(中南大学)塑性加工试卷及重点概要.doc

中南大学试卷(一)一、名词解释（本题10分，每小题2分） 1.热效应 2.塑脆转变现象 3.动态再结晶 4.冷变形 5.附加应力二.填空题（本题10分，每小题2分）1.主变形图取决于_，与 _无关。 2.第二类再结晶图是 _， _与_的关系图。 3.第二类硬化曲线是金属变形过程中_与_之间的关系曲线。 4.保证液体润滑剂良好润滑性能的条件是 _，_。 5.出现细晶超塑性的条件是 _，_，_。三、判断题（本题10分，每小题2分） 1.金属材料冷变形的变形机构有滑移（ ），非晶机构（ ），孪生（ ），晶间滑动（ ）。 2.塑性变形时，静水压力愈大，则金属的塑性愈高（ ），变形抗力愈低（ ）。 3.金属的塑性是指金属变形的难易程度（ 错）。 4.为了获得平整的板材，冷轧时用凸辊型，热轧时用凹辊型（对 ）。 5.从金相照片上观察到的冷变形纤维组织，就是变形织构（ ）。 四、问答题（本题 40 分，每小题 10 分） 1.分别画出挤压、平辊轧制、模锻这三种加工方法的变形力学图，并说明在生产中对于低塑性材料的开坯采用哪种方法为佳？为什么？ 2.已知材料的真实应变曲线 ， A 为材料常数， n 为硬化指数。试问简单拉伸时材料出现细颈时的应变量为多少？ 3.试比较金属材料在冷，热变形后所产生的纤维组织异同及消除措施？ 4.以下两轧件在变形时轧件宽度方向哪一个均匀？随着加工的进行会出现什么现象？为什么？（箭头表示轧制方向） 五、证明题（本题 10 分） 证明 Mises 塑性条件可表达成： 六、综合推导题（本题 20 分） 试用工程法推导粗糙砧面压缩矩形块（ Z 向不变形）的变形力 P 表达式，这里接触摩擦 中南大学试卷(二)一、名词解释（本小题10分，每小题2分）1.热变形2.弹塑性共存定律3.动态再结晶4.附加应力5.热效应二、填空题（本题 22 分，每小题 2 分） 1.金属塑性加工时，工件所受的外力分为 _ 和 _ 2.主变形图有 _ 种，各主应变分量必须满足条件是： _ 3.应变速度是指_4.平面应变其应力状态的特点是z _ 5.材料模型简化为理想刚塑性材料是忽略了材料的 _ 和 _ 6.压力加工中热力学条件是指_、_、_7.第二类再结晶图是_、_与_关系图。8.塑性图是_与_关系图。9.第二类硬化曲线是_与_关系曲线。10.金属在外力作用下发生变形要经历_、_、_三个阶段。11.金属塑性加工中常用的两个摩擦定律是_。三、判断题（本题10分，每小题2分）1.铝棒的加热温度为，即挤压时的变形温度为。（ ）2.挤压时挤压杆的运动速度为，则挤压速度为。（ ）3.冷变形时形成的变形织构就是冷变形时晶粒被拉长、压扁而形成的纤维组织.（）4.金属的塑性好，则变形抗力一定会小。（ ）5.冷变形即是室温下的变形。( )四、问答题（本题 36 分，每小题 6 分） 1. 应力张量不变量或应力偏量不变量的物理意义各是怎样的？ 2. 简述塑性加工常用的两个屈服准则的物理意义，在平面上的几何表示各是怎样？它们在何种情况下差别最大？ 3. 何谓简单加载？何谓复杂加载？ Levy-Mises 增量理论的应力应变关系的基本表达式是什么？4.冷热变形形成的纤维组织有何异同？如何消除？5.画出挤压、拉拔、锻压三种加工方式的变形力学图。对于低塑性材料开坏，选用那一种方式有利于塑性发挥。 6.冷变形下列两种断面形状轧件，试问哪种送料方式变形不均匀？为什么？（图中箭头为轧制方向） 五、计算题（7分）已知某点的应力状态，如下：Mpa写出其张量分解方程及张量分解的物理意义？