金屬的塑性PPT課件講義

金屬的塑性

§5.1金屬的塑性§5.2金屬多晶體塑性變形的主要機(jī)制§5.3影響金屬塑性的因素§5.4金屬的超塑性

§5.1金屬的塑性5.1.1塑性的基本概念5.1.2塑性指標(biāo)及其測量方法5.1.3塑性狀態(tài)圖及其應(yīng)用

5.1.1塑性的基本概念什么是塑性？塑性是金屬在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞其完整性的能力。塑性與柔軟性的區(qū)別是什么？塑性反映材料產(chǎn)生永久變形的能力。柔軟性反映材料抵抗變形的能力。塑性與柔軟性的對立統(tǒng)一鉛---------------塑性好，變形抗力小不銹鋼--------塑性好，但變形抗力高白口鑄鐵----塑性差，變形抗力高結(jié)論：塑性與柔軟性不是同一概念為什么要研究金屬的塑性？探索塑性變化規(guī)律尋求改善塑性途徑選擇合理加工方法確定最佳工藝制度提高產(chǎn)品質(zhì)量5.1.2塑性指標(biāo)及其測量方法塑性指標(biāo)的測量方法塑性指標(biāo)塑性指標(biāo)概念：金屬在破壞前產(chǎn)生的最大變形程度，即極限變形量。表示方法：斷面收縮率延伸率沖擊韌性最大壓縮率扭轉(zhuǎn)角（或扭轉(zhuǎn)數(shù)）彎曲次數(shù)塑性指標(biāo)的測量方法拉伸試驗法壓縮試驗法扭轉(zhuǎn)試驗法軋制模擬試驗法拉伸試驗法式中：L0——拉伸試樣原始標(biāo)距長度；

Lh——拉伸試樣破斷后標(biāo)距間的長度；

F0——拉伸試樣原始斷面積；

Fh——拉伸試樣破斷處的斷面積

壓縮試驗法

簡單加載條件下，壓縮試驗法測定的塑性指標(biāo)用下式確定：

式中：

——壓下率；

H0——試樣原始高度；

Hh——試樣壓縮后，在側(cè)表面出現(xiàn)第一條裂紋時的高度扭轉(zhuǎn)試驗法

對于一定試樣，所得總轉(zhuǎn)數(shù)越高，塑性越好，可將扭轉(zhuǎn)數(shù)換作為剪切變形（γ

）。

式中：R——試樣工作段的半徑；

L0——試樣工作段的長度；

n——試樣破壞前的總轉(zhuǎn)數(shù)。

軋制模擬試驗法

在平輥間軋制楔形試件，用偏心軋輥軋制矩形試樣，找出試樣上產(chǎn)生第一條可見裂紋時的臨界壓下量作為軋制過程的塑性指標(biāo)。

5.1.3塑性狀態(tài)圖及其應(yīng)用概念：表示金屬塑性指標(biāo)與變形溫度及加載方式的關(guān)系曲線圖形，簡稱塑性圖。應(yīng)用：合理選擇加工方法制定冷熱變形工藝確定MB5合金加工工藝規(guī)程的原則和方法

MB5屬變形鎂合金，主要成分為：

Al5.5~7.0%Mn0.15~0.5%Zn0.5~1.5%確定MB5鎂合金熱加工工藝步驟根據(jù)產(chǎn)品確定加工方式（慢速、快速等）根據(jù)相圖確定合金的相組成根據(jù)塑性圖確定熱變形溫度范圍根據(jù)相圖確定合金的相組成溫度℃

圖5-2Mg-Al二元系狀態(tài)圖從二元相圖上獲取的信息

T＞530℃，合金為液相

T＜270℃，合金為＋兩相組織270℃＜T＜530℃，合金為單一的相鋁含量對鎂合金力學(xué)性能的影響δ%σb，公斤/毫米2HB公斤/毫米2圖5-3鎂合金中鋁含量對合金機(jī)械性能的影響

根據(jù)塑性圖確定熱變形溫度范圍試驗溫度，℃圖5-1MB5合金的塑性圖αk

—沖擊韌性；εM

—慢力作用下的最大壓縮率，εC

—沖擊力作用下的最大壓縮率；φ

—斷面收縮率，α0

—彎曲角度從塑性圖上獲取的信息慢速加工，溫度為350~400℃時,φ值和εM都有最大值，不論軋制或擠壓，都可在此溫度范圍內(nèi)以較慢的速度加工。

鍛錘下加工，在350℃左右有突變，變形溫度應(yīng)選擇在400~450℃。

工件形狀比較復(fù)雜，變形時易發(fā)生應(yīng)力集中，應(yīng)根據(jù)αK曲線來判定。從圖中可知，在相變點270℃附近突然降低，因此，鍛造或沖壓時的工作溫度應(yīng)在250℃以下進(jìn)行為佳?！?.2金屬多晶體塑性變形的主要機(jī)制5.2.1多晶體變形的特點5.2.2多晶體的塑性變形機(jī)構(gòu)5.2.3合金的塑性變形5.2.4變形機(jī)構(gòu)圖

