃｕｎ－ｘｕ２ ＬＩ Ｙｏｎｇ２ １． Ｃｈｉｎａ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｚｈｕｚｈｏｕ ４１２００５， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｓｔｅｅｌｓ，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｉｒｏｎ ＆ Ｓｔｅｅｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８１， Ｃｈｉｎａ； ３． Ｇｕｉｚｈｏｕ Ａｎｄａ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｆｏｒｇｉｎｇ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ａｎｓｈｕｎ ５６１００５， Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｉｎｇｌｅ－ｐａｓｓ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｔｅｓｔｓ ｆｏｒ ４０ＣｒＮｉ２ＭｏＥ ｓｔｅｅｌ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｏｎ Ｇｌｅｅｂｌｅ－３８００ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ａｔ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｒａｎｇｅ ｏｆ １ １２３－１ ４２３ Ｋ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ ｏｆ ０．０１－１０ ｓ －１． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｔｅｓｔｓ， ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｌｏｗ ｓｔｒｅｓｓ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ４０ＣｒＮｉ２ＭｏＥ ｓｔｅｅｌ ｗｅｒｅ ｐｌｏｔｔｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ａｆｔｅｒ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｏｂｓｅｒｖｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｐｅａｋ ｓｔｒａｉｎ ｏｆ ｔｈｅ ４０ＣｒＮｉ２ＭｏＥ ｓｔｅｅｌ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｔｒｕｅ ｓｔｒａｉｎ ｗａｓ ０．９ ａｎｄ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ ｗａｓ ０．０１－１０ ｓ－１， ｔｈｅ ｆｕｌｌ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ ｒｉｓｉｎｇ． Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ ｗａｓ １０ ｓ １ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ ｂｅｙｏｎｄ １ ３２３ Ｋ， ｆｕｌｌ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｈａｐｐｅｎｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ． Ｔｈｅ ｈｏｔ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆ ４０ＣｒＮｉ２ＭｏＥ ｓｔｅｅｌ ｗａｓ ３３３．７２６ ｋＪ?ｍｏｌ－１ ｂｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ． Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｈｏｔ ｐｌａｓｔｉｃ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｐｅａｋ ｓｔｒａｉｎ ａｎｄ Ｚｅｎｅｒ－Ｈｏｌｌｏｍｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｗｅｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．
４０ＣｒＮｉ２ＭｏＥ ｓｔｅｅｌ； ｐｌａｓｔｉｃ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ； ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ； ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ
２０１４－０５－２０２０１４－１２－３１
苏新生（１９６８－），男，湖南茶陵人，研究员。
万方数据
钢结构几种型钢特性分析
