金属塑性成型原理
金属塑性成形原理

◇应力分量下标的规定: △两个下标相同是正应力分量,如σxx △两个下标不同表示切应力分量,如τxy △ 第一个下标表示作用的平面,第二个下标表示
作用的方向
写成矩阵形式:
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◇应力分量的符号规定: △正面:外法线指向坐标轴正向的微分面叫 做正面,反之称为负面。 △正号(+):正面上,指向坐标轴正向;
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△对数应变: 塑性变形过程中,在应 变主轴方向保持不变的情况下应变增 量的总和
△对数应变能真实地反映变形的积累 过程,所以也称真实应变,简称为真 应变。
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(2) 对数应变为可叠加应变,而相对应 变为不可叠加应变。
(3) 对数应变为可比应变,相对应变为 不可比应变。拉伸和压缩数值悬殊大, 不具有可比性。
为八面体平面。 八面体平面上的应力称为八面体应力。
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图3-15 八面体平面和八面体
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◇等效应力
3
取八面体切应力绝对值的 2 倍所得之 参量称为等效应力,也称广义应力或应 力强度。
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◇等效应力的特点:
σ1,σ2=σ3=0
1) 等效应力是一个不变量; 2) 等效应力在数值上等于单向均匀拉伸(或压
负面上,指向坐标轴负向; △负号(-):正面上,指向坐标轴负向;
负面上,指向坐标轴正向; 按此规定,正应力分量以拉为正。以压为负。 与材料力学中关于切应力分量正负号的规定不同。
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ห้องสมุดไป่ตู้
材料力学中采用左螺旋定则判断切应力的方向 ,以后应力莫尔圆中会采用
左螺旋定则: 左手包住单元体,四个指 头指向切应力方向,大拇 指的方向代表正负。
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若σ1 >σ2 >σ3 ,则最大切应力为:
塑性成形原理课后习题答案

塑性成形原理课后习题答案1. 简要说明塑性成形的原理是什么?塑性成形是指将金属材料加热到一定温度后,通过外力使其发生塑性变形,从而得到所需形状的工艺过程。
其原理是在加热的条件下,金属材料的晶粒发生再结晶,使得金属具有一定的塑性。
通过施加外力,可以使金属材料产生塑性变形,最终得到所需的形状。
2. 塑性成形的主要分类有哪些?塑性成形主要分为压力成形和非压力成形两大类。
- 压力成形包括锻造、冲压、深拉、挤压等。
通过施加压力使金属材料产生塑性变形,得到所需形状。
- 非压力成形包括拉伸、旋压等。
通过施加非压力变形,利用金属的塑性变形性质得到所需形状。
3. 什么是锻造?简要描述锻造的工艺过程。
锻造是一种通过对金属材料施加压力,使其在固态下发生塑性变形,从而得到所需形状的塑性成形过程。
其工艺过程包括以下几个步骤:- 原料准备:选取适当的金属材料,并将其剪切、加热等处理,以便于后续成形。
- 加热:将金属材料加热到适当温度,以提高金属的塑性。
- 锻造变形:将加热好的金属材料放置在锻压机等设备上,通过施加压力使其产生塑性变形。
可以通过冷锻、热锻等方式进行。
- 后处理:对锻造好的金属材料进行去毛刺、修整、热处理等后续工序,以得到最终所需形状的产品。
4. 什么是冲压?简要描述冲压的工艺过程。
冲压是一种利用模具在冲床上对金属材料进行形状变化的塑性成形方法。
其工艺过程包括以下几个步骤:- 材料准备:选取适当的金属材料,并将其剪切成符合模具尺寸的工件。
- 模具装配:将冲床上的模具装配好,包括上模、下模、导向装置等。
- 冲压过程:将金属工件放置在上模上,通过冲床上的推力,使上模下压,使金属材料产生塑性变形,根据模具的设计形成所需形状。
- 后处理:对冲压好的金属材料进行去毛刺、抛光等后续处理,以得到最终所需形状的产品。
5. 什么是挤压?简要描述挤压的工艺过程。
挤压是利用挤压机将金属材料推进模具中进行变形的一种塑性成形方法。
其工艺过程包括以下几个步骤:- 材料准备:选取适当的金属材料,并将其按照挤压所需的截面形状加工成柱状工件,称为坯料。
