金属塑性成型原理
金属塑性成型原理-知识点

名词解释塑性成型:金属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力学性能的加工方法加工硬化:略动态回复:在热塑性变形过程中发生的回复动态再结晶:在热塑性变形过程中发生的结晶超塑性变形:一定的化学成分、特定的显微组织及转变能力、特定的变形温度和变形速率等,则金属会表现出异乎寻常的高塑性状态塑性: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。
屈服准则(塑性条件):在一定的变形条件下,只有当各应力分量之间符合一定关系时,指点才开始进入塑性状态,这种关系成为屈服准则。
塑性指标:为衡量金属材料塑性的好坏,需要有一种数量上的指标。
晶粒度:表示金属材料晶粒大小的程度,由单位面积所包含晶粒个数来衡量,或晶粒平均直径大小。
填空1、塑性成形的特点(或大题?)1组织性能好(成形过程中,内部组织发生显著变化)2材料利用率高(金属成形是靠金属在塑性状态下的体积转移来实现的,不切削,废料少,流线合理)3尺寸精度高(可达到无切削或少切屑的要求)4生产效率高适于大批量生产失稳——压缩失稳和拉伸失稳按照成形特点分为1块料成形(一次加工、轧制、挤压、拉拔、二次加工、自由锻、模锻2板料成形多晶体塑性变形——晶内变形(滑移,孪生)和晶界变形超塑性的种类——细晶超塑性、相变超塑性冷塑性变形组织变化——1晶粒形状的变化2晶粒内产生亚结构3晶粒位向改变固溶强化、柯氏气团、吕德斯带(当金属变形量恰好处在屈服延伸范围时,金属表面会出现粗超不平、变形不均匀的痕迹,称为吕德斯带)金属的化学成分对钢的影响(C略、P冷脆、S热脆、N兰脆、H白点氢脆、O塑性下降热脆);组织的影响——单相比多相塑性好、细晶比粗晶好、铸造组织由于有粗大的柱状晶粒和偏析、夹杂、气泡、疏松等缺陷、塑性降低。
摩擦分类——干摩擦、边界摩擦、流体摩擦摩擦机理——表面凹凸学说、分子吸附学说、粘着理论库伦摩擦条件T=up 常摩擦力条件t=mK塑性成形润滑——1、特种流体润滑法2、表面磷化-皂化处理3、表面镀软金属常见缺陷——毛细裂纹、结疤、折叠、非金属夹杂、碳化物偏析、异金属杂物、白点、缩口残余影响晶粒大小的主要因素——加热温度、变形程度、机械阻碍物常用润滑剂——液体润滑剂、固体润滑剂(干性固体润滑剂、软化型固体润滑剂)问答题1、提高金属塑性的基本途径1、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2、塑性成形中的摩擦特点1、伴随有变形金属的塑性流动2、接触面上压强高3、实际接触面积大4、不断有新的摩擦面产生5、常在高温下产生摩擦3、塑性成形中对润滑剂的要求1、应有良好的耐压性能2、应有良好的耐热性能3、应有冷却模具的作用4、应无腐蚀作用5、应无毒6、应使用方便、清理方便4、防止产生裂纹的原则措施1、增加静水压力2、选择和控制适合的变形温度和变形速度3、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。
金属塑性成型原理

塑性变形:当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残余变形。
塑性:外力作用下使金属材料发生塑性形变而不破坏其完整性的能力。
塑性成形:金属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力学性能的加工方法。
软取向:μ=0.5或接近0.5硬取向:μ=0或或接近0金属塑性成形的特点:1组织性能好,金属材料在塑性成形过程中,其内部发生显著的变化2材料利用率高金属塑性成形主要是靠金属在塑性状态下的体积转移来实现的,不产生切屑,因此只有少量的工艺废料,并且流线分布合理3尺寸精度高不少成型方法已达到少或无切削的要求。