钢结构几种型钢特性分析 楼承板 又称钢承板、建筑压型钢板，采用镀锌钢板经辊压冷弯成型，其截面成V型、U 型、梯形或类似这几种形状的波形，主要用作永久性模板，也可被选为其他用途。 在使用阶段楼承板作为混凝土楼板的受拉钢筋，也提高了楼板的刚度，节省了钢筋和混凝土的用量。 压型板表面压纹使楼承板与混凝土之间产生最大的结合力，使二者形成整体，配以加劲肋，使楼承板系统具有高强承载力。 压型钢板组合板(楼承板,钢承板)是一种十分合理的结构形式，它能够按其各组成部件所处的位置和特点，充分发挥钢材抗拉和混凝土抗压性能好的优点，并具有良好的抗震性能、施工性能。这种结构目前被广泛应用于国内外多高层建筑中。 楼承板和普通钢筋混凝土楼板对比 1. 楼承板可作为现浇混凝土的永久模版，省掉了施工中安装和拆除模板的工序； 2. 楼承板安装好之后可以作为施工平台使用，同时由于不必使用临时支撑，也不影响下一层施工平面的工作； 3. 楼承板可作为楼板的底筋使用，减少了安装板筋的工作量； 4. 根据压型板刚才的不同界面形状，最多可以减少30%的楼板混凝土用量，减少楼板自重又可以相应的减少梁、柱和基础的尺寸，提高了结构的整体性能； 工型钢 称钢梁，是截面为工字形的长条钢材。其规格以腰高（h）*腿宽（b）*腰厚（d）的毫米数表示，如“工160*88*6”，即表示腰高160毫米，腿宽88毫米，腰厚6毫米的工型钢。工字钢分普通工字钢、轻型工字钢和H型钢三种。 普通工型钢和轻型工型钢的翼缘由根部向边上逐渐变薄的，有一定角度。由于它们截面尺寸相对较高、较窄，故对截面两个主袖的惯性矩相差较大，因此，一般仅用于在腹板平面内受弯的构件或将其组成格构式受力构件。对轴心受压构件或
变形高温合金的特性、分类及用途
科技名词定义 塑性变形 科技名词定义 中文名称：塑性变形 英文名称：plastic deformation 定义：岩体、土体受力产生的、力卸除后不能恢复的那部分变形。 应用学科：水利科技（一级学科）；岩石力学、土力学、岩土工程（二级学科）；土力学（水利）（三级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 塑性变形（Plastic Deformation），的定义是物质-包括流体及固体在一定的条件下，在外力的作用下产生形变，当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象。
目录 介绍 机理 影响 介绍 机理 影响 展开 编辑本段介绍 材料在外力作用下产生而在外力去除后不能恢复的那部分变形 塑性变形 。材料在外力作用下产生应力和应变（即变形）。当应力未超过材料的弹性极限时，产生的变形在外力去除后全部消除，材料恢复原状，这种变形是可逆的弹性变形。当应力超过材料的弹性极限，则产生的变形在外力去除后不能全部恢复，而残留一部分变形，材料不能恢复到原来的形状，这种残留的变形是不可逆的塑性变形。在锻压、轧制、拔制等加工过程中，产生的弹性变形比塑性变形要小得多，通常忽略不计。这类利用塑性变形而使材料成形的加工方法，统称为塑性加工。 编辑本段机理 固态金属是由大量晶粒组成的多晶体，晶粒内的原子按照体心立方、面心立方或紧密六方等方式排列成有规则的空间结构。由于多种原因，晶粒内的原子结构会存在各种缺陷。原
塑性变形 子排列的线性参差称为位错。由于位错的存在,晶体在受力后原子容易沿位错线运动,降低晶体的变形抗力。通过位错运动的传递，原子的排列发生滑移和孪晶（图1）。滑移是一部分晶粒沿原子排列最紧密的平面和方向滑动，很多原子平面的滑移形成滑移带，很多滑移带集合起来就成为可见的变形。孪晶是晶粒一部分相对于一定的晶面沿一定方向相对移动，这个晶面称为孪晶面。原子移动的距离和孪晶面的距离成正比。两个孪晶面之间的原子排列方向改变，形成孪晶带。滑移和孪晶是低温时晶粒内塑性变形的两种基本方式。多晶体的晶粒边界是相邻晶粒原子结构的过渡区。晶粒越细，单位体积中的晶界面积越大，有利于晶间的移动和转动。某些金属在特定的细晶结构条件下，通过晶粒边界变形可以发生高达300～3000％的延伸率而不破裂。 编辑本段影响 金属在室温下的塑性变形，对金属的组织和性能影响很大，常会出现加工硬化、内应力和各向异性等现象。 加工硬化 塑性变形引起位错增殖，位错密度增加，不同方向的位错发 塑性变形力学原理 生交割，位错的运动受到阻碍，使金属产生加工硬化。加工硬化能提高金属的硬度、强度和变形抗力，同时降低塑性，使以后的冷态变形困难。
40CrNi2MoE钢的高温塑性变形特征
１０．１１９７３／ｊｘｇｃｃｌ２０１５０６０１８ ４０ＣｒＮｉ２ＭｏＥ钢的高温塑性变形特征 苏新生１，徐文帅２，３，黄顺喆２，王春旭２，厉勇２ １．中国航空动力机械研究所，株洲４１２００５；２．钢铁研究总院特殊钢研究所，北京１０００８１； ３．贵州安大航空锻造有限责任公司，安顺５６１００５ 摘 要：采用Ｇｌｅｅｂｌｅ－３８００型热力模拟试验机，在温度为１ １２３～１ ４２３Ｋ、应变速率为０．０１～１０ ｓ－１的条件下，对４０ＣｒＮｉ２ＭｏＥ钢进行了高温轴向单道次压缩变形试验，根据压缩试验结果绘制了高温塑性流变曲线，并观察了变形后的显微组织。结果表明：该钢的流变应力和峰值应变随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小；在真应变为０．９，应变速率为０．０１ ～ １０ ｓ－１的条件下，随着应变速率的提高，其发生完全动态再结晶的温度也逐渐升高；当应变速率为１０ ｓ－１，变形温度高于１ ３２３ Ｋ时，该钢才会发生完全动态再结晶；计算得到４０ＣｒＮｉ２ＭｏＥ钢的热变形激活能为３３３．７２６ ｋＪ?ｍ０１－１，并建立了该钢动态再结晶条件下峰值应变与Ｚｅｎｅｒ－Ｈｏｌｌｏｍｏｎ因子的定量关系以及高温塑性变形本构方程。 ４０ＣｒＮｉ２ＭｏＥ钢；塑性变形；动态再结晶；本构方程 ＴＧ１１１．７Ａ１０００－３７３８（２０１５）－０６－００９０－０５Ｈｏｔ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ４０ＣｒＮｉ２ＭｏＥ Ｓｔｅｅｌ ＳＵ Ｘｉｎ－ｓｈｅｎｇ１， ＸＵ Ｗｅｎ－ｓｈｕａｉ２，３ ＨＵＡＮＧ Ｓｈｕｎ－ｚｈｅ２，ＷＡＮＧ Ｃｕｎ－ｘｕ２ ＬＩ Ｙｏｎｇ２ １． Ｃｈｉｎａ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｚｈｕｚｈｏｕ ４１２００５， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｓｔｅｅｌｓ，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｉｒｏｎ ＆ Ｓｔｅｅｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８１， Ｃｈｉｎａ； ３． Ｇｕｉｚｈｏｕ Ａｎｄａ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｆｏｒｇｉｎｇ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ａｎｓｈｕｎ ５６１００５， Ｃｈｉｎａ Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｉｎｇｌｅ－ｐａｓｓ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｔｅｓｔｓ ｆｏｒ ４０ＣｒＮｉ２ＭｏＥ ｓｔｅｅｌ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｏｎ Ｇｌｅｅｂｌｅ－３８００ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ａｔ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｒａｎｇｅ ｏｆ １ １２３－１ ４２３ Ｋ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ ｏｆ ０．０１－１０ ｓ －１． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｔｅｓｔｓ， ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｌｏｗ ｓｔｒｅｓｓ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ４０ＣｒＮｉ２ＭｏＥ ｓｔｅｅｌ ｗｅｒｅ ｐｌｏｔｔｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ａｆｔｅｒ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｏｂｓｅｒｖｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ ｐｅａｋ ｓｔｒａｉｎ ｏｆ ｔｈｅ ４０ＣｒＮｉ２ＭｏＥ ｓｔｅｅｌ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ ａｎｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｔｒｕｅ ｓｔｒａｉｎ ｗａｓ ０．９ ａｎｄ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ ｗａｓ ０．０１－１０ ｓ－１， ｔｈｅ ｆｕｌｌ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ ｒｉｓｉｎｇ． Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ ｗａｓ １０ ｓ １ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ ｂｅｙｏｎｄ １ ３２３ Ｋ， ｆｕｌｌ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｈａｐｐｅｎｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ． Ｔｈｅ ｈｏｔ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆ ４０ＣｒＮｉ２ＭｏＥ ｓｔｅｅｌ ｗａｓ ３３３．７２６ ｋＪ?ｍｏｌ－１ ｂｙ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ． Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｈｏｔ ｐｌａｓｔｉｃ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｐｅａｋ ｓｔｒａｉｎ ａｎｄ Ｚｅｎｅｒ－Ｈｏｌｌｏｍｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｗｅｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ． ４０ＣｒＮｉ２ＭｏＥ ｓｔｅｅｌ； ｐｌａｓｔｉｃ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ； ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ； ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ ｅｑｕａｔｉｏｎ ２０１４－０５－２０２０１４－１２－３１ 苏新生（１９６８－），男，湖南茶陵人，研究员。 万方数据
金属在塑性变形中的组织结构与性能变化
第七章金属在塑性变形中的组织结构与性能变化 练习与思考题 1 冷变形使金属的组织结构和性能发生什么变化？有何意义？ （1）冷变形使金属的组织结构发生如下变化： 1）单晶体塑性变形:时，随着变形量增加，位错密度增加，从而引起加工硬化； 2）多晶体塑性变形时，，随着变形量增加，与单晶体变形一样，位错密度增加。但多晶体各晶粒即相互阻碍又相互促进，变形量到一定程度出现位错胞状结构； 3）冷塑性变形后自由能高； 4）晶粒外形、夹杂物和第二相的分布发生变化； 5）性能上具有方向性：带状组织和纤维组织； 6）形成形变织构； 7）晶体可能被破坏，可能产生微裂纹，甚至宏观裂纹等；变形是不均匀的；存在残余内应力。 （2）冷变形对金属性能的变化体现在： 1）强度指标增加；塑性指标降低，韧性也降低了；产生力学性能的方向性。 2）物理性能变化：由于在晶间和晶内产生微观裂纹和空隙以及点阵缺陷，因而密度降低，导热、导电、导磁性能降低。 3）化学性能变化：化学稳定性降低，耐腐蚀性能降低，溶解性增加。 （3）生产上经常利用冷加工提高材料的强度，通过加工硬化（或称形变强化）来强化金属。冷加工是通过塑性变形改变金属材料性能的重要手段之一。 2 回复退火处理可能使冷变形后的金属组织结构发生什么变化？有何实际意义？ 回复对组织结构的影响与形变后的组织以及回复的温度和时间有关： （1）回复温度较低时，由于塑性变形所产生的过量空位就会消失； （2）回复温度稍高一些时，同一个滑移面上的异号位错，会在塞积位错群
