2012金属的塑性变形抗力.ppt

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1、4.金属的塑性变形抗力4.1塑性变形抗力的基本概念及测定方法4.1.1塑性变形抗力的基本概念变形力:塑性加工时,使金属发生塑性变形的外力.变形抗力：金属抵抗变形力之力.材料在一定温度、速度和变形程度条件下，保持原有状态而抵抗塑性变形的能力。在所设定的变形条件下，所研究的变形物体或其单元体能够实现塑性变形的应力强度。变形抗力与变形力数值相等,方向相反.不同金属材料变形抗力不同.金属塑性加工过程都是复杂的应力状态，同一金属材料，变形抗力比单向应力状态大得多。实际测试的变形抗力P=σS+qσS-材料在单向应力状态下的屈服应力q–反映材料受力状态（工具与变形物体外表面接触摩擦）所引起

2、的附加抗力值。变形抗力的数学表达式：单向拉伸：__单向拉伸应力同一金属材料,在一定变形温度、变形速度和变形程度下，以单向压缩（或拉伸）时的屈服应力（σS）的大小度量其变形抗力。当屈服点不明显时，常以相对残余变形为0.2%时的应力σ0.2作为屈服应力（变形抗力）。4.1.2变形抗力的测定方法条件：简单应力状态下，应力状态在变形物体内均匀分布拉伸试验法：压缩试验法扭转试验法1.拉伸试验法：试样：圆柱体，应力状态：单向拉伸，并均匀分布。所测出的拉应力即为变形抗力:式中，F—测定时试样的横断面积；P—作用在F上的力。拉伸过程中的变形分布：均匀。当将试样的l0长度均匀拉伸至l时，其变形

3、为：优点：变形较均匀，其不均匀变形程度比压缩变形小得多。缺点：均匀变形程度小，一般≤20~30%2.压缩试验法应力状态：单向压缩；变形抗力为：式中，P—压缩时变形金属所承受的压力；F—试样在承受P力作用时所具有的横断面积。试样由高度h0压缩到h时，所产生的变形为：优点：能产生更大变形缺点：与拉伸相比，变形更不均匀，由于接触摩擦，实测值稍偏高。消除或减小接触摩擦对变形的影响可采取的措施：1）试样端部涂润滑剂，加柔软垫片等；2）适当增大H/d值，但不能使H/d>2~2.5，否则压缩过程中试样易弯曲而使压缩不稳定。3.扭转试验法在圆柱体试样的两端加以大小相等、方向相反的转矩M，在此

4、作用下试样产生扭转角φ。在试验中测定φ值。应力状态：纯剪切。但此应力状态的分布不均匀：式中，d0—圆柱体试样工作部分的直径；r—所测点至试样轴线的距离。变形中τ随r的变化不呈线性关系，而是取决于函数τ（γ）的复杂规律变化。为降低不均匀性，可取空心管试样式中，F0—环的面积（试样断面积）；d平—环平均直径。数据换算到另外变形状态有困难，且在大变形时，纯剪切遭到破坏等原因，未广泛应用。4.2.1化学成分对塑性变形抗力的影响对于各种纯金属，原子间结合力大的，滑移阻力大，变形抗力也大。同一种金属，纯度愈高，变形抗力愈小。合金元素的存在及其在基体中存在的形式对变形抗力有显著影响。原因：

5、1）溶入固溶体，基体金属点阵畸变增加；2）形成化合物3）形成第二相组织，使σS增加。4.2金属的化学成分及组织对塑性变形抗力的影响间隙固溶强化C、N等溶质原子嵌入α-Fe晶格的八面体间隙中,使晶格产生不对称正方性畸变造成强化效应.铁基体屈服强度随间隙原子含量增加而变大.铁的屈服应力和含C量的关系碳：在较低温度下随钢中含碳量的增加,钢的变形抗力升高,温度升高时影响变弱.低温时影响远大于高温时.不同变形温度和变形速度下，含C量对碳钢变形抗力的影响－－静压缩，……－动压缩氮：高强度低合金钢中氮含量的变化一般太小，以致于不会引起热变形抗力显著改变，但氮可以通过如氮化铝或氮化钛等氮化

6、物的形成而引起奥氏体晶粒细化，从而影响热变形抗力。置换式固溶元素：在置换型合金中使用的元素通过固溶强化、沉淀硬化和晶粒细化来达到强化目的，其强化方式同钢在室温下的强化方式相类似。Mn、Si、Cr、Ni。复合添加:变形抗力提高。4.2.2组织对塑性变形抗力的影响基体金属原子间结合力大，σS大。2.单相组织和多相组织单相：合金含量越高，σS越大。原因：晶格畸变。单相σS<多相：硬而脆第二相在基体相晶粒内呈颗粒状弥散质点均匀分布，则σS高。第二相越细、分布越均匀、数量越多，则σS越高。原因：质点阻碍滑移。例：退火时第二相聚集为较大颗粒；淬火时弥散分布在基体上。3.晶粒大小：d↓,变

7、形抗力↑。4.夹杂物的存在：变形抗力↑。合金变形抗力>纯金属。◆屈服强度与晶粒直径的关系1-Al;2-钢；3-Ni;4-碳钢（0.05C);5-碳钢（0.2%C）；6-Mo4.3应力状态对塑性变形抗力的影响变形抗力：挤压>轧制；孔型中轧制>平辊轧制；模锻>平锤头锻造；压应力状态越强，变形抗力越大。挤压应力状态：三向压拉拔应力状态：一拉二压挤压>拉拔C.U.帕特涅尔拉伸试验：加以220MPa的径向应力可使变形抗力和塑性明显升高。静水压力：金属的变形抗力在很大程度上取决于静水压力.静水压力从0增加到5000