六、推导题（本题15分）按单一粘着区考虑，用工程法推导出粗糙砧面压缩矩形薄板时的变形应力公：。（的大小为）中南大学考试试卷3一、名词解释（本题8分，每小题2分） 1.最小阻力定律 2.温度效应 3.加工硬化 4.形变热处理二、填空题（本题10分，每小题2分）1.金属塑性变形通常经历_、_、_三个阶段。2.塑性加工中其工作应力、基本应力、附加应力三者的关系_.3.根据塑性加工成形时的摩擦性质，摩擦可分为_、_、_三种类型。4.塑性加工润滑剂分为_、_、_、_几种类型。5.塑性加工中控制制品的力学性能的两种主要工艺措施是控制_和控制_。三、判断题（12分）1.塑性加工时静水压力越大，金属塑性越好，所需的变形力越小.( )2.润滑剂的粘度越大，润滑越好。 ( )3.变形织构导致各向异性，纤维组织没有各向异性。 ( )4.细晶超塑性中，应变速率敏感性指数m越大，其塑性越好。 （ ）5.在平辊轧制实验中，对于一个方向具有凹形断面的坏料，无论采用哪种喂料方向都易出现裂纹.（ ）6.对于塑性比较差的材料，塑性加工要优先选用三向压缩的主应力图与二向压缩一向延伸的主应变图的加工方式。 四、问答题（本题38分，1-6小题第小题3分，7,8小题第小题7分，9小题6分） 1.一点的应力状态的定义是什么？掌握它有何实际意义？ 2.平衡方程是以应力偏微分方程形式表达的，实际上应是什么量的平衡？3.与的差别在哪里？4.Tresca屈服准则与材料力学中的第三强度理论有何区别？5.弹性本构方程与塑性本构方程有何区别？由此说明哪个求解更容易？6.从目前所讲的工程法求解加工问题中，实际上只用了基本理论中的13个方程的哪二类方程？7.金属塑性加工工艺包括主要哪些参数制定工艺通常要依据哪些因素？8.金属热变形与冷变形的变形机制、变形特点有何差异？9.压缩圆柱体矮件，不均匀变形有哪些典型表现？为防止出现图示纵向裂纹可以采用哪些措施？ 五、分析应用题（本题16分，每小题8分）1.园棒单孔挤压后流动情况如图，若Vp为已知常数，试求出变形区中X截面上的水平速度Vx的分布，由此说明该Vx分布与挤压缩尾的关系。（8分） 2.已知用工程法求解出的平锤压缩矩形块的载荷宽高比W/H摩擦因子m的曲线，试讨论薄板轧制时，为使厚度能轧下，为何采用小直径轧辊、叠轧、强润滑等措施？（8分）六、综合推理题（本题16分）平锤压缩圆柱体，已知几何尺寸D、H，设接触面上的摩擦应力k=mk，求载荷p，由此说明实验中的载荷因子m的关系。 中南大学试卷4一、名词解释：（本题10分，每小题2分）1.热效应2.动态再结晶3.外端4.附加应力5.塑性脆性转变二、填空题（本题16分，每小题2分） 1一点的应力状态是指_可以用_来表示。2应力不变量的物理意义是_，应力偏量的物理意义是_。3应变增量是指_，其度量基准是_。4应变速度是指_，其量纲是_。5Tresca塑性条件的物理意义是_，Mises塑性条件的物理意义是_。6Levy-Mises增量理论适合_材料模型，Prandtl-Reuss增量理论适合_材料模型。7把材料简化为理想刚塑性体是忽略了材料的_和_。8平面应变问题（设Z方向不变形）的力学特点是z=2=_,zx=zy=_。三、计算与问答（58分，1-3小题每小题6分，4,5小题第小题15分，6小题10分）1塑性变形时已知某点的应力状态为ij=MPa（i.j=x,y,z），写出其张量分解方程，指出各分解张量的名称，并说明它们各与什么变形有关，该ij对应的塑性变形类型是什么？ 2.在x，xy作用下的屈服曲面如图所示，图中两条弧线的含义是什么？在图中有a,b,c,d四种加载路径，哪些是简单加载？