的长程应力场作用下，汇聚而合并消失，降低位错密度； （3）回复温度较高时，不但同一滑移面上的异号位错可以汇聚抵消，而且不同滑移面上的位错也易于攀移和交滑移，从而互相抵消或重新排列成一种能量较低的结构。 回复退火在生产中主要作用： （1）去内应力退火，使冷加工的金属件，在基本上保持加工硬化的条件下降低其内应力，以避免变形和开裂，改善工件的耐蚀性。 （2）预先形变热处理工艺中，低温冷变形后进行的中间回火，也是一种回复性质的处理。其目的是为了得到比较稳定的位错（亚晶组织），在进行快速淬火加热和最后的回火处理后，仍能够保持良好的形变强化的效果。 3 如何控制再结晶后的晶粒大小和均匀性？ 决定再结晶退火后晶粒大小的最主要因素是预先变形量、退火温度，其次是原始晶粒度、杂质及退火时间等。 当变形量很小时，晶格畸变能低，形核率低，甚至不形核，而且没有足够的动力推动再结晶过程的进行，不发生再结晶，只是晶粒长大，出现粗晶组织。为了细化晶粒，条件允许时，应尽量采用大变形量，避免在临界变形程度加工。 提高退火温度，不仅使再结晶晶粒度增大，而且还会影响到临界变形程度。随着退火温度升高，其临界变形程度变小，且再结晶晶粒明显长大。 原始晶粒的大小及夹杂对再结晶后的晶粒大小有影响：在同样变形程度和温度下，原始晶粒越细，再结晶后的晶粒也越细；杂质妨碍再结晶晶粒长大，对组织细化有一定影响，特别是分布在晶界上的杂质成连续膜时，造成的障碍作用更大。 4 金属在热变形中其组织结构和性能变化有什么特点？ （1）改造铸态组织 铸态金属组织中的缩孔、疏松、空隙、气泡等缺陷等得到压缩式焊合，铸态组织的物理、化学和结晶学方面的不均匀性会得到改善。 （2）细化晶粒和破碎夹杂物
GH4169 镍基变形高温合金资料
GH4169 镍基变形高温合金资料 中国牌号：GH4169/GH169 美国牌号：Inconel 718/UNS NO7718 法国牌号：NC19FeNb 一、GH4169概述 GH4169合金是以体心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀强化的镍基高温合金，在-253～700℃温度范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位, 并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性，能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。 该合金的另一特点是合金组织对热加工工艺特别敏感，掌握合金中相析出和溶解规律及组织与工艺、性能间的相互关系，可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程，就能获得可满足不同强度级别和使用要求的各种零件。供应的品种有锻件、锻棒、轧棒、冷轧棒、圆饼、环件、板、带、丝、管等。可制成盘、环、叶片、轴、紧固件和弹性元件、板材结构件、机匣等零部件在航空上长期使用。 1.1 GH4169 材料牌号 GH4169(GH169)
1.2 GH4169 相近牌号 Inconel 718(美 国),NC19FeNb(法国) 1.3 GH4169 材料的技术标准 1.4 GH4169 化学成分该合金的化学成分分为3类：标准成分、优质成分、高纯成分，见表1-1。优质成分的在标准成分的基础上降碳增铌，从而减少碳化铌的数量，减少疲劳源和增加强化相的数量，提高抗疲劳性能和材料强度。同时减少有害杂质和气体含量。高纯成分是在优质标准基础上降低硫和有害杂质的含量，提高材料纯度和综合性能。 核能应用的GH4169合金，需控制硼含量（其他元素成分不变），具体含量由供需双方协商确定。当ω（B）≤0.002%时，为与宇航工业用的GH4169合金加以区别，合金牌号为GH4169A。 表 1-1[1]%
3塑性变形的基本定律
3 塑性变形的基本定律 3.1 体积不变定律及应用 一、 体积不变定律内容 在压力加工过程中，只要金属的密度不发生变化，变形前后金属的体积就不会产生变化。若设变形前金属的体积为0V ，变形后的体积为1V ，则有： 0V =1V =常数 实际上，金属在塑性变形过程中，其体积总有一些变化，这是由于： （1）在轧制过程中，金属内部的缩孔、气泡和疏松被焊合，密度提高，因而改变了金属体积。这就是说除内部有大量存在气泡的沸腾钢锭（或有缩孔及疏松的镇静钢锭、连铸坯）的加工前期外，热加工时，金属的体积是不变的。 （2）在热轧过程中金属因温度变化而发生相变以及冷轧过程中金属组织结构被破坏，也会引起金属体积的变化，不过这种变化都极为微小。例如，冷加工时金属的比重约减少0.1～0.2％。不过这些在体积上引起的变化是微不足道的，况且经过再结晶退火后其比重仍然恢复到原有的数值。 二、 体积不变定律的应用 1、确定轧制后轧件的尺寸 设矩形坯料的高、宽、长分别为L B H 、、，轧制以后的轧件的高、宽、长分别为l b h 、、（如图3-1所示），根据体积不变条件，则 HBL V =1 hbl V =2 即 hbl HBL = 在生产中，—般坯料的尺寸均是已知的，如果轧制以后轧件的高度和宽度也已知时，则轧件轧制后的长度是可求的，即 图3-1 矩形断面工件加工前后的尺寸