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。
金属塑性成形原理

表1-1 塑性成形方法分类表1-2 五大基本加工方法的分类第 一 章 绪 论一、金属塑性成形的特点与地位金属塑性成形是金属加工的重要方法之一。
它是指金属工件在工具外力(主要是压力)的作用下,产生塑性变形,从而达到要求的形状、尺寸和性能的加工过程。
因此,也把塑性成形称为塑性加工或压力加工。
金属塑性成形与其它加工方法相比,主要具有如下优点:1. 能改善组织性能。
如减轻偏析、致密结构、细化晶粒等,从而提高材料的综合力学性能。
2. 金属废屑少。
因塑性成形主要靠金属塑性状态下的体积转移,故不需切除大量的多余金属,所以金属收得率较高。
3. 生产率高。
这体现在塑性成形可采用高的加工速度,以及可采用连续式(非周期式)的生产方式。
因此特别适用于大批量生产。
由于上述优点,占产钢总量90%以上的钢制品都要经过塑性成形加工过程,其产品广泛应用于各种行业、部门,并随着塑性成形技术的发展,能生产的产品品种及规格也越来越多,因此金属塑性成形在国民经济中占有重要地位。
二、 金属塑性成形方法分类按金属塑性成形的加工方式,即综合考虑工具的特征及工件的变形方式,可将塑性成形方法分为五大类(见表1-1)。
类 别 工具特征 工件变形方式 锻 造直线运动的锻锤或锻模在锻模间体积变形挤 压 直线运动的挤压板及带挤压模的挤压缸 在挤压模孔中挤出拉 拔 直线运动的夹头及拉拔模架 在拉拔模孔中拉出冲 压 直线运动的冲模 在冲模间板料成形轧 制旋转运动的轧辊在轧辊间压缩成形上述五大基本加工方法又可分别进一步细分为若干种如表1-2所例举的加工方法。
基本方法 类 别 锻 造 自 由 锻 模 锻 挤 压 正 挤 反 挤 拉 拔 实心材拉拔 空心材拉拔 冲 压冲 裁 弯 曲表1-3 塑性理论发展概览拉 深轧 制纵 轧横 轧斜 轧三、金属塑性成形理论的发展概况金属塑性成形理论是一门基于金属塑性变形的物理学、物理-化学、金属学与力学基础上的应用技术理论。
发现金属材料的塑性并利用其加工金属制品可追溯至2000 多年前的青铜器时代,但是对金属材料的塑性变形的微观机理的认识,则是与本世纪30年代位错概念的提出分不开的。
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

第一章 塑性成形原理实验一 真实应力-------应变曲线的测定一、实验目的:测定铝的静态(室温、低速)真实应力——应变曲线。
二、实验原理:在塑性成形力学分析中,真实应力——应变曲线是不可缺少的重要参数,例如材料进入塑性状态。
必须满足等效应力等于单向应力状态下的屈服应力。
而这个应力是随变形温度、变形速度和变形程度而变化的。
在一定温度、变形速度情况下,真实应力)(s 随变形程度ε的关系称为真实应力——应变曲线(也称硬化曲线)。
这里真实应力是指在单向应力状态下,任一瞬时作用在试件上的变形力)(P 与该瞬时试件横截面积)(F 之比:F P S /= -------------------------------(1)真实应力——应变曲线可通过单向拉伸;均匀镦粗试验获得或通过扭转等试验间接获得。
由于单向拉伸试验出现颈缩,变形程度爱到一定的限制,所以广泛采用均匀镦粗获得真实应力——应变曲线。
本实验采取以下措施:(1)、上下压板经淬硬、回火、硬削和抛光; (2)、试件尺寸比为1/00=R D ;(3)、试件端面置浅坑,储存润滑剂 。
(4)、试件每压下10%时,重新涂润滑剂。
压缩时对数应变:HH 0ln= ---------------------------------------------(2)0H ——压缩前试件高度 H——压缩瞬时试件高度压缩时的真实力按平均压力计算: 0F P F P S ==-----------------------------(3)F ——试件变形某一瞬时面积 ; 0F ——试件变形前面积; P ——轴向载荷。
三、实验设备和仪器:实验是在材力试验机上进行(也可在锤上或曲柄压力机上进行)。
力和变形的测量采用传感器、应变仪。
由X —Y 记录仪记录变形和位移的变化。
二个传感器及X —Y 记录仪简要说明见附录。
四、实验步骤:(1)、精确测量试件原始尺寸0D ,0H ;(2)、安装测力、测位移传感器并将其接入动态应变仪,再将应变仪输出端接入X—Y记录仪;(3)、标定传达传感器(可直接用标定曲线);(4)、将试件上下端涂润滑剂(石腊),放在试件压板之间;(5)、加压变形,每变形△H= mm卸载,重涂润滑剂;(6)、再加压直至所需变形程度;(7)、X—Y记录仪记录变形过程。
