金屬塑性成型復(fù)習(xí)資料

1、第三章1、何謂最小阻力定律？它的基本點(diǎn)是什么？ 最小阻力定律可表述為： 變形過程中， 物體各質(zhì)點(diǎn)將向著阻力最小的方向移 動(dòng)。即做最少的功，走最短的路。2、影響金屬塑性流動(dòng)與變形的主要因素有哪些？影響金屬塑性流動(dòng)和變形的主要因素有： 接觸面上的外摩擦、 變形區(qū)的幾何 因素、邊形物體與工具的形狀。 變形溫度及金屬本身性質(zhì)等。 這些內(nèi)外因素的單 獨(dú)作用，或幾個(gè)因素的交互影響，都可使流動(dòng)和變形很不均勻。3、簡述研究變形分布的基本方法及原理 。金屬塑性加工中，研究變形物體內(nèi)變形分布（即金屬流動(dòng)）的方法很多。常 用的幾種 方法如下： （1）網(wǎng)絡(luò)法。它是研究金屬塑性加工中變形區(qū)內(nèi)金屬流動(dòng)情 況應(yīng)用最廣的方法

2、。 其實(shí)質(zhì)是觀察變形前后， 各網(wǎng)格所限定的區(qū)域幾何形狀的變 化。（ 2）硬度法。此法的 基本原理 是 ;在冷變形情況下，變形金屬的硬度隨變形 程度的增加而提高。（ 3）比較晶粒法。 此法的實(shí)質(zhì)是根據(jù)再結(jié)晶退火后的晶粒大 小，與退火前的變形程度的關(guān)系，來判斷各部位變形的大小。變形越大，再結(jié)晶 后晶粒越小。利用再結(jié)晶圖，近似地得出變形體內(nèi)各處的變形程度。除此之外， 還有示蹤原子法、光塑性法、云紋法等多種形式的研究方法。4、變形不均勻產(chǎn)生的原因和后果是什么？原因 ：質(zhì)點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)不同， 即它們相應(yīng)的各個(gè)軸上變形的發(fā)生的情況、 發(fā) 展方向及應(yīng)變量的大小都不同， 所以， 會(huì)產(chǎn)生不均勻變形， 實(shí)質(zhì)上是有金

3、屬質(zhì)點(diǎn) 不均勻流動(dòng)產(chǎn)生的，凡是影響金屬塑性流動(dòng)的因素， 都會(huì)對不均勻變形產(chǎn)生影響。后果 ：（1）、引起變形體的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，是應(yīng)力分布不均。 （2）、造成 物體的破壞。（3）、使材料變形抗力提高和塑性降低。 （4）、使產(chǎn)品質(zhì)量降低。（5）、 使生產(chǎn)操作復(fù)雜化。（6）、形成殘余應(yīng)力。5、減少不均勻變形的主要措施是什么？1）正確選定變形的溫度速度制度 2 ）盡量減小接觸面上外摩擦的有害影響。 3）合理設(shè)計(jì)加工工具形狀4 ）盡可能保證變形金屬的成分及組織均勻。6、簡述塑性加工工件殘余應(yīng)力的來源及減少或消除措施。殘余應(yīng)力是塑性變形完畢后保留在變形物體的附加應(yīng)力。 來源：1） 機(jī)械加工 引起的殘余應(yīng)

4、力 2） 溫度不均勻引起的殘余應(yīng)力 3）構(gòu)件尺寸公差引起的殘余應(yīng)力 減少或者消除措施：（1）熱處理方法：可用退貨、回火等方式來減小或消除。 （2）機(jī)械處理: 例如是零件彼此碰撞、用木槌打擊表面或者噴丸法打擊工件表面、 表面碾壓和壓平、表面拉直、在模子中作表面校形或者精壓。 （3）減小材料在加工過程中所產(chǎn)生的不均勻變形。 7，簡述研究殘余應(yīng)力的方法及原理 （不是重點(diǎn) 知道幾種方法就可以） ?；痉椒ǎ簷C(jī)械法，化學(xué)法，和 X 光 8，鍛造，軋制，擠壓和拉拔加工中斷裂的主要形式有哪些？產(chǎn)生原因有哪些？ 鍛造表面開裂：自由墩粗塑性較低的金屬餅材時(shí)，由于錘頭端面對鐓 粗件表面摩擦力的影響， 形成單鼓形，

5、 使其側(cè)面周向承受拉應(yīng)力。 當(dāng)鍛造溫度過 高時(shí)，由于晶間結(jié)合力大大減弱， 常出現(xiàn)晶間斷裂節(jié)裂紋方向和周向拉應(yīng)力垂直。 當(dāng)鍛造溫度較低時(shí)，晶間強(qiáng)度常高于晶內(nèi)強(qiáng)度，出現(xiàn)穿晶斷裂。措施 ：盡量減少鼓形所引起的周向拉應(yīng)力。 1）減少工件與工具間的接觸摩 擦；提高接觸表面的光潔度，采取適當(dāng)高效能潤滑劑。 2）采用凹形模 3）采用軟 墊。 4）采用活動(dòng)套環(huán)和包套內(nèi)部斷裂 ：因變形不深入，故在斷面中心部分受到水平拉應(yīng)力作用，當(dāng)此 應(yīng)力超過材料的斷裂應(yīng)力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生與拉應(yīng)力方向垂直的裂口。 措施：采用槽形和弧度錘頭， 從而減少坯料中心處的水平拉應(yīng)力， 或把原來的拉 應(yīng)力變?yōu)閴簯?yīng)力軋制表面開裂： 對平輥軋制，當(dāng)

6、軋件通過輥縫時(shí)， 沿寬向質(zhì)點(diǎn)有橫向流 動(dòng)的趨勢， 由于摩擦阻力的影響， 中心部分寬展遠(yuǎn)小于邊部， 而中心部分厚度轉(zhuǎn) 化為長度的增加，股板端呈圓形。由于軋件為一整體，所以邊部受附加拉應(yīng)力， 而易于產(chǎn)生周向裂紋。 此外，當(dāng)輥型控制不當(dāng)或坯料形狀不良也會(huì)出現(xiàn)裂紋。 軋 制薄板時(shí)，當(dāng)輥型為凹形，或者坯料為凹形斷面，會(huì)產(chǎn)生于上述相反的情況，嚴(yán) 重時(shí)會(huì)出現(xiàn)板材的中部周期裂紋。措施：首先是要有適宜的良好輥型和坯料尺寸形狀，其次是制定合理的軋 制工藝規(guī)程。內(nèi)部裂紋 ：在平輥間軋制厚坯料時(shí)，因壓下量小而產(chǎn)生表面變形。中心層 基本沒有變形， 因而中心層牽制表面層， 給予表面層以壓應(yīng)力， 表面層則給中心 層以拉應(yīng)力