5.2.1多晶體變形的特點1．變形不均勻

圖5-4多晶體塑性變形的竹節(jié)現(xiàn)象

（a）變形前（b）變形后

圖5-5多晶體塑性變形的不均勻性

2．晶界的作用及晶粒大小的影響

在2mm內(nèi)的延伸率，%晶粒5晶粒4晶粒3晶粒2晶粒1位置，mm

圖5-6多晶鋁的幾個晶粒各處的應(yīng)變量。垂直虛線是晶界，線上的數(shù)字為總變形量5.2.2

多晶體的塑性變形機(jī)構(gòu)

1．晶粒的轉(zhuǎn)動與移動

圖5-7晶粒的轉(zhuǎn)動2．溶解——沉積機(jī)構(gòu)

該機(jī)構(gòu)的實質(zhì)是一相晶體的原子迅速而飛躍式的轉(zhuǎn)移到另一相的晶體中去。保證兩相有較大的相互溶解度外，還必須具備下列條件:（1）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改變。

(2）變形時，應(yīng)具備足夠高的溫度條件。

3．非晶機(jī)構(gòu)

非晶機(jī)構(gòu)是指在一定的變形溫度和速度條件下，多晶體中的原子非同步的連續(xù)的在應(yīng)力場和熱激活的作用下，發(fā)生定向遷移的過程。

5.2.3合金的塑性變形

1．單相固溶體合金的變形2．多相合金的變形

5.2.4

變形機(jī)構(gòu)圖

理論剪切應(yīng)力-位錯蠕變擴(kuò)散蠕變Nabarro蠕變理論剪切應(yīng)力位錯蠕變擴(kuò)散流變溫度，℃溫度，℃-位錯滑移蠕變位錯滑移（Nabarro蠕變）彈性區(qū)圖5-9變形機(jī)制圖（a）純銀和（b）鍺給出不同變形機(jī)制起控制作用的應(yīng)力-溫度區(qū)間，兩種材料的晶粒尺寸都是32μm

以10-8/s的應(yīng)變速率來確定彈性邊界

§5.3影響金屬塑性的因素

5.3.1影響塑性的內(nèi)部因素5.3.2影響金屬塑性的外部因素5.3.3提高金屬塑性的主要途徑

5.3.1影響塑性的內(nèi)部因素

1．化學(xué)成分（1）雜質(zhì)（2）合金元素對塑性的影響2．組織結(jié)構(gòu)

5.3.2影響金屬塑性的外部因素

1．變形溫度塑性指標(biāo)溫度，°K

圖5-14溫度對塑性影響的典型曲線溫度，℃圖5-15碳鋼的塑性隨溫度變化圖塑性純鋁無氧銅圖5-16幾種鋁合金及銅合金的塑性圖

2．變形速度

塑性變形速度，1/秒ⅠⅡ圖5-18變形速度對塑性的影響表5-1鋁合金冷擠壓時因熱效應(yīng)所增加的溫度合金號擠壓系數(shù)擠壓速度（毫米/秒）金屬溫度℃L411150158~195LD211~16150294~315LY1111~16150340~350LY1131653083．變形程度σ1-σ2大氣壓σ1-σ2大氣壓

圖5-20脆性材料的各向壓縮曲線

（a）大理石；（b）紅砂石；—軸向壓力；—側(cè)向壓力

4．應(yīng)力狀態(tài)

靜水壓力對提高金屬塑性的良好影響

σ1-σ2大氣壓σ1-σ2大氣壓

圖5-20脆性材料的各向壓縮曲線（a）大理石；（b）紅砂石；—軸向壓力；—側(cè)向壓力5．變形狀態(tài)

圖5-24主變形圖對金屬中缺陷形狀的影響（a）未變形的情況；（b）經(jīng)兩向壓縮—向延伸變形后的情況；（c）經(jīng)—向壓縮兩向延伸后的情況

6．尺寸因素力學(xué)性能12體積圖5-25變形物體體積對力學(xué)性能的影響

1—塑性；