金属的塑性.ppt
金属的塑性,§5. 1 金属的塑性 §5. 2 金属多晶体塑性变形的主要机制 §5. 3 影响金属塑性的因素 §5. 4 金属的超塑性,§5. 1 金属的塑性,5. 1. 1 塑性的基本概念 5. 1. 2 塑性指标及其测量方法 5. 1. 3 塑性状态图及其应用,5. 1. 1 塑性的基本概念,什么是塑性？ 塑性是金属在外力作用下产生永久变形而不破坏其完整性的能力。 塑性与柔软性的区别是什么？ 塑性反映材料产生永久变形的能力。 柔软性反映材料抵抗变形的能力。,塑性与柔软性的对立统一,铅-塑性好，变形抗力小 不锈钢-塑性好，但变形抗力高 白口铸铁-塑性差，变形抗力高 结论：塑性与柔软性不是同一概念,为什么要研究金属的塑性？,探索塑性变化规律 寻求改善塑性途径 选择合理加工方法 确定最佳工艺制度 提高产品质量,5. 1. 2 塑性指标及其测量方法,塑性指标的测量方法 塑性指标,塑性指标,概 念： 金属在破坏前产生的最大变 形程度，即极限变形量。 表示方法： 断面收缩率 延伸率 冲击韧性 最大压缩率 扭转角（或扭转数） 弯曲次数,塑性指标的测量方法,拉伸试验法 压缩试验法 扭转试验法 轧制模拟试验法,拉伸试验法,式中：L0拉伸试样原始标距长度； Lh拉伸试样破断后标距间的长度； F0拉伸试样原始断面积； Fh拉伸试样破断处的断面积,压缩试验法,简单加载条件下，压缩试验法测定的塑性指标用下式确定：,式中： 压下率； H0试样原始高度； Hh试样压缩后，在侧表面出现第一条 裂纹时的 高度,扭转试验法,对于一定试样，所得总转数越高，塑性越好，可将扭转数换作为剪切变形（ ） 。,式中：R试样工作段的半径； L0试样工作段的长度； n试样破坏前的总转数。,轧制模拟试验法,在平辊间轧制楔形试件，用偏心轧辊轧制矩形试样，找出试样上产生第一条可见裂纹时的临界压下量作为轧制过程的塑性指标。,5. 1. 3 塑性状态图及其应用,概念：表示金属塑性指标与变形 温度及加载方式的关系曲 线图形，简称塑性图。 应用：合理选择加工方法 制定冷热变形工艺,确定MB5合金加工工艺规程的原则和方法,MB5属变形镁合金，主要成分为： Al 5. 5 7. 0% Mn 0. 15 0. 5% Zn 0. 5 1. 5%,确定MB5镁合金热加工工艺步骤,根据产品确定加工方式（慢速、快速等） 根据相图确定合金的相组成 根据塑性图确定热变形温度范围,根据相图确定合金的相组成,温度,图5-2 Mg-Al二元系状态图,从二元相图上获取的信息,T530，合金为液相 T270，合金为两相组织 270 T530，合金为单一的 相,铝含量对镁合金力学性能的影响,% b， 公斤/毫米2,HB 公斤/毫米2,图5-3 镁合金中铝含量对合金机械性能的影响,根据塑性图确定热变形温度范围,试验温度， 图5-1 MB5合金的塑性图 k 冲击韧性； M 慢力作用下的最大压缩率， C 冲击 力作用下的最大压缩率； 断面收缩率， 0 弯曲角度,从塑性图上获取的信息,慢速加工，温度为350400时,值和M都有最大值，不论轧制或挤压，都可在此温度范围内以较慢的速度加工。 锻锤下加工，在350左右有突变，变形温度应选择在400450。 工件形状比较复杂，变形时易发生应力集中，应根据K曲线来判定。从图中可知，在相变点270附近突然降低，因此，锻造或冲压时的工作温度应在250以下进行为佳。,§5. 2 金属多晶体塑性变形的主要机制,5. 2. 1 多晶体变形的特点 5. 2. 2 多晶体的塑性变形机构 5. 2. 3 合金的塑性变形 5. 2. 4 变形机构图,5. 2. 1 多晶体变形的特点,1变形不均匀,图5-4 多晶体塑性变形的竹节现象,（a）变形前 （b）变形后,图5-5 多晶体塑性变形的不均匀性,2晶界的作用及晶粒大小的影响,在2mm内的延伸率，%,晶粒5,晶粒4,晶粒3,晶粒2,晶粒1,位置，mm,图5-6 多晶铝的几个晶粒各处的应变量。 垂直虚线是晶界，线上的数字为总变形量,5. 2. 2 多晶体的塑性变形机构,1晶粒的转动与移动,图5-7 晶粒的转动,2溶解沉积机构,该机构的实质是一相晶体的原子迅速而飞跃式的转移到另一相的晶体中去。 保证两相有较大的相互溶解度外，还必须具备下列条件 : （1）随着温度的变化或原有相晶体表面大小及曲率的变化，伴随有最大的溶解度改变。 ( 2）变形时，应具备足够高的温度条件。,3非晶机构,非晶机构是指在一定的变形温度和速度条件下，多晶体中的原子非同步的连续的在应力场和热激活的作用下，发生定向迁移的过程。,5. 2. 3 合金的塑性变形,1单相固溶体合金的变形 2多相合金的变形,5. 2. 4 变形机构图,理论剪切应力,-位错蠕变,扩散蠕变,Nabarro,蠕变,理论剪切应力,位错蠕变,扩散流变,弹性区,图5-9 变形机制图（a）纯银和（b）锗给出不同 变形机制起控制作用的应力-温度区间，两种材料的晶粒尺寸都是32m 以10-8/s的应变速率来确定弹性边界,§5. 3 影响金属塑性的因素,5. 3. 1 影响塑性的内部因素 5. 3. 2 影响金属塑性的外部因素 5. 3. 3 提高金属塑性的主要途径,5. 3. 1 影响塑性的内部因素,1化学成分 （1）杂质 （2）合金元素对塑性的影响 2组织结构,5. 3. 2 影响金属塑性的外部因素,1 变形温度,塑 性 指 标,温度，°K,图5-14 温度对塑性影响的典型曲线,温度，,图5-15 碳钢的塑性随温度变化图,塑 性,纯铝,无氧铜,图5-16 几种铝合金及铜合金的塑性图,2变形速度,表5-1 铝合金冷挤压时因热效应所增加的温度,3变形程度,图5-20 脆性材料的各向压缩曲线 （a）大理石；（b）红砂石；轴向压力；侧向压力,4应力状态,静水压力对提高金属塑性的良好影响,图5-20 脆性材料的各向压缩曲线 （a）大理石；（b）红砂石； 轴向压力； 侧向压力,5变形状态,图5-24 主变形图对金属中缺陷形状的影响 （a）未变形的情况；（b）经两向压缩向延伸变形后的情况； （c）经向压缩两向延伸后的情况,6尺寸因素,力学性能,1,2,体积,图5-25 变形物体体积对力学性能的影响 1塑性； 2变形抗力； 3临界体积点,5. 3. 3 提高金属塑性的主要途径,提高塑性的主要途径有以下几个方面： (1)控制化学成分、改善组织结构，提高材料的成分和组织的均匀性； (2)采用合适的变形温度速度制度； (3)选用三向压应力较强的变形过程，减小变形的不均匀性，尽量造成均匀的变形状态； (4)避免加热和加工时周围介质的不良影响。,