7、。 當(dāng)此不均勻變形與拉應(yīng)力積累到一定程度時(shí)， 就會(huì)引起心部產(chǎn)生裂 紋，而應(yīng)力得到松弛。 當(dāng)變形繼續(xù)進(jìn)行， 此應(yīng)力又積累到一定程度又會(huì)產(chǎn)生心部 裂紋，如此繼續(xù)，在心部產(chǎn)生了周期性裂紋。措施 ：增加 l/h 值。隨著 l/h 的增加，變形逐步深入；同時(shí)增加到底壓量， 可使 l/h 增大。9、金屬斷裂的基本類型？通常以單位拉伸時(shí)的斷面收縮率大于 5%者為韌性斷裂， 而小于 5%者為脆性斷裂。 （1）脆性響裂：單晶體中為解理斷裂，多晶體中為沿解理面的穿晶斷裂和沿晶 界的晶間斷裂（ 2）韌性斷裂：主要是穿晶斷裂，若晶界處有夾雜物或沉淀物， 也會(huì)發(fā)生晶間斷裂。10、簡述塑性 - 脆性轉(zhuǎn)變溫度及其影響？一般

8、的金屬與合金 （面心立方者除外） 有塑性-脆性轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。 如果改變試 驗(yàn)溫度，就可以發(fā)現(xiàn)有一個(gè)轉(zhuǎn)變溫度 Tc ,在 Tc以上，斷裂是韌性的，在 Tc以下， 斷裂時(shí)脆性的。一般規(guī)定塑性下降 50%的點(diǎn)的溫度為塑性 - 脆性轉(zhuǎn)變溫度，用 Tc 表示。塑性- 脆性轉(zhuǎn)變溫度的影響因素 ：（1）應(yīng)力狀態(tài)：實(shí)驗(yàn)表明，對不同深度缺 陷的拉伸試樣，拉應(yīng)力狀態(tài)越強(qiáng)，材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度越高，脆性趨勢越大（ 2） 金屬材料的化學(xué)成分和組織狀態(tài)： 如晶界的影響雜質(zhì)的影響， 隨著雜質(zhì)的含量的 增加，材料的塑性 - 脆性轉(zhuǎn)變溫度劇烈的增加。11、簡述金屬的可加工型？ 金屬的可加工型是不同加工方法進(jìn)行加工是， 工件出現(xiàn)第一

9、條裂紋前所達(dá)到的最 大變形量，如可鍛性、可扎性、可擠壓性、可拉拔性等。它是制定各種塑性加工 工藝規(guī)程和保證產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要參數(shù)。 金屬的可加工型常用兩個(gè)因子的乘積 來表示，一個(gè)因子為 f 1表示材料的塑性；另一個(gè)因子 f 2表示該加工方法的固有 特性?？杉庸ば?W可表示為： W=f1*f 2 （其中 f 2 的值很難確定）12、擠壓和拉拔裂紋的產(chǎn)生的主要形式、產(chǎn)生原因及預(yù)防措施？裂紋產(chǎn)生的 主要形式 是：（1）表面裂紋，又分為周向裂紋和縱向裂紋（ 2） 內(nèi)部裂紋裂紋產(chǎn)生的原因 ：由于摩擦力的阻礙作用， 使表面層的速度低于中心部分， 于是在表面層受附加拉應(yīng)力， 中心部分受附加壓應(yīng)力， 與基本應(yīng)

10、力合成后， 工件 表面層的工作應(yīng)力仍然為拉應(yīng)力， 當(dāng)工作應(yīng)力超過材料的實(shí)際斷裂強(qiáng)度時(shí)， 表面 上就會(huì)產(chǎn)生向內(nèi)擴(kuò)展的裂紋。當(dāng)擠壓比（擠壓變形程度）較小，或拉拔時(shí) L/d 0 較小時(shí)， 表面變形深入不到棒材內(nèi)部， 從而導(dǎo)致中心層產(chǎn)生附加拉應(yīng)力， 此拉應(yīng) 力與縱向基本應(yīng)力相疊加， 若軸心層的工作應(yīng)力大于材料的斷裂應(yīng)力時(shí)， 變回出 現(xiàn)內(nèi)部裂紋。預(yù)防措施 ：（1）加強(qiáng)潤滑，見笑摩擦阻力，會(huì)使金屬流動(dòng)不均勻性減輕，從 而可以防止表面裂紋的產(chǎn)生。 （2）采用反向擠壓、反張力拉伸、輥式橫拉伸等 方法來減少摩擦。 （ 3）對于擠壓來說，增大擠壓比，是、使變形深入軸心區(qū)， 可以防止和減輕內(nèi)部裂紋現(xiàn)象的發(fā)生。 （4

11、）對拉拔來說，增加 L/d 0可使變形深 入到軸心區(qū)，即增加變形程度和減小?？族F角，可減少內(nèi)部裂紋現(xiàn)象的產(chǎn)生。第4章4.1 概述 塑性加工中絕大多數(shù)工序是在工具和變形金屬相接觸的條件下進(jìn)行的， 金屬 沿工具表面滑動(dòng)， 工具必然要產(chǎn)生阻止金屬流動(dòng)的摩擦力， 即兩個(gè)物體界面間的 切向阻力。外摩擦 ：發(fā)生在金屬和工具相接觸表面之間的，阻礙金屬自由流動(dòng)的摩擦。 摩擦的負(fù)面影響： 1、工（模）具產(chǎn)生磨損，工件表面被劃傷 2、使金屬變 形力、能增加，并引起金屬變形不勻 3、使產(chǎn)品產(chǎn)生裂紋，要定期更換工具潤滑 ：在金屬塑性加工中， 必須在工模具與坯料之間加入潤滑物質(zhì)， 以減少 摩擦，防止粘結(jié)。4.2 金屬塑

12、性加工時(shí)摩擦的特點(diǎn)及應(yīng)用一、塑性成形時(shí)摩擦的特點(diǎn) 塑性成形中的摩擦與機(jī)械傳動(dòng)中的摩擦相比，有以下特點(diǎn)：1、在高壓下產(chǎn)生的摩擦2、較高溫度下的摩擦3、伴隨著塑性變形而產(chǎn)生的摩擦，在塑性變形過程中由于高壓下變形，會(huì)不斷 增加新的接觸表面，使工具與金屬之間的接觸條件不斷改變。4、摩擦副（金屬與工具）的性質(zhì)相差大5、在接觸面上各點(diǎn)的摩擦不一樣6、接觸面是不斷變化的二、外摩擦在壓力加工中的作用塑性成形中的外摩擦， 大多數(shù)情況是有害的， 應(yīng)設(shè)法減小，但在某些情況下， 外摩擦有利于加工過程。三、外摩擦對金屬加工過程的不利影響 ：1、改變物體應(yīng)力狀態(tài)，使變形力和能耗增加2、引起工件變形與應(yīng)力分布不均勻3、惡化

13、工件表面質(zhì)量，加速模具磨損，降低工件壽命四、塑性加工中摩擦有效性的利用 ：1、用增大摩擦的方法改變咬入條件，強(qiáng)化軋制過程2、在沖壓生產(chǎn)中增大沖頭與板片間的摩擦，可以強(qiáng)化生產(chǎn)工藝，減少由于起皺 和撕裂等造成的廢品3、開式模鍛時(shí)可利用飛邊阻力來保證金屬充滿模膛4.3 塑性加工中摩擦的分類及機(jī)理一、外摩擦的分類及機(jī)理外摩擦 ：發(fā)生在金屬和工具相接觸表面之間的，阻礙金屬自由流動(dòng)的摩擦。塑性成形時(shí)的摩擦根據(jù)其性質(zhì)可分為：干摩擦、邊界摩擦、流體摩擦1、干摩擦：不存在任何外來介質(zhì)時(shí)金屬與工具的接觸表面之間的摩擦，通常指 的是不加潤滑劑的摩擦狀態(tài)。2、流體摩擦：當(dāng)金屬與工具表面之間的潤滑層較厚，兩摩擦副在相互