哪些是复杂加载？哪些路径具有相同的塑性变形？为什么？ 3.用轧制或平锤压缩方法生产双金属层状复合板。设坯料原始厚度相同，但硬度不相同。若工具工件上下接触面和切向速度一致，试定性预测复合后两层材料的厚与薄，并简述理由。4.压力加工中外摩擦有何特点？试分析压力加工中使用的润滑剂种类及润滑机理。5.不均匀变形的典型现象是什么？试分析轧制薄板时产生边裂的力学根源及防止措施。6.什么是冷变形的纤维组织？它和热变形的纤维组织所带来的影响。四、推导题(16分) 试用工程法导出全粘着摩擦条件下平锤均匀压缩带包套圆柱体时的接触正应力z的表达式，并比较包套与不包套哪种接触面正压力|z|大？已知|k|=|T/3|，包套径向力为|a|。中南大学试卷5一、名词解释（本题18分，每小题3分） 1.最小阻力定律2.干摩擦 3.热变形 4.塑性状态图 5.金属塑性加工的热力学条件6.多晶体的晶间变形机构 二、填空题（本题12分，每小题2分） 1.金属变形要经过_，_，_三个阶段。 2.塑性变形的主变形图有_种，其类型可用应力张量不变量_来判定。 3.Mises塑性条件的物理意义之一是_，它与Tresca塑性条件在_状态差别最大. 4.简单加载时，各应力分量_增加。 5.对于强化材料，当应力状态点沿着屈服表面上运动时，称作_载，此时有_变形，而无新的_变形。 6.工程法实际上只用上了基本方程中的_方程和_方程。三、判断题（对者打，错者打）（本题12分，每小题2分） 1.平锤压缩工件，工件高宽比越小，变形越均匀，变形力越大。（ ） 2.管材挤压比棒材挤压的变形更加不均匀。 （ ） 3.金属的塑性是指金属变形的难易程度。 （ ） 4.金属在室温下的变形就是冷变形。 （ ） 5.从金相照片上观察到的冷变形组织就是变形织构。 （ ） 6.用楔形体压缩法测定摩擦系数时，其流动分界面越偏向薄端，则说明摩擦系数越小。 （ ）四、计算与简答题（本题38分，1-3小题每小题6分，4,5小题每小题10分） 1.金属塑性变形时，已知某点的应力状态MPa，（i，j=x，y，z），试写出其张量分解方程，指出分解张量的名称，并说明它们与什么变形有关？最后求出的比值。 2.已知材料的两条等效应力应变曲线，如图所示，它们是否考虑了弹性变形？哪一条适合冷加工？哪一条适合热加工？3.加工时为什么异号主应力状态所需变形力小？举一例处于异号主应力状态的实际加工方法。 4.制定金属塑性加工工艺时，通常所说的“五图”是哪五图？ 5.试说明圆棒挤压时表面产生周期性裂纹和尾部产生缩尾的原因与可能预防的措施。 五、综合推导题（本题20分） 如图所示，在模内压缩圆环，外径尺寸不变，材料向里流动。假设接触面摩擦应力大小为=T/（3），试用工程法导出接触面上正应力z的表达式，并指出此时的z峰值在何处？ 绪 论教学内容：金属塑性加工的定义、分类、特点、地位；本课程的性质、内容、意义、发展概况。教学课时： 共学时第一章应力分析与应变分析 教学内容： 本章在上学期弹塑性力学课程的基础上，更深入地讨论了应力和应变分析的方法及各种相关方程。 教学重点： 点的应力状态分析，应力平衡微分方程，几何方程，点的应变状态，应变增量，应变速度张量，主应变图与变形程度表示。 教学难点： 一点的应力状态，应变增量，应变速度的引入目的等。 教学方法： 课堂讲授为主，结合多媒体教学，配合相应习题与讨论。 教学要求： 重点掌握应力与应变的状态分析，应力平衡微分方程以及应变与位移关系方程，主应变图与变形程度的表示等。 