4生产效率高,适于大批量生产随着塑性加工工具和设备的改进及机械化,自动化程度的提高,生产率也相应得到提高。
金属塑性成形分为板料成形和块料成形。
块料成形是在塑性成形过程中靠体积转移和分配来实现的。
1一次加工:轧制,挤压,拉拔2二次加工:自由锻,模锻。
板料成形一般称为冲压,是对厚度较小的板料,利用专门的模具,使金属板料通过一定模孔而产生塑性变形。
这类塑性加工方法可分为分离工序和成形工序两类。
金属塑性成形原理是研究和探讨金属在各种塑性加工过程中可遵循的基础和规律的一门学科。
目的在于科学地、系统地阐明这些基础和规律,为学习后续的工艺课程作理论准备,也为合理制订塑性成形工艺规范及选择设备、设计模具奠定理论基础。
金属塑性成形工艺应要求:1使金属具有良好的塑性2使变形抗力小3保证塑性成形件质量4能了解变形力。
为达到以上要求需从塑性变形的力学基础、物理基础、塑性成形问题的工程解法、塑性成形件的质量分析等发面进行论述。
晶内变形的主要方式和单晶体一样为滑移和孪生。
滑移是指晶体在力的作用下,晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于晶体的另一部分发生相对移动或切变。
晶体的滑移过程实际上就是位错的移动和增殖过程。
加工硬化的原因是位错增殖。
滑移系多的金属要比滑移系少的金属变形协调性好、塑性高,如面心立方金属比密排六方金属的塑性好。
金属的塑性成形原理的应用

金属的塑性成形原理的应用引言金属的塑性成形是一种广泛应用于工业生产中的加工方法。
通过施加外力,金属材料能够发生可逆形变,从而得到所需的形状和尺寸。
本文将介绍金属的塑性成形原理,并探讨其在工业领域中的应用。
塑性成形原理金属的塑性成形原理是基于金属的晶格结构和金属材料的塑性变形行为。
晶格结构是金属内部原子的排列方式,金属材料具有良好的塑性变形特性是因为其晶格结构存在一定的弹性空间,能够容纳变形所需的位错。
金属材料在进行塑性成形过程中,通过施加外力,使得晶格中的原子发生相对位移。
在边界和晶间空隙处产生位错,进而引起晶格结构的重新排列。
这种晶格中的位错和重新排列使得金属能够发生塑性变形。
塑性成形的应用1. 冷冲压冷冲压是利用金属材料的塑性变形特性,在常温下通过模具施加压力进行金属件的成形加工。
冷冲压具有成形速度快、精度高、零件强度高等优点。
在汽车制造、电子设备制造等领域中广泛应用。
在冷冲压过程中,金属材料受到模具的压力作用,发生塑性变形并形成所需的形状。
常见的冷冲压制品包括汽车车身件、家电外壳等。
2. 热冲压热冲压是在较高温度下进行的金属成形加工方法。
通过加热金属材料,使其变得更加塑性,从而能够更容易地形成复杂的形状。
热冲压常用于制造高精度的金属零件,例如航空发动机叶片、涡轮叶片等。
热冲压具有高精度、高强度、高密度等优点,能够满足对零件质量和性能要求较高的应用场景。
3. 金属拉伸金属拉伸是将金属材料置于拉伸机械中,通过施加拉力使其产生塑性变形,从而改变其形状和尺寸。
金属拉伸常用于制造金属线材、拉伸板和拉伸管等。
金属拉伸可以改变金属材料的机械性能,如提高其强度、硬度等。
在制造电线、电缆等产品时,金属拉伸被广泛应用。
4. 金属轧制金属轧制是将金属坯料放置在轧机中,通过连续轧制过程使其产生塑性变形,从而形成所需的形状和尺寸。
金属轧制常用于制造钢材、铝材等产品。
金属轧制具有高加工效率、较低的能耗等优点,广泛应用于建筑、汽车制造、船舶制造等领域。
金属塑性成形原理``俞汉清 陈金德主编``

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。