14、運(yùn)動(dòng)中不 直接接觸，完全有潤滑油膜隔開，摩擦發(fā)生在流體內(nèi)部分子之間的摩擦。流 體摩擦力的大小與接觸面的表面狀態(tài)無關(guān)，而是與流體的粘度、速度梯度等 因素有關(guān)。3、邊界摩擦：介于干摩擦與流體摩擦之間的摩擦狀態(tài)。摩擦機(jī)理 ：關(guān)于摩擦產(chǎn)生的原因，即摩擦機(jī)理，有以下幾種 學(xué)說：1、表面凹凸學(xué)說：所有經(jīng)過機(jī)械加工的表面并非絕對平坦光滑，都有不同程度 的凸起和凹入。 當(dāng)凹凸不平的兩個(gè)表面相互接觸時(shí)， 一個(gè)表面的部分 “凸峰” 可能會(huì)陷入另一表面的凹坑，產(chǎn)生機(jī)械咬合。當(dāng)這兩個(gè)相互接觸的表面在外 力的作用下發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，相互咬合的部分會(huì)被剪斷，此時(shí)摩擦力表現(xiàn)為 這些凸峰被剪切時(shí)的變形阻力。根據(jù)這一觀點(diǎn)，相互接

15、觸的表面越粗糙，相 對運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力就越大。降低接觸表面的粗糙度，或涂抹潤滑劑以填補(bǔ)表 面凹坑，都可以起到減少摩擦的作用。2、分子吸附說：分子吸附學(xué)說認(rèn)為：摩擦產(chǎn)生的原因是由于接觸面上分子之間 的相互吸引的結(jié)果。物體表面越光滑，實(shí)際接觸面積就越大，接觸面間的距 離也就越小，分子吸引力就越強(qiáng)，因此，滑動(dòng)摩擦力也就越大。近代摩擦理論認(rèn)為， 摩擦力不僅來自接觸表面凹凸部分互相咬合產(chǎn)生的阻 力，而且還來自真實(shí)接觸表面上原子、 分子相互吸引作用產(chǎn)生的粘合力。 對于流 體摩擦來說，摩擦力則為潤滑層之間的流動(dòng)阻力。4.4 摩擦系數(shù)及其影響因素摩擦系數(shù) ，其數(shù)值隨金屬性質(zhì)、工藝條件、表面狀態(tài)、單位壓力及所采用

16、潤 滑劑的種類與性能等而變化。 其主要影響因素： 金屬的種類和化學(xué)成分； 工具材 料及其表面狀態(tài)；接觸面上的單位壓力；變形溫度；變形速度；潤滑劑。1、金屬的種類和化學(xué)成分摩擦系數(shù)隨著不同的金屬、不同的化學(xué)成分而異： （1）不同種類的金屬，摩擦系數(shù)不同。（2）同種材料，化學(xué)成分變化時(shí)，摩擦系數(shù)也會(huì)不同。一般說，隨著合金 元素的增加，摩擦系數(shù)下降。規(guī)律：粘附性將強(qiáng)的金屬通常具有較大的摩擦系數(shù)，如鉛、鋁、鋅等。材 料的硬度、強(qiáng)度越高，摩擦系數(shù)就越小。2、工具材料及其表面狀態(tài)（ 1） 工具材料的影響遵循第一影響因素所表現(xiàn)的規(guī)律：材料硬度、強(qiáng)度越高， 摩擦系數(shù)越小。（2） 一般來說，工具表面光潔度越高，

17、 摩擦系數(shù)越小。 但如果兩個(gè)接觸面光潔 度都非常高，由于分子吸附作用增強(qiáng)，反使摩擦系數(shù)增大。（ 3） 工具表面加工刀痕長導(dǎo)致摩擦系數(shù)的異向性。3、接觸面上的單位壓力（ 1） 單位壓力較小時(shí)，摩擦系數(shù)為常數(shù)，與正壓力無關(guān)。（ 2） 單位壓力增大到一定數(shù)值后， 潤滑劑被擠掉或表面膜破壞， 這不但增加了 真實(shí)接觸面積而且使分子吸附作用增強(qiáng)， 從而使摩擦系數(shù)隨壓力增加而增 加，但增加到一定程度后趨于穩(wěn)定。4、變形溫度 ：一般情況下，摩擦系數(shù)隨溫度的升高先增加后減少，主要受氧化 膜 /質(zhì)的影響。變形溫度是影響摩擦系數(shù)變化因素中最積極、最活潑的一個(gè)。5、變形速度 ：一般情況下，隨著變形速度增加摩擦系數(shù)下降

18、。在干摩擦?xí)r，變 形速度增加， 表面凹凸不平部分來不及相互咬合， 表現(xiàn)出摩擦系數(shù)的下降。 在邊界潤滑條件下， 由于變形速度的增加， 油膜厚度增大導(dǎo)致摩擦系數(shù)下降。6. 、潤滑劑 ：壓力加工中采用潤滑劑能起到防粘減摩以及減少工模具磨損的作用， 而不同潤滑劑所起的效果不同。因此，正確選用潤滑劑可顯著降低摩擦系數(shù)。4.5 測定摩擦系數(shù)的方法1。利用庫倫定律測定塑性加工中的摩擦系數(shù) 2。方法：夾鉗軋制法 原理：利用縱軋時(shí)力的平衡條件來測定摩擦系數(shù)。實(shí)驗(yàn)室 用鉗子夾住板材的未軋入部分， 鉗子的另一端與彈簧測禮儀相連， 測得軋輥打滑 時(shí)的水平力。操作簡單，結(jié)果精確，可用來測定冷熱狀態(tài)下的摩擦系數(shù)。 楔形件

19、 壓縮法 ：在傾斜的平錘頭件塑壓楔形試件， 可根據(jù)試件變形情況以確定摩擦系數(shù)。 圓環(huán)鐓粗法： 利用圓環(huán)鐓粗時(shí)的變形來測定摩擦系數(shù)。3。潤滑的目的： 減少金屬變形時(shí)的能耗 提高制品質(zhì)量 減少工模具磨損，延長 工具使用壽命。4。潤滑機(jī)理 ：1）流體力學(xué)原理：摩擦力的本質(zhì)是潤滑劑分子間的吸引力 2）吸 附機(jī)制：潤滑劑中極性，非極性分子吸附在金屬表面形成潤滑膜。5。潤滑劑的分類 ：液體潤滑劑包括礦物油，動(dòng)植物油，乳液。固體潤滑劑包括 石墨，肥皂，二硫化鉬。液 -固型潤滑劑，是巴固體潤滑粉末懸浮在潤滑油或工 作油中，構(gòu)成固 -液兩相分散的懸浮液。熔體潤滑劑4.6 塑性加工的工藝潤滑 工藝潤滑目的及潤滑機(jī)

