金属材料强度理论.doc

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1、强度理论在加工硬化屮的应用强度理论在锻压方向的主要应用是加工硬化加工便化的机理：（1）三种单晶体金属的应力应变情况1，血心立方金属形变强化能力远大于其他金属。2,随着应变增大，血心立方金属经历弱的变形强化阶段丿rs,发生强的形变强化，随麻形变强化能力减弱。3,体心立方的金属和密排六方金属初始弱形变强化阶段长度大于血心立方金属。面心立h体心比h密卄六方I线化關线而心立方金屈典更加工硬化曲线血角位错、胞状结构等：位错（2）形变强化机理（单晶体）a）易滑移阶段：单系滑移hep金属（Mg、Zn）不能产生多系

2、滑移，・・・易滑移段长。运动的阻力增人。（fee,bee,hep?强弱C）抛物线破化阶段：殳滑移，或双交滑移（刃羽位错不能产生交滑移）多品体・-开动便是名系滑移，.••无易滑移阶段。3、形变强化指数Hollomon关系式：伶S=ken（真应力与真应变之间的关系）山n—形变强化指数；k—硬化系数形变强化指数n反映了金属材料抵抗继续塑性变形的能力。理想弹性体；n=0,材料无硬化能力。层错能低的材料形变便化程度大；如高Mn钢（Mn13）,层错能力低••・n大形变强化指数，用直线作图法求得:logS=log

3、k+nloge4形变强化的儿个途径位错密度提高是形变强化的前提1）变形协调位错5形变强化与材料组织之间的关系固溶态（固溶体）欠时效（GP区（0”））（铜的丛聚区，共格，容易变形）峰时效（o”+X）（CuA12弥散分布,细小，共格关系部分遭到破坏，部分可变形）过时效（0）（CuA12长大，共格关系破坏,难以龙形，位错只能绕过）48Al—Cu合金成羽性眾好的是过时效状态金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高,而塑性和韧性降低的现象。又称冷作硬化。产生原因是，金属在塑性变形吋，晶粒发生滑移，出现

4、位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力等。加工硬化的程度通常用加工后与加工前表面层显微歴度的比值和硬化层深度来表4«[仁F■叶m总&仇从事以女逮刀h孕）ers加工硬化示。加工硬化给金展件的进一步加工带来困难。如在冷轧钢板的过程屮会愈轧愈硬以致轧不动，因而需在加工过程屮安排屮间退火，通过加热消除其加工硬化。又如在切削加工屮使工件表层脆而硬，从而加速刀具磨损、增大切削力等。但有利的一而是，它可提高金属的强度、硬度和耐磨性，特别是对于那些不能以热处理方法提高强度的纯金属和某些合金尤为

5、重耍。如冷拉高强度钢丝和冷卷弹簧等，就是利用冷加工变形来提高其强度和弹性极限。又如坦克和拖拉机的履带、破碎机的频板以及铁路的道岔等也是利用加工硬化来提高其硬度和耐磨性的。以低碳钢拉仲的应力一应变（。-£）图为例（见图）。当载荷超过屈服阶段ce后，进入强化阶段eg,到某点k卸载时，应力不沿加载路线ocdek返回，血是沿着基本平行于oa的直线koi下降，产生塑性变形001o再加载时，应力沿oik丄升，过k点后继续产生辘性变形，此时屈服极限己由。S提高到。如此反复作用，每循环一次都产生一次新的塑性变形，并

6、提高强度指标。但随着循环次数的增加，加工硬化逐渐趋于稳定。这种加工硬化现象可解释为：在塑性变形时晶粒产生滑移，滑移而和其附近的晶格扭曲，使晶粒仲长和破碎，金属内部产生残余应力等，因而继续塑性变形就变得困难，引起加工硬化。这种现象受到构成金展基体的元素性质、点阵类型、变形温度、变形速度和变形程度等因素影响。加工硬化可由真正应力-应变曲线来描述。编辑本段在机械工程中的作用%1经过冷拉、滚压和喷丸（见表面强化）等工艺，能显著提高金属材料、零件和构件的表面强度；Fitr3ProctMo(softening(

7、tettoMir加工硬化%1零件受力后，某些部位局部应力常超过材料的屈服极限，引起塑性变形,由于加工硬化限制了塑性变形的继续发展，可提高零件和构件的安全度；%1金属零件或构件在冲斥时，其塑性变形处伴随着强化，使变形转移到其周围未加工硬化部分。经过这样反复交替作用讨得到截面变形均匀一致的冷冲丿卡-件；%1可以改进低碳钢的切削性能，使切屑易于分离。但加工硬化也给金属件进一步加工带來困难。如冷拉钢丝，由于加工硬化使进一步拉拔耗能大，甚至被拉断，因此必须经屮间退火，消除加工硬化后再拉拔。又如在切削加工屮为使

8、工件表层脆而破，再切削吋增加切削力，加速刀具磨损等。5.5形变强化或称形变硬化，加丁硬化宅1、意义（1）形变强化和塑性变形适当配合，可使金属进行均匀塑性形变。（2）使构件具有一定的抗偶然过载能力。（3）强化金属，提高力学性能。（4）捉高低碳钢的切削加丁性能。