超塑性工艺方法:细晶超塑性、相变超塑性第三章金属塑性成形的力学基础第一节应力分析1、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。
2、张量的性质1、存在不变量,张量的分量一定可以组成某些函数f(Tij),这些函数的值不随坐标而变。
2、2阶对称张量存在三个主轴和三个主值;张量角标不同的分量都为零时的坐标轴方向为主轴,三个角标相同的分量为值。
金属塑性成形原理pdf

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金属塑性成形(MPM)是一种成型工艺,它包括冷弯折形、冷拉伸、热弯形、热拉伸、冲压和挤压等,它能够将金属材料塑性变形,从而制造成各种形状和尺寸的部件或零件。
虽然它与铸造有许多相似之处,但具有明显的不同,它更多的是在金属材料弯折或拉伸的基础上进行裁剪和成型。
金属塑性成形的主要原理是材料的塑性变形,当金属或其它金属材料受力时,它会发生塑性变形,例如在冷弯折形时,金属材料会受到压力而不会断裂。
冷拉伸的原理与冷弯折形的原理基本相同,只是它使用的是拉伸力而非压力。
热弯形和热拉伸原理与冷弯折形和冷拉伸的原理大致相同,只是需要加热材料来使其塑性变形。
冲压和挤压是两种机器成型工艺,它们通过对金属材料施加压力而产生细小的型腔,从而制造出不同形状的部件或零件。
金属塑性成形的另一个重要原理是金属温度、应力和应变。
温度变化会影响材料的变形性能,应力和应变是金属材料变形的两个重要参数,它们可以帮助确定材料的力学性能,从而选择合适的成形工艺来完成成型任务。
最后,成形过程中还需要考虑工具的
使用,例如冲床、挤压机、回转机等,这些工具可以应用到金属塑性成形中,使金属材料发挥更好的塑性变形性能。
总之,金属塑性成形技术的主要原理是材料的塑性变形,应力、应变和温度等因素的影响,以及工具的使用。
这些原理可以用来帮助确定正确的成型工艺和工具,从而产生精确度相当高的金属零件。
塑性成形原理知识点

塑性成形原理知识点塑性成形是一种利用金属材料的塑性变形能力,在一定的条件下通过压力使金属材料发生塑性变形,从而获得所需形状的加工方法。
塑性成形技术是金属加工工艺中的重要分支,广泛应用于汽车、航空、航天、电子、家电、建筑等工业领域。
1.塑性变形:在塑性成形过程中,金属材料通过外力作用下的塑性变形使其形状发生改变。
塑性变形是金属材料中原子的相对位置发生改变而引起的宏观形变,其主要表现为材料的延伸、压缩、弯曲等。
塑性变形是金属材料的塑性性质所决定的,不同材料的塑性性能不同。
2.应力-应变关系:金属材料受到外力作用时,材料内部会产生应力,应力与应变之间存在一定的关系。
在塑性成形过程中,材料会发生塑性变形,使其产生应变。
应力-应变关系是描述材料塑性变形过程中应力和应变之间关系的数学模型,常用的模型有胡克定律模型和流变模型。
3.材料流动:塑性成形过程中,材料会发生流动从而获得所需的形状。
材料流动是指塑性材料在外力作用下,发生内部原子的相对位移和重新组合,从而使整个材料的结构发生变化。
材料流动是实现塑性成形的关键,其流动性能决定了成形工艺的可行性和成品质量。
4.成形工艺:塑性成形工艺是金属材料经过一系列工艺操作,通过压力使其发生塑性变形,最终获得所需形状的过程。
常见的塑性成形工艺包括冲压、拉伸、挤压、压铸、滚压等。
不同工艺适用于不同形状的零件,根据材料的性质和零件的要求选择合适的成形工艺。
5.工艺过程控制:塑性成形过程中,需要对各个环节进行控制以确保成品质量。
工艺过程控制包括工艺参数的选择、设备的调整、模具结构的设计等。
在塑性成形过程中,要控制好温度、应力、应变速率等因素,以避免过大的变形应力引起材料的断裂或变形过大导致零件尺寸偏差。
塑性成形技术不仅可以实现复杂形状的制造,而且可以提高材料的强度和刚度,降低材料的质量,节省原材料和能源。