20、理 潤滑的目的 ：為減少或消除塑性加工中外摩擦的不利影響， 往往在工模具與變形 金屬的接觸界面上施加潤滑劑，進(jìn)行工藝潤滑。其目的如下： （ 1）降低金屬變形 時(shí)的能耗（ 2）減摩防粘，提高制品質(zhì)量（ 3）減少工模具磨損，延長工具使用壽 命 潤滑機(jī)理 ：（1） 流體力學(xué)原理： 油的粘度與溫度及壓力有關(guān)。 隨溫度的增加， 粘度急劇下降， 隨壓力的增加，油的粘度升高。（2） 吸附機(jī)制： 潤滑劑的選擇：塑性成形中對潤滑劑的要求： （1）良好的耐壓性能（ 2） 良好的耐高溫性能（ 3）無毒、無污染、無腐蝕（ 4）資源豐富、價(jià)格低廉（ 5） 有冷卻模具的作用（ 6）不應(yīng)對金屬和模具起腐蝕作用 常用的潤滑劑

21、分類：（1）液體潤滑劑， 包括礦物油、 動(dòng)植物油、乳液等。（ 2）固體潤滑劑，包括石墨、二硫化鉬、肥皂等。 （3）液固型潤滑劑（ 4）熔 體潤滑劑，包括玻璃、瀝青或石蠟等潤滑方法的改進(jìn)： 1。流體潤滑 2。表面處理：（ 1）表面磷化處理 （2） 表面氧化處理 （3）表面鍍層第5章1. 塑形：是指固體金屬在外力作用下能穩(wěn)定地產(chǎn)生永久變形而不破壞其完整性的 性能?？捎米畲笞冃纬潭葋肀硎?，并稱其為“ 塑形極限”或“塑形指標(biāo) ”。2. 塑形與柔軟性的差別 ：前者是指金屬的流動(dòng)性能，是否易于變形，后者是指金 屬抵抗變形的能力， 是變形量的大小， 即塑形好的金屬不一定易于變形， 因此變 形抗力不一樣，如銅

22、的塑形好， 并不像鉛那樣易于變形， 因?yàn)殂~的變形抗力較高。 而鉛的柔軟性， 主要不是指它的塑形好， 而是指它變形抗力很小。 所有的金屬在 高溫下變形抗力都很小， 可以說具有很好的柔軟性， 但絕對不能肯定它們必然有 良好的塑形。 因?yàn)闇囟冗^高往往使其產(chǎn)生過熱或過燒， 在變形時(shí)， 就容易產(chǎn)生裂 紋，即塑形變壞。可見，金屬的塑形與柔軟性是完全不同的概念。 3.塑形指標(biāo)舉 例：斷面收縮率及延伸率，沖擊韌性，高向壓縮率，扭轉(zhuǎn)角。 4.塑形指標(biāo)的測量方法： 拉伸實(shí)驗(yàn)法，壓縮實(shí)驗(yàn)法，扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)法，扎制模擬實(shí)驗(yàn)法 5.塑形圖 ：表示金屬塑形指標(biāo)與變形溫度加載方式的關(guān)系曲線圖形，稱為塑形狀 態(tài)圖或簡稱塑形圖。6.

23、 多晶體變形的特點(diǎn) ：變形不均勻 ? 同一晶粒的不同部位 ? 不同晶粒之間 晶界的作用晶粒大小的影響： 在晶界中， 原子排列是不規(guī)則的， 在結(jié)晶時(shí)這里 還積聚了許多不固溶的雜質(zhì)，在塑形變形時(shí)這里還堆積了大量位錯(cuò)。晶粒越細(xì)， 即在同一體積內(nèi)晶粒數(shù)越多， 塑形變形時(shí)變形分散在許多晶粒內(nèi)進(jìn)行， 變形也會(huì) 均勻些，與具有粗大晶粒的金屬相比， 局部地區(qū)發(fā)生應(yīng)力集中的程度較輕， 因此 出現(xiàn)裂紋和反生斷裂也會(huì)相對較遲。 這就是說，在斷裂前可以承受較大的變形量， 所以細(xì)晶粒金屬不僅強(qiáng)度、硬度高，而且在塑形變形過程中塑形也較好。7. 多晶體變形后組織的改變 ：纖維組織 變形機(jī)構(gòu) 變形亞晶粒8. 多晶體的塑形變形

24、包括晶內(nèi)變形和晶間變形兩種。 晶內(nèi)變形 的主要方式是滑移 和孿生。晶間變形 包括晶粒之間的相對移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)、 溶解沉積機(jī)構(gòu)以及非晶機(jī)構(gòu)。9. 多晶體的塑形變形機(jī)構(gòu)包括 ：晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng)與移動(dòng)、 溶解沉積機(jī)構(gòu)、 非晶結(jié)構(gòu)。10. 晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng)與移動(dòng) ：各晶粒原來位向不同，但金屬整體的變形應(yīng)該是連續(xù)的、 相容的，產(chǎn)生了相互牽制而出現(xiàn)力偶，造成了晶粒間的轉(zhuǎn)動(dòng)。11. 溶解沉積機(jī)構(gòu) ：實(shí)質(zhì)是以相晶體的原子迅速而飛躍式地轉(zhuǎn)移到另以相的晶 體中去。高溫緩慢變形條件下兩相合金的塑形變形時(shí)確定。條件 ：隨著溫度的變化或原有相晶體表面大小及曲率的變化， 伴隨有最大的 溶解度的改變。 足夠高的溫度條件。 兩相有較大的相互

25、固溶度。重要特點(diǎn) ：塑形變形在兩相間的界面上進(jìn)行， 又由于金屬的沉淀很容易在顯微 空間和顯微裂紋中進(jìn)行， 則原子的相間轉(zhuǎn)移可使這些顯微空洞和裂紋消除， 起著 修復(fù)損傷的作用，從而可使金屬的塑形顯著增大。12. 非晶結(jié)構(gòu) ：在一定的變形溫度和速度條件下，多晶體中的原子非同步地連續(xù) 地在應(yīng)力場和熱激活的作用下， 發(fā)生定向遷移的過程。 在受力狀態(tài)下， 有溫度的 作用產(chǎn)生的這種變形機(jī)制，又稱 熱塑性 。合金的塑形變形1. 單相固溶體合金的塑性變形（1）單相固溶體的顯微組織與純金屬相似 （2）（a）固溶強(qiáng)化：固溶體材料隨溶質(zhì)含量提高其強(qiáng)度、硬度提高而塑性、韌性下降的現(xiàn)象晶格畸變，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；（b）強(qiáng)化

26、機(jī)制柯氏氣團(tuán)強(qiáng)化。（ c）屈服和應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象：上下屈服點(diǎn)、屈服延伸（呂德斯帶擴(kuò)展） 。預(yù)變形和時(shí)效的影響：去載后立即加載不出現(xiàn)屈服現(xiàn)象；去載后放置 一段時(shí)間或 200加熱后再加載出現(xiàn)屈服。 原因：柯氏氣團(tuán)的存在、破壞和重新形成。（d）固溶強(qiáng)化的影響因素 溶質(zhì)原子含量越多，強(qiáng)化效果越好； 溶劑與溶質(zhì)原子半徑差越大，強(qiáng)化效果越好； 溶劑與溶質(zhì)原子價(jià)電子數(shù)差越大，強(qiáng)化效果越好； 間隙式溶質(zhì)原子的強(qiáng)化效果高于置換式溶質(zhì)原子。2. 多相合金的塑性變形（1）結(jié)構(gòu)：基體第二相。（2）性能（a）兩相性能接近：按強(qiáng)度分?jǐn)?shù)相加計(jì)算：軟基體硬第二相第二相網(wǎng)狀分布于晶界（二次滲碳體） ；結(jié)構(gòu) 兩相呈層片狀分布（珠光體

