第1章金属的塑性第3节-影响塑性的因素.ppt

第一章 金属的塑性 二、组织结构的影响 晶粒大小 结构变化 单组织和多组织 晶粒大小 金属和合金的晶粒愈细，同一体积内的晶界愈多。在室温下由于晶界强度高于晶内，所以金属和合金的变形抗力就高。 结构变化 金属和合金的性质取决于结构，即取决于原子间的结合方式和原子在空间排布情况。当原子的排布方式发生变化时，即发生了相变，则抗力也会发生一定的变化. 单组织和多组织 当合金为单相组织时，单相固溶体中合金元素含量愈高，变形抗力则愈高，这是晶格崎变的后果，当合金为多相组织时，第二相的性质、大小、形状、数量与分布状况对变形抗力都有影响。 一般而言，硬而脆的第二相在基本相晶粒内呈颗粒状弥散分布，合金的抗力就高。第二相越细，分布越均匀，数量越多，则变形抗力越高。 三、变形温度的影响 温度升高： （1）回复再结晶 （2）多相组织变为单相组织，滑移系可能增多 （3)晶界的临界剪切应力降低，使晶界滑动容易进行 (4)原子热振动加剧，晶格中的原子处于一种不稳定状态，产生热塑性（扩散塑性） 四、变形程度的影响 无论在室温或高温条件下，只要回复和再结晶过程来不及进行，则随着变形程度的增加必然产生加工硬化，使变形抗力增大，通常变形程度在30％以下时，变形抗力增加显著。当变形程度较大时，变形抗力增加缓慢，这是因为变形程度的进一步增加，晶格崎变能增加，促进了回复与再结晶过程的发生与发展，也使变形热效应增加。 五、变形速度的影响 应变状态：压缩应变有利于塑性的发挥，拉伸应变对塑性不利。 六、摩擦因素 实际变形抗力还受接触摩擦影响，一般摩擦力愈大，实际变形抗力愈大。实际上摩擦的存在使应力状态发生变化，三向压应力更大，导致变形抗力增大。 摩擦力的分析要点 塑性加工过程中摩擦的特点 a. 伴随有变形金属的塑性流动 b. 各处摩擦力方向可能不同 c. 接触面上压强高 d. 真实接触面积大 e. 不断有新的摩擦面产生 摩擦对塑性加工过程的影响 有利的一面：轧制咬入、开式模锻金属充填、板料拉深防裂 不利的一面： a. 改变应力状态，增加变形抗力，影响金属流动性及其充填过程 b. 加剧模具的磨损，降低了模具的寿命 c.增加能量消耗 d.引起变形不均匀 七、尺寸因素、周边介质等 第四节 屈服准则 屈服准则的概念 描述不同应力状态下变形体进入塑性状态并使塑性变形继续进行所必须遵守的条件。 单向拉伸：?＝?s 复杂应力状态：f（ ?1，?2，?3）＝C f（ J1，J2，J3）＝C 2. Tresca屈服准则 ——最大剪应力准则 根据单向拉伸实验，材料进入屈服时 则有： 3. Mises屈服准则 ——能量屈服准则 单向拉伸屈服时： ?1＝ ?s， ?2＝?3＝0， C＝2?s2 纯剪屈服时： ?1＝-?3＝K， ?2＝0， C＝6K2 J2 ＝[(?1- ?2 )2+(?2 -?3 )2+(?3 -?1)2]/6 Mises屈服准则又可表示为： J2 ＝ ?s2 /3 另外，塑性变形时单元金属体积的单位形状变化弹性位能Uf 4. 屈服准则的几何表示 小结： 两个屈服面实际相差不多，最大误差15.5％。 屈服面内为弹性区，屈服面上为塑性区。 当物体承受三向等拉或三向等压应力状态时（OE线），不管其绝对值多大，都不可能发生塑性变形。 例1：一个两端封闭的薄管经受到的内压力为35MPa，薄壁管的平均半径为300mm。 （1）如果材料的?s＝700MPa，根据Tresca屈服准则，为保证薄壁管处于弹性状态，管壁最小的厚度为多少？ （2）如果材料的剪切屈服极限为K＝280MPa，根据Tresca准则，管壁的最小厚度应是多少？ 例2：用Mises准则解上题。 5. 屈服准则在塑性加工中的实际应用 （1）关于屈服准则的正确选用问题 对于Mises准则，通常选用其简化表达式： ?1－ ?3＝? ?s （ ?为应力修正系数） ? 在单向受拉或受压及轴对称应力状态， ? ＝1； 在纯切状态和平面应变状态， ? ＝1.15 （2）关于控制变形在所需要的部位产生的实例 * 第三节 影响塑性变形的因素 第一节 金属的塑性第二节 塑性变形的主要机制