因此,塑性成形技术在现代工业生产中具有重要的地位和应用价值。
金属塑性成形原理

金属塑性成形原理金属塑性成形是一种重要的金属加工方法,它通过施加外力使金属发生变形,从而获得所需形状和尺寸的工件。
金属塑性成形原理是指金属在一定条件下,经过外力作用下,发生塑性变形的规律和原则。
金属塑性成形原理的研究对于提高金属成形工艺的质量和效率具有重要意义。
首先,金属塑性成形原理与金属的塑性变形特性密切相关。
金属的塑性变形是指金属在外力作用下,能够发生形状和尺寸的变化,而不断地保持新形状。
金属的塑性变形特性包括延展性和韧性,这些特性直接影响着金属在成形过程中的变形行为。
不同金属的塑性变形特性有所差异,因此在实际生产中需要根据金属的特性选择合适的成形工艺和工艺参数。
其次,金属塑性成形原理与成形工艺的选择和设计密切相关。
在金属塑性成形过程中,需要根据工件的形状和尺寸要求,选择合适的成形工艺。
不同的成形工艺包括锻造、压力成形、拉伸成形、挤压成形等,它们在金属塑性成形过程中起着不同的作用。
同时,成形工艺的设计也需要考虑金属的塑性变形特性和成形设备的性能,以确保成形过程顺利进行并获得高质量的工件。
另外,金属塑性成形原理与成形设备的选择和优化密切相关。
成形设备是实现金属塑性成形的关键工具,它包括各种类型的成形机床、模具和辅助设备。
在金属塑性成形过程中,需要根据工件的形状和尺寸要求,选择合适的成形设备。
同时,成形设备的性能和精度也会影响金属的成形质量和效率,因此需要对成形设备进行优化和改进。
最后,金属塑性成形原理还与成形工艺的控制和改进密切相关。
在金属塑性成形过程中,需要对成形工艺进行精确的控制,以确保工件的形状和尺寸满足要求。
同时,还需要通过改进成形工艺,提高成形质量和效率,降低成本和能耗。
因此,金属塑性成形原理的研究也包括成形工艺的控制和改进方法。
综上所述,金属塑性成形原理是金属塑性成形过程中的基本规律和原则,它涉及金属的塑性变形特性、成形工艺的选择和设计、成形设备的选择和优化、成形工艺的控制和改进等方面。
金属塑性成型原理

第一章绪论塑性:在外力作用下使金属材料发生塑性变形而变形不破坏其完整性的能力称为塑性塑性加工(压力加工):金属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力学性能的加工方法。
塑性成形的特点:1)组织性能好2)材料利用率高;3)尺寸精度高;4)生产效率高。
金属塑性成形的分类块料成形(体积成形)板料成形(冲压)1)一次加工可提供型材、板材、管材和线材。
特点是变形去的形状随时间是不变化的,属稳定的变形过程。
主要的加工方式:轧制、挤压、拉拔2)二次加工变形区域随时间是不断变化的,非稳定性过程、间歇生产。
主要的加工方式:自由锻、模锻第二章金属塑性变形的物理基础§2.1金属冷态下的塑性变形一、塑性变形机理多晶体的塑性变形包括晶粒内部变形(晶内变形)、晶外变形(晶间变形)。
(一)晶内变形变形方式:滑移(主要)、孪生(次要)1、滑移指晶体在力的作用下,晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于晶体的另一部分发生相对移动或切变。
滑移发生的地方:原子密度最大的晶面和晶向,例如面心立方的{110}和<111>,体心立方的{111}和<110>等。
原因:原子密度最大的晶面,原子间距小,原子间的结合力强;而其晶面间的距离则较大,晶面与晶面之间的结合力较小,滑移阻力便小。
结论:滑移系多的金属要比滑移系少的金属变形协调性好、塑性高。
而其发生滑移的条件需沿滑移面施加一定大小的切应力。
设拉力P引起的拉伸应力ζ,切应力分量为τ=σcosυcosλ令u=cosθcosλ,称为取向因子当u=0.5或接近0.5,称为软取向当u=0或接近0,称为硬取向金属多晶体中,各晶粒的位向不同,使得塑性变形必然不可能在所有晶粒内同时进行,构成多晶体塑性变形不同于单晶体。