27、） ； 第二相呈顆粒狀分布（三次滲碳體） 。 彌散強(qiáng)化： 位錯(cuò)繞過第二相粒子 （粒子、位錯(cuò)環(huán)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng) ） 強(qiáng)化沉淀強(qiáng)化：位錯(cuò)切過第二相粒子（表面能、錯(cuò)排能、粒子阻 礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)）13. 影響金屬塑形的內(nèi)部因素化學(xué)成分 雜質(zhì)：一般而言，金屬的塑形是隨純度的提高而增加的，金屬、非金屬、 氣體使金屬和合金產(chǎn)生脆化現(xiàn)象，可使冷熱變形都非常困難，甚至無法 進(jìn)行。 合金元素：合金元素的加入，多數(shù)是為了提高合金的某種性能（為了提 高強(qiáng)度、 提高熱穩(wěn)定性、 提高在某種介質(zhì)中的耐蝕性等） 而人為加入的。 當(dāng)加入的合金元素與基體的作用使在加工溫度范圍內(nèi)形成單相固溶體 時(shí)，則有較好的塑形。 如果加入元素的數(shù)量及組

28、成不適當(dāng)， 形成過剩相， 特別是形成金屬間化合物或金屬氧化物等脆性相，或者使在壓力加工溫 度范圍內(nèi)兩相共存，則塑形降低。對于二元以上的多元合金，由于各元 素的不同作用及元素之間的相互作用，對金屬材料塑形的影響是不能一 概而論的。組織結(jié)構(gòu)： 金屬與合金的組織結(jié)構(gòu)是指組元的晶格、 晶粒的取向及晶界的特 征而言。 面心晶格的塑形最好，體心晶格次之，六方晶格的塑形較差。 多數(shù)金屬單晶體在室溫下有較高的塑形，相比之下多晶體的塑形則較 低。 如果晶粒細(xì)小， 則標(biāo)志著晶界面積大， 晶界強(qiáng)度提高， 變形多集中在晶 內(nèi)，故表現(xiàn)出較高的塑形。 單相系（純金屬和固溶體）比兩相系和多相系的塑形要高。 合金中的組元及所

29、含雜質(zhì)越多， 其顯微組織與宏觀組織越不均勻， 則塑形越 低，單相系具有最大的塑形。 金屬與合金中， 脆性的和易熔的組成物的形狀及它 們分布的狀態(tài)，也對塑形有很大影響。14. 加工硬化 ：金屬材料在 再結(jié)晶 溫度以下塑形變形時(shí)，由于晶粒發(fā)生滑移，出 現(xiàn)位錯(cuò)的纏結(jié)，使晶粒拉長、破碎和纖維化，使金屬的強(qiáng)度和硬度升高，塑形和 韌性降低的現(xiàn)象，稱加工硬化或冷作硬化。產(chǎn)生加工硬化的原因 ：隨變形量增加， 位錯(cuò)密度增加， 由于位錯(cuò)之間的交互 作用，使變形抗力增加。隨變形量的增加，亞結(jié)構(gòu)細(xì)化。隨變形量增加，空 位密度增加。 幾何硬化： 由晶粒轉(zhuǎn)動(dòng)引起由于加工硬化， 使已變形部分發(fā)生硬 化而停止變形， 而未變形

30、部分開始變形， 沒有加工硬化， 金屬就不會(huì)發(fā)生均勻塑 形變形。 15.影響金屬塑形的外部因素變形溫度 ：金屬的塑形可能因?yàn)闇囟鹊纳叨玫礁纳啤?具有明顯擴(kuò)散特性的塑形變形機(jī)構(gòu)發(fā)揮了作用。 發(fā)生了消除硬化的再結(jié)晶軟化過程。變形速度變形程度 ：變形程度對塑形的影響， 是同加工硬化及加工過程中伴隨變形的 發(fā)展而產(chǎn)生的裂紋傾向聯(lián)系在一起的， 對于 冷變形，一般都是隨著變形程度的增加而降低塑形。對硬化強(qiáng)度大 的金屬與合金，應(yīng)給予較小的變形程度即進(jìn)行下一次中間退火，以恢復(fù) 其塑形；對于硬化強(qiáng)度小的金屬與合金，則在兩次中間退火之間可給予 較大的變形程度。 對于 熱變形 ，采用多次小變形。應(yīng)力狀態(tài) ：靜水壓

31、力值越大，金屬的塑形發(fā)揮得越好。 （靜水壓力 ：由均質(zhì) 體作用于一個(gè)物體上的壓力， 是一種全方位的力， 并均勻地施向物體表面的各個(gè) 部位。）靜水壓力對提高金屬塑形的良好影響，可由下述原因 造成 ： 體壓縮能遏止晶粒邊界的相對移動(dòng)，使晶間變形困難。 體壓縮能使金屬變得致密，使微觀宏觀組織破壞得到修復(fù)。 體壓縮能完全或局部地消除變形物體內(nèi)數(shù)量很小的某些夾雜物引起的應(yīng) 力集中。 體壓縮能完全抵償或者大大降低由于不均勻變形所引起的拉伸附加應(yīng)力。變形狀態(tài) ：關(guān)于變形狀態(tài)對塑形的影響， 一般而言可用 主變形圖（體積不變 原則）來說明。因?yàn)閴嚎s變形有利于塑形的發(fā)揮，而延伸變形有損于塑形，所以主變形 圖中壓縮

32、分量越多，對充分發(fā)揮金屬的塑形越有利。按此原則可將 主變形圖 排列為：兩向壓縮一向延伸的主變形最好，一向壓縮一向延伸次之，兩向延 伸一向壓縮的主變形圖最差， 三向壓縮的主應(yīng)力圖和一向延伸兩向壓縮的主 變形圖組合的變形力學(xué)圖，是 最有利于金屬塑形變形的加工方法 ，如擠壓、 旋鍛、孔型扎制等。尺寸因素 ：基本規(guī)律 是隨著加工件體積的增大而塑形有所降低。原因 ：實(shí)際金屬的單位體積中平均有大量的組織缺陷，體積越大，不均 勻變形越強(qiáng)烈，在組織缺陷處容易引起應(yīng)力集中，造成裂紋源，因而引起塑形的降低。就鑄件來說，小鑄件容易得到相對致密細(xì)小和均勻的組織，大鑄 件則反之。周圍介質(zhì) （考慮有害氣氛及腐蝕） 周圍介