hb HBL l = 例题1：轧50×5角钢，原料为连铸方坯，其尺寸为120×120×3000mm ，已知50×5角钢每米理论重3.77kg ，密度为7.85t/m 3，计算轧后长度l 为多少? 解： 坯料体积 V 0=120×120×3000=4.32×107mm 3 50×5角钢每米体积为 3.77/（7.85×103÷109）=480×103mm 3 由体积不变定律可得 4.32×107=480×103×l 轧后长度 l ≈90m 2、根据产品的断面面积和定尺长度，选择合理的坯料尺寸。例题2：某轨梁轧机上轧制50Kg/m 重轨，其理论横截面积为6580mm 2，孔型设计时选定的钢坯断面尺寸为325×280mm 2，要求一根钢坯轧成三根定尺为25m 长的重轨，计算合理的钢坯长度应为多少？ 根据生产实践经验，选择加热时的烧损率为2％，轧制后切头、切尾及重轨加工余量共长 1.9m ，根据标准选定由于钢坯断面的圆角损失的体积为2％。由此可得轧后轧件长度应为 =l （3×25+1.9）×103=76900mm 由体积不变定律可得 325×280L （1－2％）（1－2％）=76900×6580 由此可得钢坯长度 L = mm 567398 .02803256580769002=??? 故选择钢坯长度为5.7m 。 3、在连轧生产中，为了保证每架轧机之间不产生堆钢和拉钢，则必须使单位时间内金属从每架轧机间流过的体积保持相等，即 n n v F v F v F ===ΛΛ2211 式中 n F F F ΛΛ21、为每架轧机上轧件出口的断面积， n v v v ΛΛ21、为各架轧机上轧件的出口速度，它比轧辊的线速度稍大，但可看作近似相等。 如果轧制时n F F F ΛΛ21、为已知，只要知道其中某一架轧辊的速度（连轧时，成品机架的轧辊线速度是已知的），则其余的转数均可一一求出。 3.2 最小阻力定律及其应用
中南大学高温塑性变形习题
一、名词解释（20分）：5小题 恒载荷蠕变：变形过程中外载荷，即试验机上的作用力保持不变的蠕变。 恒应力蠕变：变形过程中作用在材料上的应力保持不变的蠕变。 恒应变速率变形：变形过程中应变速率保持不变，ε是常数。 恒拉伸速度变形：变形过程中拉伸机的移动速度保持不变，dl/dt 是常数。 变形速度激活能： Q 的量纲为能量，控制材料的高温塑性变形过程，称为变形速度激活能。 时效成形：时效成形是将零件成形和人工时效处理相结合的新型钣金成形工艺.它能够改善合金的微观组织,提高材料强度,降低残余内应力水平,增强耐应力腐蚀能力,延长零件使用寿命。 应变硬化：材料经塑性变形后，随着应变增加，继续变形所需应力增加的现象。 应变速率硬化：材料经塑性变形时，流动应力随应变速率增加而增加的现象。 幂律蠕变：凡是应力与应变速度满足如下公式的蠕变。 ω σεσlog log ||log log .1??=??== Z n Z T n A 幂律失效：幂律蠕变中当应力升高到一定程度后，曲线?εl o g 与log σ的斜率开始增大偏离线性关系的现象。 表观激活能：若材料的变形过程由多个热激活过程控制，则由试验直接得到的激活能称为表观激活能。包含了弹性模量随温度的变化。 真实激活能：若控制材料变形过程的多个激活能差异很大，实际上其作用的激活能称为真实激活能。其值等于自扩散激活能。 自扩散激活能：反应材料自扩散的难易程度的物理量。 内应力：物体由于外因而变形时，内部各部分之间产生相互作用的内力，单位面积上的力称为内力，所谓内应力，是指当外部荷载去掉以后，仍残存在物体内部的应力。 长程内应力：长程内应力是晶体中所有位错的弹性应力场叠加的结果，应力场与1/r 成正比，因此长程内应力是以相当大的波长在晶体空间波动。 短程内应力：位错与晶体中短程的局部障碍（如林位错、固溶原子等）相互作用而产生的阻碍位错运动的力。 有效应力：外应力与内应力最大值的差值，表示实际作用与位错运动的应力。
基于CPFEM的TA15钛合金高温塑性变形研究
基于CPFEM的TA15钛合金高温塑性变形研究晶体塑性理论将晶体塑性变形的物理机制及变形几何学与单晶或多晶的弹塑性本构方程相结合，从介观尺度（即晶粒尺度）上解释材料的各种塑性变形行为。将晶体塑性理论与有限元方法相结合的方法称为晶体塑性有限元方法（Crystal Plastic Finite Element Method，CPFEM），该方法从材料变形的物理机制出发，可以较为准确的反映材料的微观特性。 目前晶体塑性有限元模拟已成为力学界和材料界的研究热点。钛与钛合金是一种重要的结构材料，以其优异的性能广泛应用在航空航天等领域。 钛有两种同素异构晶型：密排六方(HCP)点阵的α-Ti相和体心立方(BCC)点阵的β-Ti相，由于晶格类型不同，其变形机制差别较大。文中综合采用了有限元方法、晶体塑性理论、元胞自动机等现代科学技术方法。 从介观尺度出发，根据合金微观晶格结构的不同，研究新型近α型钛合金—TA15钛合金的高温塑性变形，研究在相变点温度以上及以下的TA15钛合金高温的高温塑性变形行为。文中采用元胞自动机方法得到了相变点上的TA15钛合金的初始晶粒形貌。 建立了适用于变形温度在相变点以上的TA15合金的高温塑性变形的晶体塑性有限元模型。模拟结果表明多晶体在塑性变形的过程中，晶粒与晶粒之间以及晶粒内部的应力分布存在着明显的差异，晶粒内部与晶粒外部的塑性变形非常不均匀。 通过对滑移系上的剪应变进行分析表明由于各晶粒的取向不同和晶粒间的取向差的差异，不同晶粒的滑移系开动情况差别很大；在同一晶粒内部，由于需要协调相邻晶粒的应变情况，因此滑移系开动的程度也不完全相同。建立了适用
高温合金切削特点
切削特点 a、切削力大：比切削45号钢大2～3倍。 b、切削温度高：比切削45号钢高50％左右。 c、加工硬化严重：切削它时的加工表面和已加工表面的硬度比基体高50～100％。 d、刀具易磨损：切削时易粘结、扩散、氧化和沟纹磨损。 刀具材料 a、高速钢：应选用高钒、高碳、含铝高速钢。 b、硬质合金：应采用YG类硬质合金。最好采用含TaC或NbC的细颗粒和超细颗粒硬质合金。如YG8、YG6X、YG10H、YW4、YD15、YGRM、YS2、643、813、712、726等。 c、陶瓷：在切削铸造高温合金时，采用陶瓷刀具也有其独特的优越性。 刀具几何参数 变形高温合金(如锻造、热轧、冷拔)。刀具前角γ0为10°左右；铸造高温合金γ0为0°左右，一般不鐾负倒棱。刀具后角一般α=10°～15°。粗加工时刀倾角λs为-5°～-10°，精加工时λs =O～3°。主偏角κr为45°～75°。刀尖圆弧半径r为0.5～2mm，粗加工时，取大值。 切削用量 a、高速钢刀具：切削铸造高温合金切削速度Vc为3m/min左右，切削变形高温合金Vc=5～10m/min。 b、硬质合金刀具：切削变形高温合金Vc：40～60m/min；切削铸造高温合金Vc=7～10m/min。进给量f和切削深度αp均应大于0.1mm，以免刀具在硬化后的表面进行切削，而加剧刀具磨损。 切削液 粗加工时，采用乳化液、极压乳化液。精加工时，采用极压乳化液或极压切削油。铰孔时，采用硫化油85～90％+煤油10～15%，或硫化油(或猪油)+CCl4。高温合金攻丝十分困难，除适当加大底孔直径外，应采用白铅油+机械油，或氯化石蜡用煤油稀释，或用MoS2油膏。 高温合金钻孔