材料成形技术_金属材料成形基本原理

材料成形技术_金属材料成形基本原理金属材料成形是指通过外力对金属材料进行塑性变形,改变其形状和尺寸的过程。
这是一种广泛应用于制造业的加工技术,包括锻造、压力加工、剪切、折弯、旋压、挤压等多种方法。
下面将介绍金属材料成形的基本原理。
金属材料成形的基本原理可以归结为三个参数:应力、变形和温度。
这三个参数相互作用,影响金属的成形过程和结果。
首先是应力。
应力是指施加在金属材料上的力。
成形过程中,应力会使金属材料内部的晶粒沿着位移方向产生塑性滑移,从而发生变形。
应力的大小和方向会影响金属材料的变形方式和形态。
接下来是变形。
变形是指金属材料在外力作用下发生的形状和尺寸变化。
变形包括弹性变形和塑性变形两种形式。
弹性变形是指金属材料受到外力作用后,恢复到起初形状的一种变形方式。
而塑性变形是指金属材料受到外力作用后,改变形状和尺寸,不会恢复到起初形状的一种变形方式。
金属材料的塑性变形是成形加工中的主要目标。
最后是温度。
温度是指金属材料在成形过程中的温度变化。
温度的变化会影响金属材料的变形行为。
一般来说,金属在高温下更容易发生塑性变形。
高温有助于降低金属的屈服强度和粘滞阻力,使其更易于变形。
但是温度过高会引起金属的晶粒长大,从而降低了材料的性能。
金属材料成形技术的具体方法包括锻造、压力加工、剪切、折弯、旋压、挤压等。
这些方法中,锻造是最常用的一种成形方法。
锻造是通过对金属材料施加冲击或压力,使其产生塑性变形,从而得到所需的形状和尺寸。
锻造包括自由锻、模锻和挤压锻等多种方式。
总之,金属材料成形是一种重要的制造技术,通过对金属材料施加力和温度的控制,可以对材料进行塑性变形,从而得到所需的形状和尺寸。
了解金属材料成形的基本原理对于选择适当的成形方法和实现高质量的产品具有重要意义。
金属塑性成形原理pdf

金属塑性成形原理pdf
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。
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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、提高金属塑性的主要途径有哪些?答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。
3:试述塑性成型的一般分类。
1按成形特点分;块料和板料成形。
其中块料成形分为一次加工和2次加工。
一次加工包括轧制、挤压、拉拔等加工方法。
二次加工包括自由锻、模锻等加工方法。
2按成形时工件的温度分为热成形,冷成形,温成形。
第二章1:为什么温度越高晶粒越细小和应变速率越低,扩散所引起的作用力越大?1,温度越高,原子的动能和扩散能力越大,晶粒越细小,则意味着有越多的晶界和原子扩散的路程越短,应变速率越低,表明有更充分的时间进行扩散,温度越高晶粒越细小和应变速率越低,扩散所引起的作用力越大2:在冷态下塑性变形的主要形式是什么?为什么?1在冷态条件下,多晶体的塑性变形是晶内变形,而晶内变形的主要方式是滑移。
2这是因为晶界存在各种缺陷,能量较高,在外力作用下不易变形,在冷态下条件下,晶界强度高于晶内,其变形比晶内困难,还由于晶粒在生成过程中,各晶粒相互接触,形成犬牙交错状态,造成对晶界滑移机械的阻碍作用,如果晶界变形,容易引起晶界结构的破坏,和裂纹产生,因此晶间变形只能很小。
3:冷塑性变形对金属组织的影响?1,晶粒形状的变化,金属经冷变形加工后,晶粒形状变化趋势与金属宏观变形一致,2,晶粒内部产生亚结构,3晶粒位向改变,产生变形织构。
4:热塑性变形对金属组织和性能的影响?1,改善晶粒组织,2,锻合内部缺陷,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。
5:多晶体金属塑性变形的特点是什么?1各晶粒变形的不同时性,2,各晶粒变形具有相互协调性。
3晶粒与晶粒之间,晶粒内部与晶界附近区域之间的变形具有不均匀性6.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内位错源的距离,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,内应力的分布较均匀,因而金属断裂前能承受的塑性变形量就更大。
7.什么叫加工硬化?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范围内运动。
