第五篇(微观变形)

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1、第五篇金属塑性变形的微观变形规律塑性力学与金属塑性成形原理PlasticMechanicsandPrincipleofMetalforming金属的塑性与微观塑性变形规律塑性加工工艺、组织、性能的关系第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金属的塑性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5.1.1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

2、性与柔软性的对立统一铅---------------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：断面收缩率延伸率冲击韧性最大压缩率扭转角（或扭转数）弯曲次数塑性指标的测量方法拉伸试验法压缩试验法扭转试验法轧制模拟试验法拉伸试验法式中：L0——拉伸试样原始标距长度；Lh——拉伸试样破断后标距间的

3、长度；F0——拉伸试样原始断面积；Fh——拉伸试样破断处的断面积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：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）。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概念：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

4、性图。应用：合理选择加工方法制定冷热变形工艺确定MB5合金加工工艺规程的原则和方法MB5属变形镁合金，主要成分为：Al5.5~7.0%Mn0.15~0.5%Zn0.5~1.5%确定MB5镁合金热加工工艺步骤根据产品确定加工方式（变形力学图）根据相图确定合金的相组成根据塑性图确定热变形温度范围根据变形抗力图计算变形力能，确定设备能力根据第二类再结晶图确定变形组织晶粒大小根据相图确定合金的相组成温度℃图5-2Mg-Al二元系状态图从二元相图上获取的信息T＞530℃，合金为液相T＜270℃，合金为＋两相组织270℃＜T＜530℃，合金为单一的相铝含量对镁合金力学性能的影响δ%σb，公斤/毫米2

5、HB公斤/毫米2图5-3镁合金中铝含量对合金机械性能的影响根据塑性图确定热变形温度范围试验温度，℃图5-1MB5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—弯曲角度从塑性图上获取的信息慢速加工，温度为350~400℃时,φ值和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

6、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多晶体变形的特点晶内塑性变形和晶间塑性变形晶内塑性变形：滑移与孪生塑性变形的微观机制：位错运动与位错增殖5.2.1多晶体变形的特点1．变形不均匀、不同时性及协调性图5-4多晶体塑性变形的竹节现象（a）变形前（b）变形后图5-5多晶体塑性变形的不均匀性2．晶界的作用及晶粒大小的影响在2mm内的延伸率，%晶粒5晶粒4晶粒3晶粒2晶粒1位置，mm图5-6多晶铝的几个晶粒各处的应变量。垂直虚线是晶界，线上的数字为总变形量5.2.2多晶体的塑性变形机构1．晶粒的转动与移动

7、图5-7晶粒的转动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。保证两相有较大的相互溶解度外，还必须具备下列条件:（1）随着温度的变化或原有相晶体表面大小及曲率的变化，伴随有最大的溶解度改变。(2）变形时，应具备足够高的温度条件。3．非晶机构非晶机构是指在一定的变形温度和速度条件下，多晶体中的原子非同步的连续的在应力场和热激活的作用下，发生定向迁移的过程。5