钢的塑性测试
《钢材质量检验》单元教学设计一、教案头
二、教学过程设计
三、讲义 1.钢的塑性指标 塑性是钢最主要的性能之一，它反映材料受力的作用产生塑性变形的能力。钢的塑性指标是指导冶金厂不断改进生产加工工艺、提高产品质量、生产符合标准的钢材产品，以及指导用户合理选材、正确进行冷热加工和热处理的重要依据。金属的塑性一般采用拉伸试验来检测，拉伸试验规定，金属的塑性指标主要用伸长率和断面收缩率来表示。我国很早就颁布了金属强度和塑性测试标准GB/T228—2002《金属材料的拉伸试验方法》。 2.拉伸试验 拉伸试验是指，将标准试样夹持在拉伸试验机上，均匀施加轴向作用力，测定样品在受力过程中抵抗塑性变形和破坏的能力，即材料的强度和塑性。 金属的塑性指标，伸长率和断面收缩率都是通过拉伸试验得到的拉伸试棒的分析测试得到的。 3.伸长率 （1）伸长率A：试样拉断后，将断口对接在一起时，试样标距的增长量与原始标距长度的百分比。 （2）表示：A =【(L1－L0)/L0】×100% 式中 L0——拉伸试样的原始标距长度； L1——试样断后标距部分的总长度； （3）测试方法：用游标卡尺分别测试试样拉伸前、后标距部分的长度L0和L1，代入上式计算即可即可计算伸长率A。具体可参考GB/T228—2002《金属材料的拉伸试验方法》。
注意：测试L1时，左手将拉断的试样紧密地对接在一起，尽量使试样轴线位于一直线上，并采取适当措施（例如：通过螺丝施加压力），使试样断裂部分适当接触。右手持分辨力优于0.1 mm的量具（例如：游标卡尺）对两标线之间的距离进行测量。 4.断面收缩率 （1）断面收缩率Z：试样拉断后，颈缩处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。 （2）表示：Z =【(S0－S1)/S0】×100% 式中 S0——拉伸前试样的原始横截面积； S1——试样断后颈缩处的最小截面积； （3）测试方法：用螺旋测微器测试试样拉伸前的原始直径d0，代入面积公式计算S0；试样拉断后，左手将试样断口紧紧对接在一起，右手持游标卡尺测试试样拉断后的直径d u，通过面积公式计算S1。将S0和S1代入上式即可计算断面收缩率Z。具体可参考GB/T228—2002《金属材料的拉伸试验方法》。 注意：测试d1时，将试样断裂部分仔细地配接在一起，使其轴线处于同一直线上。对于圆形横截面试样，在缩颈最小处相互垂直的方向测量直径，准确到±1%，取其算术平均值计算d1，通过面积公式即可计算S1。 5.伸长率、断面收缩率与材料性能的关系 通常，A、Z的数值越大，材料的塑性越好。不同钢种的塑性要求范围不同；同一产品，其加工工艺不同，塑性指标也有差异。例如：随着碳含量的增加，钢的强度增高而塑性减小；随着温度的升高，塑性越好。所以钢材的轧制和锻造时都要将其加热到一定温度，以便于塑性成形。 四、训练任务 1.任务名称：钢的塑性指标测试 2.任务要求：①小组长明确分工，组内协助完成任务。 ②工作细致认真，能熟练使用游标卡尺和螺旋测微器。 ③数据结果分析要思路清晰，任务单填写要求工整整洁。 ④小组展示语言要大方得体，小组评价时要客观公正。 3.实训用具：拉伸试验前和拉伸试验后的试样各1支、游标卡尺、螺旋测微器。 4.操作步骤： （1）做拉伸试验前，在试样上标注原始标距长度的刻线，要求按短标距试样走L0 = 5d0 （2）用游标卡尺测量拉伸试验前试样的原始标距长度L0，将结果记录在任务单的指定位置。 （3）左手将拉断的试样紧密地对接在一起，尽量使试样轴线位于一直线上，使试样断裂部分适当接触。右手持游标卡尺测量断后标距长度L10，将结果记录在任务单的指定位置。 （4）将上述测试结果带入伸长率计算公式，计算钢的伸长率A，将结果记录在任务单的指定位
TA15钛合金高温变形行为研究
TA15钛合金高温变形行为研究 TA15钛合金的名义成分为Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V，属于高Al当量的近α型钛合金。该合金既具有α型钛合金良好的热强性和可焊性，又具有接近于α+β型钛合金的工艺塑性，是一种综合性能优良的钛合金，被广泛用于制造高性能飞机的重要构件。对金属热态加工过程进行数值模拟，需要确定材料对热力参数的动态响应特征，即材料的流动应力与热力参数之间的本构关系，这对锻造工艺的合理制定，锻件组织的控制以及成型设备吨位的确定具有科学和实际的指导意义。 中国船舶重工集团公司725所的科研人员以TA15合金的热模拟压缩试验为基础，研究了变形工艺参数对TA15合金高温变形时流动应力的影响，这些研究对制定合理的TA15合金锻造热加工工艺，有效控制产品的性能、提高产品质量提供了借鉴。 热模拟压缩试验所用材料为轧制态Φ55mmTA15合金棒材，相变点为995±5℃，将该棒料切割加工成Φ8mm×12mm的小棒料进行试验。研究结果表明：（1）TA15合金在高温变形过程中，流动应力首先随应变的增大而增加，达到峰值后再下降，最后趋于稳定值。同一应变速率下，随着变形温度的升高，合金的流动应力降低；同一变形温度下，随着应变速率的减小，合金的流动应力减小。（2）TA15合金属于热敏感型和应变速率敏感型材料。应变速率较小时，变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较小；应变速率较大时，变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较大。变形温度较低时，应变速率对稳态应力和峰值应力的影响较大；变形温度较高时，应变速率对稳态应力和峰值应力的影响较小。（3）建立了TA15合金高温变形时的流动应力本构方程，经显著性检验和相关系数检验，证明所建立的方程具有较好的曲线拟合特性，方程的计算值与实验数据吻合较好。