33、質(zhì)和氣氛能使變形物體表面層溶解并與金屬基體形成 脆性相 ，因 而使變形物體呈現(xiàn)脆性狀態(tài)。 周圍介質(zhì)的作用能引起變形物體表面層的 腐蝕 以及化學(xué)成分的改變 ，使 塑形降低。有些介質(zhì)（如潤滑劑）吸附在變形金屬的表面上，可使金屬塑形變形能力增加。16. 提高金屬塑性的主要途徑 ：控制化學(xué)成分、改善組織結(jié)構(gòu)，提高材料的成分和組織的均勻性； 采用合適的變形溫度速度制度；選用三向壓應(yīng)力較強(qiáng)的變形過程，減小變形的不均勻性，盡量造成均勻的 變形狀態(tài)；避免加熱和加工時(shí)周圍介質(zhì)的不良影響等。17. 超塑性 ：金屬材料在受到拉伸應(yīng)力時(shí)，顯示出很大的延伸率而不產(chǎn)生縮頸與 斷裂現(xiàn)象，把延伸率 超過 100的材料統(tǒng)稱為“

34、超塑性材料” ，相應(yīng)地把延伸 率超過 100的現(xiàn)象叫做“超塑性” 。特點(diǎn)：大延伸、無縮頸、小應(yīng)力、易成形。18. 按照超塑性實(shí)現(xiàn)的條件（組織、溫度、應(yīng)力狀態(tài)等）可將 超塑性分為 ：恒溫超塑性 或第一類超塑性（細(xì)晶超塑性）特點(diǎn) ：材料具有穩(wěn)定（對溫度不敏感）的超細(xì)等軸晶粒組織，在一定的 溫度區(qū)間和一定的變形速度條件下出現(xiàn)超塑性，晶粒直徑多在 5 um 以下， 有良好的超導(dǎo)性能。相變超塑性 或第二類超塑性，又稱為動(dòng)態(tài)超塑性或變態(tài)超塑性。特點(diǎn) ：經(jīng)過多次循環(huán)相變或同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變而獲得大延伸率。產(chǎn)生條件 ：具有固態(tài)相變的特性；外加載荷；在相變溫度上下循 環(huán)加熱與冷卻。存在問題 ：要求變形溫度反復(fù)變化，給

35、實(shí)際生產(chǎn)帶來困難，故使用上受 到限制。其他超塑性或第三類超塑性（ 短暫超塑性 ） 特點(diǎn)：普通非超塑性材料在一定條件下快速變形，顯示出超塑形。19. 細(xì)晶超塑性（又稱組織超塑性）的重要特征：變形力學(xué)特征 ：當(dāng)應(yīng)力超過最大值后， 隨著應(yīng)變的增加應(yīng)力緩慢地連續(xù)下降。金屬組織特征 ：大部分是共析和共晶合金， 并且要求雙相， 是因?yàn)榈诙嗄?阻止母相晶粒長大， 而母相也能阻止第二相的長大； 穩(wěn)定， 是指在變形過程中晶 料長大的速度要慢，要求晶粒的邊界比例大，并且晶界要平坦，易于滑動(dòng)，要求 晶粒細(xì)小，晶粒尺寸是主要的影響因素，一般直徑小于 10 um的。20. 細(xì)晶超塑性變形的機(jī)理：擴(kuò)散蠕變理論：晶內(nèi)晶界

36、擴(kuò)散蠕變過程共同調(diào)節(jié)的晶界滑動(dòng)模型 晶界滑動(dòng)理論：位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)晶界滑動(dòng)的理論模型動(dòng)態(tài)再結(jié)晶理論： 在高溫變形時(shí)， 這種再結(jié)晶過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、 連續(xù)的恢 復(fù)過程，即一方面產(chǎn)生應(yīng)變硬化，一方面產(chǎn)生再結(jié)晶恢復(fù)（軟化） 。好像變形的 同時(shí)又有退火，就會(huì)促使物質(zhì)的超塑性。21. 超塑性的應(yīng)用：真空成形法。 真空成形法有 凸模法與凹模法 ，凸模法是將加熱后的毛料， 吸 附在具有零件內(nèi)形的凸模上的成形方法，用來成形要求內(nèi)側(cè)尺寸精度高的零件。 凹模法則是把加熱過的毛料， 吸附在具有零件外形的凹模上的成形方法， 用于要 求外形尺寸精度高的零件成型。 一般前者用于較深容器的成型， 后者用于較淺容 器的成形。其實(shí)

37、真空成形也是一種氣壓成形，只是成形壓力只能是一個(gè)大氣壓， 所以它不適于成形厚度較大、強(qiáng)度較高的板料。氣壓成形。 超塑性模鍛和擠壓。 無模拉拔。感應(yīng)圈移動(dòng)速度越大， 材料越粗。第6章1. 冷變形的概念：變形溫度低于回復(fù)溫度， 在變形中只有加工硬化作用而無回復(fù) 與再結(jié)晶現(xiàn)象，通常把這種變形稱為冷變形或冷加工。2. 冷變形時(shí)金屬 顯微組織的變化 ：顯微組織；亞結(jié)構(gòu)；變形織構(gòu)；晶內(nèi)及晶間的破壞3. 冷變形時(shí)金屬 性能的變化 ：物化性能：密度：密度降低；電阻：一般而言，冷變形使金屬電阻有所 增加；化學(xué)穩(wěn)定性：冷變形所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力是造成金屬腐蝕（應(yīng)力腐蝕）的一 個(gè)重要原因。應(yīng)力腐蝕的主要防止就是退火，消除

38、內(nèi)應(yīng)力。力學(xué)性能組織與各鄉(xiāng)異性4. 熱變形的概念 ：所謂熱變形（又稱熱加工）是指變形金屬在完全再結(jié)晶條件下 進(jìn)行的塑形變形。一般在熱變形時(shí)金屬所處溫度范圍是其熔點(diǎn)絕對溫度的 0.75 0.95 倍，在變形過程中，同時(shí)產(chǎn)生軟化與硬化，且軟化進(jìn)行得很充分， 變形后的產(chǎn)品無硬化的痕跡，如熱鍛、熱扎、熱擠壓等。5. 熱變形的優(yōu)點(diǎn) ：金屬在熱加工變形時(shí)， 變形抗力較低， 消耗能量較少。 因?yàn)閿U(kuò)散過程和溶解 過程加速，滑移系增多，加工硬化被消除。金屬在熱加工變形時(shí)， 其塑形升高， 產(chǎn)生斷裂的傾向性減小。 因?yàn)榧庸び不?消除利于顯微裂紋愈合及原子擴(kuò)散。與冷加工相比較， 熱加工變形一般不易產(chǎn)生織構(gòu)。 因?yàn)樵诟?/p>

39、溫下發(fā)生滑移的 系統(tǒng)較多，滑移面和滑移方向不斷變化， 在熱加工工件中的擇優(yōu)取向或方向性小。在生產(chǎn)過程中，不需要像冷加工那樣的中間退火，從而可使生產(chǎn)工序簡化， 生產(chǎn)效率提高。熱加工變形可引起組織性能的變化，以滿足對產(chǎn)品某些組織與性能的要求。6. 熱變形的不足 ：由于散熱較快，保持熱加工的溫度條件比較困難， 不適宜加工薄而細(xì)的工件， 此類工件一般采用冷加工（如冷軋、冷拉）的方法。熱加工后工件的表面質(zhì)量與尺寸精度差于冷加工，表面氧化和冷卻時(shí)有收 縮。熱加工后產(chǎn)品的組織及性能不如冷加工均勻。 原因：工件各處溫度不均引起 晶粒大小與性能差異。因?yàn)闊峒庸r(shí)在溫度的作用下會(huì)是金屬軟化，不依賴熱加工提高材料強(qiáng)