教学课时： 共学时，含实验学时 第一节应力与点的应力状态 第二节点的特殊应力与不变量 第三节应力张量的分解与几何表示 第四节应力平衡微分方程 第五节应变与位移关系方程 第六节点的应变状态 第七节应变增量 第八节应变速度张量 第九节主应变图与变形程度表示 第二章 金属塑性变形的物性方程 教学内容： 物性方程又称本构方程，是应力应变关系的数学表达形式。本章讨论金属塑性变形过程和力学特点、塑性条件方程、塑性变形的应力应变关系、变形抗力曲线与加工硬化以及影响变形抗力的因素。 教学重点： 塑性条件方程，应力应变关系以及变形抗力曲线与加工硬化；屈服准则的几何表达等。 教学难点： 塑性变形的特点与本构方程运用的前提。 教学方法： 课堂教学，结合多媒体教学及数值模拟分析。 教学要求： 重点掌握塑性变形过程和力学特点，塑性变形方程，塑性变形的应力应变关系，变形抗力曲线与加工硬化等。 教学课时： 共 12 学时，习题讲解和讨论 2 学时。 第一节金属塑性变形过程与力学特点 第二节塑性条件方程 第三节塑性变形的应力应变关系 第四节变形抗力曲线与加工硬化 第五节影响变形抗力的因素 第三章 金属塑性加工的宏观规律 教学内容： 本章主要讨论金属塑性加工过程中塑性流动的一些宏观规律，如最小阻力定律、不均匀变形（含金属滑移理论）、附加应力与残余应力、各种塑性加工方法的变形特点、塑性加工中的裂纹与可加工性等。 教学重点： 最小阻力定律，影响金属塑性流动与变形的因素，不均匀变形、附加应力和残余应力，金属塑性加工方法的应力与变新特点，塑性加工过程的断裂与可加工性。 教学难点： 最小阻力定律，不均匀变形、附加应力和残余应力。 教学方法： 课堂教学为主，结合多媒体教学和实验教学。 教学要求： 重点掌握最小阻力定律，影响金属塑性流动与变形的因素，残余应力和塑性加工中的断裂与可加工性。 教学课时： 共 10 学时，含实验学时，讨论学时。 第一节塑性流动规律（最小阻力定律） 第二节影响金属塑性流动和变形的因素 第三节不均匀变形、附加应力和残余应力 第四节金属塑性加工诸方法的应力与变形特点 第五节塑性加工过程的断裂与可加工性 第四章 金属塑性加工的摩擦与润滑 教学内容： 本章讨论金属塑性加工时的摩擦的特点及作用，分析了塑性加工中摩擦的分类及机理，简述了摩擦系数及其影响因素，讲解了测定摩擦系数的方法和塑性加工的工艺润滑。 教学重点： 塑性加工中摩擦的分类及机理，摩擦系数及其影响因素，测定摩擦系数的方法，塑性加工的工艺润滑 教学难点： 塑性加工中摩擦的分类及机理，影响摩擦系数的因素和测定摩擦系数的方法与过程。 教学方法： 课堂教学为主，结合多媒体教学和实验教学。 教学要求： 重点掌握塑性加工中摩擦的分类及机理，摩擦系数及其影响因素，测定摩擦系数的方法和塑性加工的工艺润滑。 教学课时： 共学时，含实验学时。 第一节概 述 第二节金属塑性加工时摩擦的特点及作用 第三节塑性加工中摩擦的分类及机理 第四节摩擦系数及其影响因素 第五节测定摩擦系数的方法 第六节塑性加工的工艺润滑 第五章金属的塑性 教学内容： 本章讨论了金属的塑性基本概念，塑性的指标及其测量方法，以及金属塑性指标于变形温度及加载方式的关系曲线图形 塑性图。从理论上分析了金属多晶体塑性变形的机制，指出影响金属塑性的因素。最后简单介绍了金属的超塑性。 教学重点： 塑性状态图、金属多晶体塑性变形的主要机制、影响金属塑性的因素、金属的超塑性。 教学难点： 金属多晶体塑性变形的主要机制、影响金属塑性的因素、金属的超塑性。 教学方法： 课堂教学为主，辅以恰当的实验。注意结合前面所学知识表示的基础内容，将其与问题求解方法融为一体。及时提问、收集学生学习情况。