钢的塑性测试(课堂参照)
《钢材质量检验》单元教学设计 一、教案头 课题：拉伸试验测试钢的塑性 教材：冶金工业出版社出版的《钢材质量检验》，页码122-126页。 授课班级15冶金技术课时：2学时授课类型：实训课 教学目标 能力（技能）目标知识目标素质目标 能够运用拉伸试验检测钢铁 材料的塑性。 掌握钢的塑性指标及塑性检 测方法。 ①通过分组训练培养学生的 团队协作能力； ②通过任务训练培养学生的 动手操作能力； ③通过试验结果分析培养学 生分析问题的能力。 重 难 点 ①伸长率及断面收缩率的分析计算。 能 力 训 练任务及案例配备钢材塑性检验所需的实训用具和标样，学生依据资料中的要求，分组进行测试，根据测试结果分析计算钢的塑性指标——伸长率及断面收缩率。 作 业 结合工程应用举例说说金属的塑性与切削加工工艺之间关系。 课 后 小 结
二、教学过程设计 步骤教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配 告知告知本次课的教学内容及教学 目标。 教师讲授教师讲授学生复习2分钟 引入为什么要检验金属的塑性指标， 塑性指标在工程应用中的广泛 性和重要性。 教师讲解 PPT展示学生了解3分钟 资讯塑性指标的表征参量，金属材料 的塑性检验方法及操作要领。 …… 布置训练任务，提出要求，明确 教学评价标准。 教师演示演示法学生掌握10分钟 计划决策小组讨论，明确任务总量，组长 依据各人专长给组员分配任务 任务驱动小组竞赛学生理解2分钟 实施各组依据任务单上的要求，完成 本组金属棒的塑性指标测试，并 对测试结果进行分析，教师从旁 指导。 任务驱动教师指导学生讨论20分钟 检验各小组以竞赛的形式，分别上台 展示本组的测试结果。 竞赛法小组展示学生展示6分钟 评价教师给出标准结果做评分依据。 小组互评，小组自评打分，教师 评价。 评价 小组自评 互评，教师 评价。 学生评价6分钟
3104铝合金高温塑性变形本构关系研究
"黄光杰!男"3)4(年生"博士"副教授"主要从事铝合金#镁合金微观组织及加工工艺的研究"!"#!$%&’4*3%[&$3",’-./#!6N E >f !34&567- [X V Y 铝合金高温塑性变形本构关系研究 黄光杰3!朱清洋3!黄本多% !3"重庆大学材料科学与工程学院"重庆($$$(*#%"成都电子机械高等专科学校"成都43$$&3 $""摘要""在^ #""R "’3*$$热模拟机上!采用高温等温压缩试验研究了&3$(铝合金在高温压缩变形中的塑性变形本构关系"结果表明!应变速率和变形温度的变化强烈影响合金流变应力的大小!流变应力随变形温度升高而降 低!随应变速率提高而增大#可用含W "="H ’‘7##7-7=参数的本构方程(S $3%4 &g #=’$W %A &3%=T ($W %A &%%=T 3)3%% *来描述&3$(铝合金高温压缩变形时的流变应力行为!解得AS %$%+*(*)*53F U 3+=S &5($(4+4 S $5$&++4Z 9.U 3 "关键词""&3$(铝合金"塑性变形"本构关系 G -7-&+%1()F ()7’$’.’$@-G -#&’$()71$"(*[X V Y!#.B $).B !##(4A .+$)=6 #&7’$%A -*(+B &’$()$)I $=1>-B " -+&’.+-‘;A Q ^^O .=>f /"3"W ‘;_/=>I .=>3" ‘;A Q ^8"=C O 7% !3"D 7##">"72Z .G "H /.#FK 6/"=6".=C,=>/=""H /=>"D E 7=>N /=>;=/J "H F /G I "D E 7=>N /=>( $$$(*#%"D E "=>C O,#"6G H 7-"6E .=/6.#D 7##">""D E "=> C O43$$&3$!87’+&%’""!E "67=F G /G O G /J "H "#.G /7=F E /M 72&3$(.#O -/=O -.##7I C O H /=>67-M H "F F /7=C "27H -.G /7=/=E /> E G "-’M "H .G O H "/ F F G O C /"CR I /F 7G E " H -.#67-M H "F F /7=G "F G .G^#""R #"’3*$$G E "H -.#’-"6E .=/6.#F /-O #.G 7H 5!E "H "F O #G F F E 71G E .G G E "2#71F G H "F F /F 67=G H 7##"CR I R 7G E F G H ./=H .G ".=CC "27H -/=>G "-M "H .G O H ""G E "2#71F G H "F F C "6H ".F "F1/G E G E "/=6H ".F "72C "27H -/=>G "-M "H .G O H ""1E /#"/6H ".F "F1/G EG E "/=6H ".F "72F G H ./=H .G "5!E "2#71F G H "F F72&3$(.##7I C O H /=>E /> E G "-M "H .G O H "C "27H -.G /7=6.=R "H "M H " F "= G "CR I .67=F G /G O G /J ""N O .G /7=!(S !3%4$g #=&!W %A $3%=T ’!W %A $%%=T3(3%% )$G E .G /=6#O C "F W "="H ’‘7##7-7=M .H .-"G "H 5!E "6.#6O #.G "C H "F O #G F.H "*A S %$%+*(*)*53F U 3 "=S &5($(4"4S $i $&++4Z 9.U 3 5 9-4/(+37""&3$(.#O -/=O -.##7I "M #.F G /6C "27H -.G /7="67=F G /G O G /J "H "#.G /7=F E /M " !"