40、度。具有熱脆性金屬不宜進(jìn)行熱加工。7. 熱變形溫度選擇的方法 :根據(jù)合金相圖及塑形圖，可這樣來 選擇變形溫度范圍 ：溫度的上限， 大致取該合金熔點(diǎn)絕對溫度的 0.95 倍，即應(yīng)比液相線低 50 左右。從塑形圖上看，最高溫度應(yīng)取在塑性最大的區(qū)域附近。溫度的下限，是要求保證在變形的過程中再結(jié)晶能充分迅速地進(jìn)行，并且 整個(gè)變形過程是在單相系統(tǒng)內(nèi)完成，約在合金熔點(diǎn)絕對溫度的 0.75 倍左右。 （ 3）根據(jù)相圖確定了變性溫度范圍后需用抗力圖來校正以保證整個(gè)熱變形過 程是在金屬變形抗力最小的區(qū)間內(nèi)完成。 需考慮變形溫度、 變形程度與晶粒大 小的關(guān)系，以得到最小晶粒組織。8. 熱變形對金屬組織性能的影響熱

41、變形對鑄件組織的 改造 ：一般來說，金屬在高溫下塑形高、抗力小，加之 原子擴(kuò)散過程加劇，伴隨有完全再結(jié)晶時(shí)，更有利于組織的改善。故熱變形多 作為鑄態(tài)組織初次加工的方法。 多道次熱變形有利于破碎粗大柱狀晶粒使其稱為較均勻、細(xì)小的等軸 晶粒。 使鑄錠中的氣泡焊合，縮孔壓實(shí)，疏松壓密，變?yōu)檩^致密的結(jié)構(gòu)。 高溫下原子擴(kuò)散可使鑄錠中化學(xué)成分的不均勻性相對減少。 上述三方面綜合作用的結(jié)果，可使鑄態(tài)組織改造成變形組織（或加工組 織），它比鑄錠有較高的密度。均勻細(xì)小的等軸晶粒及比較均勻的化學(xué)成分， 因而塑形和抗力的指標(biāo)都明顯提高。熱變形制品晶粒度的 控制： 變形速度越大，臨界變形程度就越小。 熱變形后制品晶粒

42、度的大小， 取決于變形程度和變形溫度 （主要是加工終 了溫度）。熱變形時(shí)的纖維組織9. 熱變形過程中的回復(fù)與再結(jié)晶一般將熱變形過程中， 在應(yīng)力狀態(tài)作用下所發(fā)生的回復(fù)與再結(jié)晶過程稱為 動(dòng)態(tài)的， 以區(qū)別冷變形后退火過程中、 熱變形的各道次之間以及熱變形后在空 氣中冷卻時(shí)所發(fā)生的、屬于靜態(tài)的回復(fù)與再結(jié)晶過程。只要有動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，那么靜態(tài)再結(jié)晶必定存在且緊跟其后。堆垛層錯(cuò)能 ：晶體中原子堆垛次序不同于正常次序而引起的一種面缺陷； 是由 一個(gè)不全位錯(cuò)掃過滑移面時(shí)所造成的平面區(qū)域不完整性， 簡稱層錯(cuò)。 層錯(cuò)是晶 體的周期完整性并引起能量的升高。產(chǎn)生單位面積層錯(cuò)所需能量稱為層錯(cuò)能。第一類 有鋁及其合金，堆垛層

43、錯(cuò)能較大，自擴(kuò)散能較小，流變曲線第二類 主要是銅、鎳、 鐵、 Mg及其合金，區(qū)域提純的 鐵等，具 有較低的層錯(cuò)能，其流變曲線動(dòng)態(tài)回復(fù) （層錯(cuò)能高的金屬）：第一階段為微變形階段， 其應(yīng)力 應(yīng)變曲線呈直線；第二階段，加工硬化率逐漸降低；第三階段，為穩(wěn)定 變形階段。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶：在高應(yīng)變速度下，曲線迅速升到一峰值，隨后由于 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶發(fā)生而引起軟化，最后接近于平穩(wěn)態(tài)。此時(shí)硬化過程個(gè)軟化 過程達(dá)到平衡即處于穩(wěn)定變形狀態(tài)。10. 固態(tài)相變 ：當(dāng)一種固相由于熱力學(xué)條件（如溫度、壓力、作用于該固體的電 場、磁場等）變化成為不穩(wěn)定的時(shí)候，如果沒有對相變的障礙，將會(huì)通過相結(jié)構(gòu) （ 原子或電子組態(tài) ） 的變化，轉(zhuǎn)變

44、成更為穩(wěn)定或平衡的狀態(tài)， 此即發(fā)生“固態(tài)相變”。固態(tài)相變中的 變化 ：晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、有序程度固態(tài)相變中的 驅(qū)動(dòng)力 ：新相和母相的自由差能11. 應(yīng)力與變形對固態(tài)相變的作用 ：金屬塑形變形，晶體點(diǎn)陣的畸變及應(yīng)力的不 均勻分布，金屬內(nèi)能增加、原子激活能提高，原子的擴(kuò)散變得容易，降低原子點(diǎn) 陣的規(guī)則排列和引起濃度的偏聚，新相析出。12. 金屬塑形變形的溫度速度效應(yīng) ：金屬在塑形變形過程中會(huì)發(fā)生一系列組織 性能的改變，對同一種金屬而言， 引起上述變化的主要原因是 變形溫度 、變形速 度 、變形程度 ，以及摩擦與潤滑條件， 而前三個(gè)因素則構(gòu)成了金屬塑形加工時(shí)的 熱力學(xué)條件。變形溫度：塑形變形時(shí)金屬

45、所具有的實(shí)際溫度，稱為變形溫度，它與加 熱溫度是有區(qū)別的。 變形溫度既取決于金屬變形前的加熱溫度， 又與變形中能 量轉(zhuǎn)化而使金屬溫度提高的溫度有關(guān)， 同時(shí)又與變形金屬同周圍介質(zhì)進(jìn)行熱交 換所損失的溫度有關(guān)。變形速度：單位時(shí)間內(nèi)變形程度的變化或單位時(shí)間內(nèi)相對位移體積，13. 變形中的熱效應(yīng)及溫度效應(yīng)所謂“熱效應(yīng) ”是指變形過程中金屬的發(fā)熱現(xiàn)象?？捎冒l(fā)熱率來表示： 發(fā)熱率：轉(zhuǎn)化為熱的那部分能量，使物體產(chǎn)生塑形變形時(shí)的能量。 塑形變形過程中因金屬發(fā)熱而促使金屬的變形溫度升高的效果， 稱為溫度效應(yīng) 影響溫度效應(yīng)的因素 ：變形溫度。溫度越高，變形抗力及單位體積變形功就越小，轉(zhuǎn)化為 熱的那部分能量當(dāng)然也越