2、孪生(形变孪晶)晶体在切应力作用下,晶体的一部分沿着一定的晶面(称为孪生面)和一定的晶向(称为孪生方向)发生均匀切变。
金属在塑性变形时以何种方式变形,取决于哪种变形所需的切应力为低。
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第一章1.什么是金属的塑性?什么是塑性成形?塑性成形有何特点?塑性----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;塑性变形----当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残余变形;塑性成形----金属材料在一定的外力作用下,利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能的加工方法,也称塑性加工或压力加工;塑性成形的特点:①组织、性能好②材料利用率高③尺寸精度高④生产效率高2.试述塑性成形的一般分类。
Ⅰ.按成型特点可分为块料成形(也称体积成形)和板料成型两大类1)块料成型是在塑性成形过程中靠体积转移和分配来实现的。
可分为一次成型和二次加工。
一次加工:①轧制----是将金属坯料通过两个旋转轧辊间的特定空间使其产生塑性变形,以获得一定截面形状材料的塑性成形方法。
分纵轧、横轧、斜轧;用于生产型材、板材和管材。
②挤压----是在大截面坯料的后端施加一定的压力,将金属坯料通过一定形状和尺寸的模孔使其产生塑性变形,以获得符合模孔截面形状的小截面坯料或零件的塑性成形方法。
分正挤压、反挤压和复合挤压;适于(低塑性的)型材、管材和零件。
③拉拔----是在金属坯料的前端施加一定的拉力,将金属坯料通过一定形状、尺寸的模孔使其产生塑性变形,以获得与模孔形状、尺寸相同的小截面坯料的塑性成形方法。
生产棒材、管材和线材。
二次加工:①自由锻----是在锻锤或水压机上,利用简单的工具将金属锭料或坯料锻成所需的形状和尺寸的加工方法。
精度低,生产率不高,用于单件小批量或大锻件。
②模锻----是将金属坯料放在与成平形状、尺寸相同的模腔中使其产生塑性变形,从而获得与模腔形状、尺寸相同的坯料或零件的加工方法。
分开式模锻和闭式模锻。
2)板料成型一般称为冲压。
分为分离工序和成形工序。
分离工序:用于使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离,如冲裁、剪切等工序;成型工序:用来使坯料在不破坏的条件下发生塑性变形,成为具有要求形状和尺寸的零件,如弯曲、拉深等工序。
Ⅱ.按成型时工件的温度可分为热成形、冷成形和温成形。
第二章3.试分析多晶体塑性变形的特点。
1)各晶粒变形的不同时性。
不同时性是由多晶体的各个晶粒位向不同引起的。
2)各晶粒变形的相互协调性。
晶粒之间的连续性决定,还要求每个晶粒进行多系滑移;每个晶粒至少要求有5个独立的滑移系启动才能保证。
3)晶粒与晶粒之间和晶粒部与晶界附近区域之间的变形的不均匀性。
Add:4)滑移的传递,必须激发相邻晶粒的位错源。
5)多晶体的变形抗力比单晶体大,变形更不均匀。
6)塑性变形时,导致一些物理,化学性能的变化。
7)时间性。
hcp系的多晶体金属与单晶体比较,前者具有明显的晶界阻滞效应和极高的加工硬化率,而在立方晶系金属中,多晶和单晶试样的应力—应变曲线就没有那么大的差别。
4.试分析晶粒大小对金属塑性和变形抗力的影响。
①晶粒越细,变形抗力越大。
晶粒的大小决定位错塞积群应力场到晶位错源的距离,而这个距离又影响位错的数目n。
晶粒越大,这个距离就越大,位错开动的时间就越长,n也就越大。