前言 &3$(‘3)铝合金属于A #’Z >’Z =系热处理不可强化合金"通过加工过程得到强化"具有很好的加工性能+焊接性能和抗腐蚀性能"是易拉罐罐体的主要材料,流变应力是表征金属与合金塑性成形性能的一个最基本量"它受变形温度+变形量+应变速率和合金化学成分的影响,金属在塑性加工时流变应力大小不但是衡量材料塑性加工能力的重要标志"也是设备选择的依据以及模具与有关装置设计的基本前提,本文在^#""R #"’3*$$热模拟机上"采用高温压缩试验对&3$(铝合金流变应力进行了系统的研究"分析了其高温变形时流变应力的变化规律"求解了其本构方程"为改善热加工工艺+进一步提高产品质量提供了理论和实践依据, ""实验条件及方法 实验采用&3$(铝合金铸锭"其化学成分!质量分数$为*Z =35$&\+Z >35%*\+b "$i (&\+K /$5%&\+D O $i %3\+Q /($i $*\+W =($i %$\+!/($i 3$\"余量为A #,热模拟压缩实验前已对铸锭进行过均匀化处理,压缩试样为)3$--g 3%-- 的圆柱体,在^#""R #"’3*$$热模拟机上进行压缩实验,压缩过程中"在圆柱试样两端涂抹[*\石墨T %$\机油T *\硝酸三甲苯脂"并在设备液压轴端部贴金属钽片"以减小摩擦对应力状态的影响,试样压缩温度分别为&$$Y +&*$Y +($$Y +(*$Y + *$$Y #应变速率分别为$i $$3F U 3+$i $3F U 3+$i 3F U 3+35$F U 3 #相应于应变速率的数据取样频率分别为%‘a +%$‘a +%$$‘a +%$$$‘a #总压缩量为$i 4#通电后利用金属试样自身电阻进行加热"加热速度为3Y %F "压缩变形前试样均保温3$F ,#"实验结果 &3$(铝合金高温压缩变形的真应力’真应变曲线如图3!.$"! C $所示,合金在一定的变形温度和应变速率条件下"真应力随着真应变的增大"刚开始快速升高"随后增大的速率降低"当真应变超过一定值时" 真应力(基本上不再随真应变/的增加而增大"即合金出现稳态流变特征,这是因为随着塑性变形迅速增长"试样截面积也随之增大"增大的面积能承受更大的负 荷’ 3(,实验测得的不同条件的峰值应力见表3, -$4(-材料导报""""% $$4年33月第%$卷专辑’万方数据
钢材塑性变形的分析
钢材塑性变形的分析 一、实习目的和意义 1、实习目的 学习塑性变形对钢材组织和性能的影响。 2、实习要求 要求详实记录实习日志，生产实习是学习过程中的重要一环，并交付带队实习教师查阅。实习结束时，应完成实习综述和实习论文。 3、实习单位（部门）介绍 目前拥有电弧炉、LF炉、VOD(VD)炉、AOD炉、SER炉等完善的冶炼装备，形成以不锈钢、工模具钢、轴承钢、汽车钢、弹簧钢为核心的高合金钢、合金钢专业化生产线：世界一流水平的高精度棒线材连轧机生产线，大圆材连轧生产线，模具扁钢、锻材生产线，光亮材精整深加工，钢丝深加工生产线等，形成了从冶炼、成材到深加工一整套完整的特殊钢精品生产体系。除了为国防军工、航空航天、电子信息等高科技领域提供重要材料外，产品还广泛应用于机械制造、石油化工、汽车工业、交通运输、医疗卫生等国民经济各个领域。公司产品除供应国内市场外，还远销欧、美、澳、亚等三十多个国家和地区。 二、实习内容 1 钢材塑性变形的实质。 2 塑性变形对钢材组织的影响。 3 塑性变形对钢材性能的影响。 三、实习过程 1 钢材的塑性变形 金属材料在加工和使用过程中会因外力作用而发生变形，不可恢复的变形为塑性变形。塑性变形及其随后的加热对金属材料的组织和性能有显著影响，钢材经过压力加工之后，其内部组织发生很大变化，钢材的性能得到改善和提高。为了正确选用压力加工方法、合理设计压力加工成形的零件，必须了解金属塑性变形的实质、规律和影响因素等内容。 1.1单晶体的塑性变形 当金属中的应力超过其弹性极限时，金属将产生塑性变形。实验表明，单晶体的
塑性变形主要是通过滑移和孪生两种方式进行的，其中滑移是最主要的变形方式。 1.1.1滑移 单晶体受拉时，外力在任何晶面上都可以分解为正应力和切应力。其中正应力只能引起正断，不能引起塑性变形，而只有在切应力的作用下才能产生塑性变形。在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定晶面的一定晶向相对于另一部分发生滑动的现象称为滑移。滑移主要发生在原子排列最紧密或较紧密的晶面上，并沿着这些晶面上原子排列最紧密的方向进行，因为只有在最密排晶面之间的面间距及最密排晶向之间的原子间距才最大，原子结合力也最弱，所以在最小的切应力下便能引起它们之间的相对滑移。晶体中每个滑移面和该面上的一个滑移方向组成一个滑移系。晶体中的滑移系越多，意味着其塑性越好。 包含位错的晶体在切应力作用下，位错线上面的两列原子向右作微量位移，位错线下面的一列原子向左作微量位移，这样就可以使位错向右移动一个原子间距。在切应力的作用下，如位错线继续向右移动到晶体表面时，就形成了一个原子间距的滑移量，结果晶体就产生了塑性变形。由此可见，晶体通过位错移动而产生滑移时，并不需要整个滑移面上全部的原子同时移动，而只需位错附近的少数原子作微量的移动，移动的距离远小于一个原子间距，因而位错运动所需的切应力就小得多，所以滑移实质上是在切应力作用下，位错沿滑移面的运动。 1.1.2孪生 孪生是晶体的一部分沿一定晶面和晶向发生切变，产生孪生变形部分的晶体位向发生了改变，它是以孪晶面为对称面与未变形部分相互对称，这种对称的两部分晶体称为孪晶，发生变形的那部分晶体称为孪晶带。 孪生和滑移不同，滑移时变形只局限于给定的滑移面上，滑移后滑移总量是近邻原子间距的整数倍，滑移前后晶体的位向不变。孪生变形时各层原子平行于孪晶面运动，在这部分晶体中，相邻原子间的相对位移只有一个原子间距的几分之一，但许多层晶面累积起来的位移便可形成比原子间距大许多倍的变形。另外，孪生变形所需的最小切应力比滑移的大得多，因此孪生变形只在滑移很难进行的情况下才发生。孪生变形会在周围晶格中引起很大的畸变，因此产生的塑性变形量比滑移小得多，一般不超过10%。但孪生变形引起晶体位向改变，因而能促进滑移发生。 1.2多晶体的塑性变形 多晶体的塑性变形也是通过滑移或孪生变形的方式进行的，但是在多晶体中，晶粒之间的晶界处原子排列不规则，而且往往还有杂质原子处于其间，这使多晶体的变形更为复杂。
金属塑性变形与断裂
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