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。
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。
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。
8:简述静态回复过程中金属组织的变化?点缺陷减小,位错密度有所下降,但位错分布形态经过重新调整和组合而处于低能态,位错会变薄,网络更清晰,亚晶增大,但晶粒形状没有变化。
9:再结晶过程中金属塑性的变化?答:再结晶是一个显微组织彻底重组的过程,因而性能也发生了根本性的变化,表现为金属的强度、硬度明显下降,塑韧性显著提高,加工硬化和内应力完全消除,物理性能也得到恢复,金属大体上恢复到冷变形前的状态。
10:什么是动态回复?为什么说动态回复是热塑性变形的主要软化机制?1,动态回复是指在热塑性变形过程中发生的回复,2,动态回复,主要是通过位错的攀移,交滑移等,来实现的,对于铝镁合金、铁素体钢等,由于它们层错能高,变形时扩展位错宽度窄,集束容易,位错的攀移和交滑移容易进行,位错容易在滑移面间转动,而使异号位错相互抵消,结果使位错密度下降,畸变能降低,不足以达到动态再结晶所需的能量水平。
因此这类金属在热塑性变形过程中,即使变形程度很大,变形温度远高于再结晶温度,也只会发生动态回复,而不发生动态再结晶。
11:什么是动态再结晶?影响其的主要因素有那些?1,动态再结晶是指在热塑性变形过程中发生的再结晶,2,影响动态再结晶的主要因素有(1)金属的层错能的高低,(2)晶界迁移的难易程度,(3)变形温度,(4)变形速率(5)变形程度。
12.钢锭经过热加工变形后其组织和性能发生了什么变化?①改善晶粒组织②锻合内部缺陷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13:冷变形金属和热变形金属的纤维组织有何不同?1,在晶粒组织变化方面:冷变形后,晶粒形状变化趋势与金属宏观变形一致,热变形后,粗大的树枝晶,经过塑性变形及再结晶变化成等轴细晶粒组织,2,冷变形时金属组织产生变形织构,热变形时,随着变形程度的增大,钢锭内部的树枝晶逐渐沿着主变形方向伸长,进而形成纤维组织,3,热变形形成的纤维组织,使金属的力学性能呈现各向异性,塑性增强,冷变形产生的变形织构分为丝织构和板织构,丝织构使材料使材料具有好的拉拔性能,板织构使材料有良好的压缩性能。
14.什么是细晶超塑性?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。
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,导致变形和内应力的不均匀分布,因而塑性降低。
如碳钢在高温时为奥氏体单相组织,故塑性好,而在 800℃左右时,转变为奥氏体和铁素体两相组织,塑性就明显下降。
另外多相组织中的脆性相也会使其塑性大为降低。
②晶粒度的影响:晶粒越细小,金属的塑性也越好。
因为在一定的体积内,细晶粒金属的晶粒数目比粗晶粒金属的多,因而塑性变形时位向有利的晶粒也较多,变形能较均匀地分散到各个晶粒上;又从每个晶粒的应力分布来看,细晶粒时晶界的影响局域相对加大,使得晶粒心部的应变与晶界处的应变差异减小。
由于细晶粒金属的变形不均匀性较小,由此引起的应力集中必然也较小,内应力分布较均匀,因而金属在断裂前可承受的塑性变形量就越大。
③锻造组织要比铸造组织的塑性好。
铸造组织由于具有粗大的柱状晶和偏析、夹杂、气泡、疏松等缺陷,故使金属塑性降低。
而通过适当的锻造后,会打碎粗大的柱状晶粒获得细晶组织,使得金属的塑性提高。
18’变形温度对金属塑性的影响:就大多数金属而言,其总的趋势是:随着温度的升高,塑性增加,但是这种增加并非简单的线性上升;在加热过程的某些温度区间,往往由于相态或晶粒边界状态的变化而出现脆性区,使金属塑性降低。
随着温度的升高,一方面金属的塑性和可锻性提高,另一方面由于晶粒的粗大化,以及金属内化合物、析出物或第二相的存在和变化等原因,而出现塑性不随温度而增加的各种情况。
19.什么是温度效应?冷变形和热变形时变形速度对塑性的影响有何不同?温度效应:由于塑性变形过程中产生的热量使变形体温度升高的现象。
(热效应:塑性变形时金属所吸收的能量,绝大部分都转化成热能的现象)一般来说,冷变形时,随着应变速率的增加,开始时塑性略有下降,以后由于温度效应的增强,塑性会有较大的回升;而热变形时,随着应变速率的增加,开始时塑性通常会有较显著的降低,以后由于温度效应的增强,而使塑性有所回升,但若此时温度效应过大,已知实际变形温度有塑性区进入高温脆区,则金属的塑性又急速下降。