n越大,应力场就越强,滑移就越容易从一个晶粒转移到另一个晶粒。
②晶粒越细小,金属的塑性就越好。
a.一定体积,晶粒越细,晶粒数目越多,塑性变形时位向有利的晶粒也越多,变形能较均匀的分散到各个晶粒上;b.从每个晶粒的应力分布来看,细晶粒是晶界的影响区域相对加大,使得晶粒心部的应变与晶界处的应变差异减小。
这种不均匀性减小了,应力的分布较均匀,因而金属断裂前能承受的塑性变形量就更大。
5.什么叫加工硬化?产生加工硬化的原因是什么?加工硬化对塑性加工生产有何利弊?加工硬化----随着金属变形程度的增加,其强度、硬度增加,而塑性、韧性降低的现象。
加工硬化的成因与位错的交互作用有关。
随着塑性变形的进行,位错密度不断增加,位错反应和相互交割加剧,结果产生固定割阶、位错缠结等障碍,以致形成胞状亚结构,使位错难以越过这些障碍而被限制在一定围运动。
这样,要是金属继续变形,就需要不断增加外力,才能克服位错间强大的交互作用力。
加工硬化对塑性加工生产的利弊:有利的一面:可作为一种强化金属的手段,一些不能用热处理方法强化的金属材料,可应用加工硬化的方法来强化,以提高金属的承载能力。
如大型发电机上的护环零件(多用高锰奥氏体无磁钢锻制)。
不利的一面:①由于加工硬化后,金属的屈服强度提高,要求进行塑性加工的设备能力增加;②由于塑性的下降,使得金属继续塑性变形困难,所以不得不增加中间退火工艺,从而降低了生产率,提高了生产成本。
6.什么是动态回复?为什么说动态回复是热塑性变形的主要软化机制?动态回复是在热塑性变形过程中发生的回复(自发地向自由能低的方向转变的过程)。
动态回复是热塑性变形的主要软化机制,是因为:①动态回复是高层错能金属热变形过程中唯一的软化机制。
动态回复是主要是通过位错的攀移、交滑移等实现的。
对于层错能高的金属,变形时扩展位错的宽度窄,集束容易,位错的交滑移和攀移容易进行,位错容易在滑移面间转移,而使异号位错相互抵消,结果使位错密度下降,畸变能降低,不足以达到动态结晶所需的能量水平。
因为这类金属在热塑性变形过程中,即使变形程度很大,变形温度远高于静态再结晶温度,也只发生动态回复,而不发生动态再结晶。
②在低层错能的金属热变形过程中,动态回复虽然不充分,但也随时在进行,畸变能也随时在释放,因而只有当变形程度远远高于静态回复所需要的临界变形程度时,畸变能差才能积累到再结晶所需的水平,动态再结晶才能启动,否则也只能发生动态回复。
Add:动态再结晶容易发生在层错能较低的金属,且当热加工变形量很大时。
这是因为层错能低,其扩展位错宽度就大,集束成特征位错困难,不易进行位错的交滑移和攀移;而已知动态回复主要是通过位错的交滑移和攀移来完成的,这就意味着这类材料动态回复的速率和程度都很低(应该说不足),材料中的一些局部区域会积累足够高的位错密度差(畸变能差),且由于动态回复的不充分,所形成的胞状亚组织的尺寸小、边界不规整,胞壁还有较多的位错缠结,这种不完整的亚组织正好有利于再结晶形核,所有这些都有利于动态再结晶的发生。
需要更大的变形量上面已经提到了。
7.什么是动态再结晶?影响动态再结晶的主要因素有哪些?动态再结晶是在热塑性变形过程中发生的再结晶。
动态再结晶和静态再结晶基本一样,也会是通过形核与长大来完成,其机理也是大角度晶界(或亚晶界)想高位错密度区域的迁移。
动态再结晶的能力除了与金属的层错能高低(层错能越低,热加工变形量很大时,容易出现动态再结晶)有关外,还与晶界的迁移难易有关。
金属越存,发生动态再结晶的能力越强。
当溶质原子固溶于金属基体中时,会严重阻碍晶界的迁移、从而减慢动态再结晶的德速率。
弥散的第二相粒子能阻碍晶界的移动,所以会遏制动态再结晶的进行。
