《金属塑性变形》课件演示.pptVIP

金属塑性变形原理与工艺

课程大纲与学习目标了解塑性变形的定义、物理本质和宏观特征，为后续学习奠定基础。掌握金属晶体结构、缺陷类型和位错理论，理解塑性变形的基本机理。深入学习塑性变形过程中的加工硬化、再结晶等现象，并分析温度、应变速率等因素的影响。

什么是金属塑性变形金属塑性变形是指金属在外部力的作用下，发生形状和尺寸的永久性改变，而不破坏其连续性，也称之为“塑性加工”。塑性变形过程中，金属内部的晶体结构发生重新排列，形成新的晶粒结构和组织，从而改变其物理和机械性能。

塑性变形的物理本质金属塑性变形是通过晶体结构内部原子间的相对位移来实现的。当外力作用于金属材料时，金属内部的原子会发生移动，从而改变晶体的形状。这种原子位移主要发生在晶体结构的缺陷处，例如位错。

晶体结构基础知识金属材料通常具有晶体结构，即原子在空间中按一定规律排列。常见的金属晶体结构包括面心立方结构(FCC)、体心立方结构(BCC)和密排六方结构(HCP)，不同的晶体结构对金属的塑性变形方式和强度有显著影响。

金属晶体中的缺陷类型金属晶体中存在多种缺陷，包括点缺陷、线缺陷和面缺陷。点缺陷是指晶格中单个原子或离子位置的偏差，例如空位和间隙原子。线缺陷是指晶格中原子排列的局部错乱，例如位错。面缺陷是指晶格中原子排列的二维面上的不连续性，例如晶界和孪晶界。

位错的基本概念位错是晶体结构中的一种线缺陷，是指晶体结构中原子排列发生局部错乱的一条线。位错的存在会导致金属材料的强度和塑性发生变化。位错的主要类型包括刃位错和螺位错，它们在塑性变形过程中起着重要的作用。

位错运动与塑性变形在塑性变形过程中，位错会沿着晶体结构的特定方向运动，称为“滑移”。位错的运动是金属塑性变形的微观机制。位错的运动会导致晶体发生滑移，从而实现金属的变形。

滑移系统详解滑移系统是指晶体结构中位错运动所遵循的特定平面和方向。滑移系统是由晶体结构和位错类型决定的。每个晶体结构都有自己的滑移系统，不同的滑移系统对金属的塑性变形能力和变形方式有不同的影响。

临界剪切应力临界剪切应力是指金属材料开始发生塑性变形所需的最小剪切应力。临界剪切应力的大小取决于金属材料的类型、晶体结构、温度、应变速率等因素。临界剪切应力是金属塑性变形的重要指标。

金属的弹性变形特点弹性变形是指金属材料在外力作用下发生形变，当外力消失后，金属材料能够恢复到原来的形状和尺寸。弹性变形是可逆的，其变形程度与外力大小成正比。弹性变形是金属材料在塑性变形之前必须经历的过程。

屈服现象解析屈服是指金属材料在应力超过弹性极限后，开始发生塑性变形，但应力不再增加，或以较小的速率增加。屈服现象是金属材料发生塑性变形的重要标志。屈服点是指材料开始发生明显塑性变形的应力值。

应力应变曲线分析应力应变曲线是描述金属材料在受拉伸或压缩过程中应力与应变之间关系的曲线。应力应变曲线可以用来分析金属材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度、断裂强度等重要力学性能。

加工硬化机理加工硬化是指金属材料在塑性变形过程中，其强度和硬度增加的现象。加工硬化是由于塑性变形导致位错密度增加，位错之间的相互作用阻碍了位错的运动，从而提高了材料的强度。

再结晶过程详解再结晶是指在一定温度下，金属材料经过塑性变形后，其内部的晶粒发生重新排列和生长，形成新的晶粒结构，从而恢复其塑性并降低其强度的过程。

冷作与热作的区别冷作是指在低于再结晶温度下进行的塑性加工，热作是指在高于再结晶温度下进行的塑性加工。冷作和热作在变形机理、材料性能和加工工艺等方面都有很大的差异。

温度对塑性变形的影响温度对金属的塑性变形有显著影响。随着温度的升高，金属的强度降低，塑性提高。在高温下，位错的运动更容易发生，因此金属的变形更容易。另一方面，在低温下，位错的运动受到阻碍，因此金属的强度更高，但塑性更低。

应变速率的作用应变速率是指金属材料在塑性变形过程中，单位时间内的变形量。应变速率对金属的塑性变形过程也有重要的影响。高应变速率会导致金属的强度增加，塑性降低，而低应变速率则会导致金属的强度降低，塑性提高。

应力状态与塑性变形应力状态是指金属材料在塑性变形过程中所处的应力状态。不同的应力状态会导致金属的塑性变形方式和变形程度有所不同。例如，拉伸应力会导致金属沿拉伸方向发生伸长，压缩应力会导致金属沿压缩方向发生缩短。

塑性变形的宏观特征塑性变形过程通常伴随着金属材料的宏观形状和尺寸变化，并影响其表面状态和内部组织结构。塑性变形可以通过各种方法实现，包括轧制、挤压、拉伸、锻造、冲压等，这些方法在操作原理、设备和工艺参数等方面都有各自的特点。

各向异性与织构塑性变形会使金属材料的性能在不同方向上出现差异，这种现象称为各向异性。各向异性是由于塑性变形过程中晶粒的重新排列和生长造成的。织构是指金属材料中晶粒的特定取向