46、小。故熱變形之溫度效應(yīng)小，而冷變形之溫度效 應(yīng)大。變形速度。變形速度越高，變形時(shí)間就越短，熱量散失的機(jī)會(huì)也越 少，因而溫度效應(yīng)越大。 變形程度。變形程度越大，所做的單位體積變形功就越多，轉(zhuǎn)化為 熱的能量必然也越多。 變形體與周圍介質(zhì)的溫差及接觸面的導(dǎo)熱情況。實(shí)際情況下，贏影 響溫度效應(yīng)的因素是比較復(fù)雜的，如在塑形變形過程中接觸表面外摩擦所 產(chǎn)生的熱，亦會(huì)直接使變形體的溫度升高。 變形熱效應(yīng)的后果 ：改變變形抗力。一般熱效應(yīng)使變形抗力降低。 改變變形過程的型式。由于熱效應(yīng)使變形物體的溫度升高，改變原 來變形的型式。 引起相態(tài)的變化。 （合金）的溫度達(dá)到相變的溫度范圍內(nèi)，相變在 變形過程內(nèi)完成。

47、改變合金的塑形狀態(tài)。變形熱效應(yīng)的有利作用充分利用熱效應(yīng)可以減少或取消中間退火?？梢栽诘蜏叵逻M(jìn)行高速變形。 可以提高金屬的塑形與降低變形抗力，使較難變形的金屬易于加工。 實(shí)際操作中，用以控制工具孔型。14. 熱力學(xué)條件之間的相互關(guān)系 （變形抗力與“三度”的規(guī)律 ）： 變形溫度和變形速度恒定時(shí)，變形程度 與變形抗力的關(guān)系： 變形程度和變形速度恒定時(shí)，變形抗力與單相狀態(tài)條件下的變形溫度的 關(guān)系為;變形程度和變形溫度恒定時(shí)，變形抗力與變形速度的關(guān)系為 ;15. 形變熱處理低溫形變熱處理典型工藝：淬火時(shí)效冷變形 其他工藝：淬火自然時(shí)效冷變形人工時(shí)效 淬火溫處理人工時(shí)效 淬火人工時(shí)效冷變形人工時(shí)效高溫形變

48、熱處理典型工藝：熱變形后直接淬火并時(shí)效預(yù)形變熱處理典型工藝：正式淬火、時(shí)效前預(yù)先進(jìn)行一次熱變形 （條件為熱變形淬火后不發(fā)生再結(jié)晶）第五章課后習(xí)題1何謂金屬的塑性？塑性高低如何度量？有哪些常用測量方法？答： 1金屬塑性指固體金屬在外力作用下能穩(wěn)定地產(chǎn)生永久變形而不破壞其完 整性的性能。2塑性的高低用塑性指標(biāo)來度量3方法有拉伸試驗(yàn)法、壓縮試驗(yàn)法、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)法、軋制模擬試驗(yàn)法。2. 多晶體金屬塑性變形的主要特點(diǎn)和主要機(jī)制有哪些？答： 1特點(diǎn)：變形不均勻 ? 同一晶粒的不同部位 ? 不同晶粒之間晶界的作用晶粒大小的影響：在晶界中，原子排列是不規(guī)則的， 在結(jié)晶時(shí)這里還積聚了許多不固溶的雜質(zhì)，在塑形變形時(shí)這

49、里還 堆積了大量位錯(cuò)。因此，晶界使多晶體的強(qiáng)度、硬度比單晶體高。 晶粒越細(xì)，即在同一體積內(nèi)晶粒數(shù)越多，塑形變形時(shí)變形分散在 許多晶粒內(nèi)進(jìn)行，變形也會(huì)均勻些，與具有粗大晶粒的金屬相比， 局部地區(qū)發(fā)生應(yīng)力集中的程度較輕。所以細(xì)晶粒金屬不僅強(qiáng)度、 硬度高，而且在塑形變形過程中塑形也較好。2機(jī)制：包括晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng)與移動(dòng)，溶解 -沉積機(jī)構(gòu)，非晶機(jī)構(gòu)。3. 改善金屬材料的工藝塑性有哪些途徑？怎樣才能獲得金屬材料的超塑性？答： 1途徑：控制化學(xué)成分、改善組織結(jié)構(gòu)，提高材料的成分和組織的均勻 性；采用合適的變形溫度 -速度制度；選用三向壓應(yīng)力較強(qiáng)的 變形過程，減小變形的不均勻性，盡量造成均勻的變形狀態(tài)； 避免加

50、熱和加工時(shí)周圍介質(zhì)的不良影響。2超細(xì)等軸晶粒組織在一定溫度區(qū)間和一定的變形速度條件可以獲得 恒溫超塑性。 材料具有固態(tài)相變的特性， 并在外加載荷作用下， 在相 變溫度上下循環(huán)加熱與冷卻， 誘發(fā)產(chǎn)生發(fā)福的組織結(jié)構(gòu)變化時(shí)金屬原子 發(fā)生劇烈運(yùn)動(dòng)而呈現(xiàn)出相變超塑性。有些材料在消除應(yīng)力退火過程 中，在應(yīng)力作用下也可以得到超塑性。4. 何謂超塑性？超塑性變形的基本特點(diǎn)有哪些？ 答：1超塑性指金屬材料在受到拉伸應(yīng)力時(shí)，顯示出很大的延伸率而不產(chǎn)生縮 頸與斷裂現(xiàn)象，把延伸率能超過 100%的材料統(tǒng)稱為“超塑性材料” ，相應(yīng)的把 延伸率超過 100%的現(xiàn)象叫做“超塑性” 。2特點(diǎn)包括大延伸、無縮頸、小應(yīng)力、易成形

51、。 5.細(xì)晶超塑性產(chǎn)生的基本條件 是什么？它有何重要變形力學(xué)和組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？答：1在一定的溫度區(qū)間（ TTM ）和一定的變形速度（ 10-410-1 分-1）條件下 出現(xiàn)超塑性。晶粒直徑多在 5um 以下，且晶粒越細(xì)越有利于塑性的發(fā)展。應(yīng)當(dāng) 指出，由于超塑性是在一定溫度區(qū)間出現(xiàn)， 因此即使初始組織具有微細(xì)晶粒的尺 寸，如果熱穩(wěn)定性差，在變形過程中晶粒迅速長大，仍不能獲得良好的超塑性。2變形力學(xué)特征：當(dāng)應(yīng)力超過最大值后，隨著應(yīng)變的增加，應(yīng)力緩慢地連 續(xù)下降。3組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：目前發(fā)現(xiàn)的細(xì)晶超塑性材料是共析和共晶合金；要求雙 相；穩(wěn)定；晶粒的邊界比例大，且晶界要平坦，易于滑動(dòng)，晶粒細(xì)小、等軸。 6.細(xì)晶超塑性的主要機(jī)制是什么？ 答擴(kuò)散蠕變理論：晶內(nèi) 晶界擴(kuò)散蠕變過程共同調(diào)節(jié)的晶界滑動(dòng)模型 晶界滑動(dòng)理論：位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)晶界滑動(dòng)的理論模型動(dòng)態(tài)再結(jié)晶理論： 在高溫變形時(shí)， 這種再結(jié)晶過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、 連續(xù)的恢 復(fù)過程，即一方面產(chǎn)生應(yīng)變硬化，一方面產(chǎn)生再結(jié)晶恢復(fù)（軟化） 。好像變形的 同時(shí)又有退火，就會(huì)促使物質(zhì)的超塑性。第六章課后