尽量使用实例和多媒体素材进行讲解。 教学要求： 理解金属的塑性，常用的测定塑性的方法和塑性高低的度量；重点掌握多晶体金属塑性变形的主要特点和主要机制；了解超塑性的基本概念，重点掌握细晶超塑性的产生条件，变形力学和组织结构特点和主要机制。 教学课时： 节学时。 第一节金属的塑性 第二节金属多晶体塑性变形的主要机制 第三节影响金属塑性的因素 第四节金属的超塑性 第六章 塑性加工过程的组织性能变化和温度 - 速度条件 教学内容： 本章主要介绍了塑性加工中金属的组织与性能变化规律，包括冷变形和热变形对金属的组织性能的影响。分析了金属加工时热力学条件对组织与性能的作用。 教学重点： 冷变形与热变形的比较、多晶体变形的变形织构、热变形中的回复与再结晶、形变热处理 教学难点： 冷变形与热变形、多晶体变形的变形织构、热变形过程中的回复与再结晶、变形规程的制定、形变热处理 教学方法： 课堂教学为主，辅以恰当的实验。注意结合前面所学知识表示的基础内容，将其与问题求解方法融为一体。及时提问、收集学生学习情况。 教学要求： 理解冷变形与热变形的概念，冷变形和热变形时金属显微组织的变化，掌握热变形过程中的回复与再结晶，了解形变热处理的基本概念和分类。 教学课时： 学时。 第一节塑性加工中金属的组织与性能变化 第二节金属塑性变形的温度 速度效应 第三节形变热处理 第七章 金属塑性加工变形力的工程法解析 教学内容： 介绍了计算塑性加工变形力的一种解法 工程法的概念及其要点。举例解析了直角坐标平面应变问题，极坐标平面应变问题，圆柱坐标轴对称问题以及球坐标轴对称问题。 教学重点： 工程法的要点，直角坐标平面应变问题、极坐标平面应变问题、圆柱坐标轴对称问题以及球坐标轴对称问题的解析。 教学难点： 工程法中的简化假设，以及解题的基本方法与过程。 教学方法： 课堂讲授为主，配合试验与数值模拟分析，及时提问、收集学生学习情况，以及布置课后练习。教学要求： 掌握工程法的要点，能够运用工程法简单分析变形力，分析工艺参数。 教学课时： 学时，含习题讲解学时。 第一节工程法及其要点 第二节直角坐标平面应变问题解析 第三节圆柱坐标轴对称问题 第四节极坐标平面应变问题解析 第五节球坐标轴对称问题的解析 第八章 滑移线理论及应用 教学内容： 分析了平面应变问题和滑移线场的关系，介绍了滑移线理论法的基本概念，汉盖应力方程 滑移线的沿线力学方程，滑移线的几何性质，应力边界条件和滑移线场的绘制，以及三角形均匀场与简单扇形场组合问题及实例。 教学重点： 滑移线理论法概念，汉盖应力方程 滑移线的沿线力学方程，滑移线的几何性质，应力边界条件和滑移线场的绘制。 教学难点： 汉盖应力方程的推导，滑移线的几何性质的理解，应力边界条件的确定，滑移线场绘制的数值计算方法 教学方法： 课堂教学为主，及时提问、收集学生学习情况，布置课后习题。 教学要求： 理解滑移线理论的概念、汉盖应力方程的推导、滑移线的几何性质；能够确定应力边界条件；了解滑移线场绘制的数值计算方法。 教学课时： 学时。 第一节概述 第二节平面应变问题和滑移线场 第三节汉盖（ Hencky ）应力方程 滑移线的沿线力学方程 第四节滑移线的几何性质 应力边界条件和滑移线场的绘制 三角形均匀场与简单扇形场组合问题及实例 第九章 功平衡和上限法及其应用 教学内容： 本章讨论功平衡法、极值原理及上限法，讲解速度间断面及其速度特性， Johnson 上限模式及应用和 Avitzur 上限模式及应用。 教学重点： 功平衡法，极值原理及上限法，速度间断面及其速度特性， Johnson 上限模式， Avitzur 上限模式。 