9.钢锭经过热加工变形后其组织和性能发生了什么变化?(参见P27-31)①改善晶粒组织②锻合部缺陷③破碎并改善碳化物和非金属夹杂物在钢中的分布④形成纤维组织⑤改善偏析10.冷变形金属和热变形金属的纤维组织有何不同?冷变形中的纤维组织:轧制变形时,原来等轴的晶粒沿延伸方向伸长。
若变形程度很大,则晶粒呈现为一片纤维状的条纹,称为纤维组织。
当金属中有夹杂或第二相是,则它们会沿变形方向拉成细带状(对塑性杂质而言)或粉碎成链状(对脆性杂质而言),这时在光学显微镜下会很难分辨出晶粒和杂质。
在热塑性变形过程中,随着变形程度的增大,钢锭部粗大的树枝状晶逐渐沿主变形方向伸长,与此同时,晶间富集的杂质和非金属夹杂物的走向也逐渐与主变形方向一致,其中脆性夹杂物(如氧化物,氮化物和部分硅酸盐等)被破碎呈链状分布;而醒夹杂物(如硫化物和多数硅酸盐等)则被拉长呈条状、线状或薄片状。
于是在磨面腐蚀的试样上便可以看到顺主变形方向上一条条断断续续的细线,称为“流线”,具有流线的组织就称为“纤维组织”。
在热塑性加工中,由于再结晶的结果,被拉长的晶粒变成细小的等轴晶,而纤维组织却被很稳定的保留下来直至室温。
所以与冷变形时由于晶粒被拉长而形成的纤维组织是不同的。
12.什么是细晶超塑性?什么是相变超塑性?①细晶超塑性它是在一定的恒温下,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。
具体地说,材料的晶粒必须超细化和等轴化,并在在成形期间保持稳定。
②相变超塑性要求具有相变或同素异构转变。
在一定的外力作用下,使金属或合金在相变温度附近反复加热和冷却,经过一定的循环次数后,就可以获得很大的伸长率。
相变超塑性的主要控制因素是温度幅度和温度循环率。
15.什么是塑性?什么是塑性指标?为什么说塑性指标只具有相对意义?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的加工性能。
塑性指标,是为了衡量金属材料塑性的好坏而采用的某些试验测得的数量上的指标。
常用的试验方法有拉伸试验、压缩试验和扭转试验。
由于各种试验方法都是相对于其特定的受力状态和变形条件的,由此所测定的塑性指标(或成形性能指标),仅具有相对的和比较的意义。
它们说明,在某种受力状况和变形条件下,哪种金属的塑性高,哪种金属的塑性低;或者对于同一种金属,在那种变形条件下塑性高,而在哪种变形条件下塑性低。
16.举例说明杂质元素和合金元素对钢的塑性的影响。
(P41-44)①碳:固溶于铁时形成铁素体和奥氏体,具有良好的塑性。
多余的碳与铁形成渗碳体(Fe 3C),大大降低塑性;②磷:一般来说,磷是钢中的有害杂质,它在铁中有相当大的溶解度,使钢的强度、硬度提高,而塑性、韧性降低,在冷变形时影响更为严重,此称为冷脆性。
③硫:形成共晶体时熔点降得很低(例如FeS的熔点为1190℃,而Fe-FeS的熔点为985℃)。
这些硫化物和共晶体,通常分布在晶界上,会引起热脆性。
④氮:当其质量分数较小(0.002%~0.015%)时,对钢的塑性无明显的影响;但随着氮化物的质量分数的增加,钢的塑性降降低,导致钢变脆。
如氮在α铁中的溶解度在高温和低温时相差很大,当含氮量较高的钢从高温快速冷却到低温时,α铁被过饱和,随后在室温或稍高温度下,氮逐渐以Fe 4N形式析出,使钢的塑性、韧性大为降低,这种现象称为时效脆性。
若在300℃左右加工时,则会出现所谓“兰脆”现象。
⑤氢:氢脆和白点。
⑥氧:形成氧化物,还会和其他夹杂物(如FeS)易熔共晶体(FeS-FeO,熔点为910℃)分布于晶界处,造成钢的热脆性。
合金元素的影响:①形成固溶体;②形成硬而脆的碳化物;……17.试分析单相与多相组织、细晶与粗晶组织、锻造组织与铸造组织对金属塑性的影响。
①相组成的影响:单相组织(纯金属或固溶体)比多相组织塑性好。
多相组织由于各相性能不同,变形难易程度不同,导致变形和应力的不均匀分布,因而塑性降低。