金属塑性加工技术3-材料学基础

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1、第三篇塑性变形材料学基础金属塑性加工原理PrincipleofPlasticDeformationinMetalsProcessing第5章金属的塑性§5.1金属的塑性§5.2金属多晶体塑性变形的主要机制§5.3影响金属塑性的因素§5.4金属的超塑性5.1.1塑性的基本概念5.1.2塑性指标及其测量方法5.1.3塑性状态图及其应用§5.1金属的塑性5.1.1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柔软性反映材料抵抗变形的能力塑性与柔软性的对立统一铅-------------

2、--塑性好，变形抗力小不锈钢--------塑性好，但变形抗力高白口铸铁----塑性差，变形抗力高结论：塑性与柔软性不是同一概念为什么要研究金属的塑性？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5.1.2塑性指标及其测量方法塑性指标的测量方法塑性指标塑性指标概念：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：断面收缩率ψ=(F0-Fh)/F0×100%延伸率δ=(Lh-L0)/L0×100%冲击韧性αk最大压缩率ε=(H0-Hh)/H0×100%扭转角（或扭转数）γ=Rπn/30L0(未给出每次的扭转角？)弯曲次数塑性指标的测量

3、方法拉伸试验法压缩试验法扭转试验法轧制模拟试验法冲击韧性弯曲试验拉伸试验法式中：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断面收缩率ψ=(F0-Fh)/F0×100%延伸率δ=(Lh-L0)/L0×100%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：ε=(H0-Hh)/H0×100%式中：—压下率；H0—试样原始高度；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(γ)γ=Rπn/30L0(每次

4、的扭转角)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。5.1.3塑性状态图及其应用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：合理选择加工方法,制定冷热变形工艺确定MB5镁合金热加工工艺步骤根据产品确定加工方式（慢速、快速等）根据相图确定合金的相组成根据塑性图确定变形温度范围根据相图确定合金的相组成T＞530℃，合金为液相270℃＜T＜530℃，单一相T＜270℃，＋两相组织：Mg

5、的固溶体，立方相：Mg4Al3或Mg17Al12，硬脆相AZ61M(MB5)属变形镁合金，主要成分为：Al5.5~7.0%Mn0.15~0.5%Zn0.5~1.5%铝含量对镁合金力学性能的影响随Al含量增加，相增多，延伸率下降，硬度和强度提高根据塑性图确定热变形温度范围MB5合金的塑性图αk—冲击韧性,εm—慢力作用下的最大压缩率εC—冲击力作用下的最大压缩率,φ—断面收缩率,α0—弯曲角度慢速：轧制、挤压φ和εm在350-400℃较快速：锤锻εC确定在400-450℃快速：锻造和冲压αk确定250℃以下从塑性图上获取的信息慢速加工，温度为350~400℃时,φ值和

6、εM都有最大值，不论轧制或挤压，都可在此温度范围内以较慢的速度加工。锻锤下加工，在350℃左右有突变，变形温度应选择在400~450℃。工件形状比较复杂，变形时易发生应力集中，应根据αK曲线来判定。从图中可知，在相变点270℃附近突然降低，因此，锻造或冲压时的工作温度应在250℃以下进行为佳。§5.2金属多晶体塑性变形的主要机制5.2.1多晶体变形的特点5.2.2多晶体的塑性变形机构5.2.3合金的塑性变形5.2.4变形机构图5.2.1多晶体变形的特点1．变形不均匀多晶体塑性变形的竹节现象粗晶铝晶粒各处变形不均2．晶界的作用及晶粒大小的影响冷变形情况下：晶界强度高于晶内

7、强度晶粒越细、强度硬度越高、变形越均匀，应力集中小，塑性好与单晶体相比，多晶体受晶界和晶体取向差别的影响，各晶粒变形先后、大小不同，同一晶粒内变形也不均匀，易产生残余应力5.2.2多晶体的塑性变形机构1．晶粒的转动与移动晶粒转动：金属整体性变形和晶粒不均匀变形出现力偶晶粒移动：晶界受剪切应力作用使晶粒处于有利位向，便于变形发展易造成晶界裂纹产生冷变形时，是断裂的先兆(晶界强度高于晶内)热变形时，晶界扩散加强，易修复裂纹，是热变形的重要机制之一2．溶解——沉积机构该机构的实质是一相晶体的原子迅速而飞跃式的转移到另一相的晶体中去。保证两相有较