教学难点： 上限法，速度间断面， Johnson 上限模式， Avitzur 上限模式。 教学方法： 课堂教学为主，结合多媒体教学和数值模拟分析。 教学要求：重点掌握功平衡法，极值原理，上限法，两种上限模式 教学课时： 4 学时 第一节功平衡法 第二节极值原理及上限法 第三节速度间断面及其速度特性 第四节 Johnson 上限模式及应用 第五节 Aviztur 上限模式及应用 第十章原理应用 教学内容： 塑性加工原理在实际生产中的应用；塑性成形的模拟与仿真。 教学方法： 加工过程录相播放 教学课时： 学时，另有 10 学时选修实验 第一节生产应用举例第二节模拟计算举例 第三节模拟应用举例金属塑性加工原理课程教学大纲 课程编号 ： 06020011 课程名称： 金属塑性加工原理学分： 4 总学时： 64 实验学时： 6 先修课程要求： 数学：平面与空间解析几何、矢量分析、微积分、级数、线性代数等；工程力学：受力 图分析、力的分解与合成、强度理论、应力莫尔圆、虚功原理等；物理化学：能量转换、熵、焓及电化学反应变化过程等；金属学原理：金属的回复、再结晶，位错理论及单晶体塑性变形微观理论等。 适应专业： 材料科学与工程专业（材料学和材料加工工程方向）本、专科生参考教材：1. 彭大暑编著 . 金属塑性加工原理，中南工业大学出版社， 1989 2. 张胜华编 . 金属塑性加工原理，中南工业大学教材科， 1994 3. 赵志业主编 . 金属塑性加工力学，冶金工业出版社， 19874. 彭大暑主编 . 金属塑性加工原理，中南大学出版社， 2004 返回顶部一、课程在培养方案中的地位、目的和任务 金属塑性加工原理是材料科学与工程专业本科生重点专业基础课程之一，属于专业必修课程。包括塑性加工力学、塑性加工材料学和塑性加工摩擦学等方面的内容。金属塑性加工力学是研究变形体中应力、应变的大小、分布及其相互关系，研究由弹性状态过渡到塑性状态的力学条件，确定变形和变形力的求解模式；塑性加工材料学主要研究金属塑性变形机理以及塑性变形与化学成分、金属组织状态之间的关系，研究热力学条件对变形过程的影响，确定由弹性状态到塑性状态过渡的条件；塑性加工摩擦学主要研究边界摩擦与润滑等因素对塑性变形规律的影响 以及有效摩擦的利用。其目的是科学、系统地阐明金属塑性变形的基础与规律，为学习后续的工艺课程作理论准备，为合理制定塑性变形工艺奠定理论基础。 返回顶部二、 课程的基本要求 1.掌握金属塑性加工过程的热力学条件及应力应变分析的基本概念和基本理论。 2.熟悉和掌握塑性加工过程中金属变形的微观与宏观的基本规律，以及各种基本变形力学方程，能推导典型塑性加工问题的应力与应变计算公式。3.掌握金属在塑性加工过程中组织性能的变化及金属的塑性、变形抗力、断裂等与加工条件的关系。能按照要求或给定公式进行变形程度、应变速度、工件尺寸与变形力能参数等计算。 4.根据所学知识，对金属的流动、产品质量等有关因素进行相应分析，能基本制定或选择出优质、高产、低消耗的生产工艺。 返回顶部三、 课程的基本内容以及重点难点 绪 论 金属塑性加工的定义、分类、特点、地位、发展概况； 本课程的性质、内容、意义、发展概况。 第一篇 塑性变形力学基础 第一章 应力应变分析 1 应力分析 外力、内力、应力概念；点的应力状态概念、描述方法；斜面应力的确定；应力边界条件；应力张量定义与性质；应力不变量；主应力图；应力张量分解；应力平衡微分方程。2 应变分析 位移、位移增量、应变、几何方程； 点的应变状态概念、描述方法；任意方向上应变的确定；应变张量与应变不变量；特殊应变；应变 张量分解；应变协调方程概念与意义，塑性变形体积不变条件，变形力学图；应变速度张量定义、意义； 应变增量张量定义、意义，全量应变与增量应变关系。 本章重点：应力状态概念，任意斜面上应力公式，张量分解，平衡方程；几何方程等。 第二章 金属塑性变形物性方程 金属塑性变形过程和力学特点 ; Tresca 与 Mises 屈服条件，二者的差异；加载与卸载准则，加载路径概念；增量理论与全量理论；变形抗力概念，加工硬化曲线，影响变形抗力的因素； 塑性热与物性方程；平面应变问题与轴对称问题。本章重点： Tresca 、 Mises 屈服条件，增量理论，塑性热，平面问题与轴对称问题，影响变形抗力因素。 第二篇 金属塑性加工的接触摩擦及流动与变形 第三章 塑性加工时金属的流动与变形金属塑性变形的宏观规律，变形特点，金属质点流动的基本规律，自由变形理论及最小阻力定律； 不均匀变形的原因和后果，减轻不均匀变形的措施； 基本应力，附加应力，工作应力，残余应力的概念，附加应力产生的原因及后果，消除或减轻残余应力的措施； 应力与变形的分布和测定方法； 塑性变形过程的断裂与可加工性。本章重点：不均匀变形典型现象的分析；各种基本概念，塑性变形过程中的断裂。 第四章 金属塑性加工的接触摩擦与工艺润滑 塑性加工中摩擦分类，摩擦机理； 影响摩擦系数的因素及摩擦系数的测定方法； 塑性加工中润滑机理及选择润滑剂的原则和方法；近代润滑方法改进对产品质量的影响。 本章重点：摩擦机理及润滑机理，掌握一种摩擦系数的测定方法。 第三篇 金属塑性加工材料物理基础 第五章 金属的塑性 金属塑性的概念及测定方法； 多晶体塑性变形机构； 影响塑性因素、塑性图及提高塑性途径； 塑性变形对金属组织性能的影响； 超塑性的概念、分类及产生条件。 本章重点：塑性图及其应用；塑性变形过程中材料组织的变化。第六章 塑性加工过程的组织变化与温度速度条件 冷、热变形时的纤维组织； 动态回复及动态再结晶； 塑性变形中的热效应及温度效应； 形变热处理。 本章重点：纤维组织形成机理；动态回复及动态再结晶等。 第四篇 塑性加工变形力学问题的解析与应用 第七章 变形力的工程法解析 变形力、平均单位压力概念，应力状态系数； 摩擦力对接触应力、流动的影响； 工程法要点； 平锤压缩矩形块，平锤镦粗、棒材挤压求解。 本章重点：工程法的应用。 第八章 滑移线性理论及应用 滑移线理论法的基本概念、汉盖应力方程、滑移线的几何性质、应力边界条件和滑移线场的绘制、三角形均匀场与简单扇形场组合问题及实例。 第九章 极值原理及上限法应用 功平衡法、极值原理及上限法、速度间断面及其速度特性、 Johnson 上限模式及应用和 Avitzur 上限模式及应用 。 第十章 塑性加工原理的应用 塑性加工原理在挤压、轧制、拉拔、锻造、冲压中的应用实例； 挤压、轧制、拉拔、锻造、冲压变形的数值模拟与仿真。 返回顶部 四.实验要求 基本要求：实验个数： 3 实验总学时： 6 实验名称： 1.金属塑性变形的力学特点 2.摩擦系数测定及摩擦对金属流动与应力分布的影响 3.压缩 不均匀变形试验 综合实验：大型综合实验是建立在所有专业基础课及专业课知识的基础之上，其基本理论和知识包括所有与材料科学与工程相关的理论和知识，即有色金属的熔炼与铸造，金属的压力加工，金属材料力学性能，物理性能及显微组织结构的检测与分析等。选修实验：轧制、挤压、拉拔、锻造和冲压过程的数值模拟实验。返回顶部五、课程学时分配 章节 内容 学时 其中实验（上机）学时 备注 绪论 介绍金属塑性加工课程 2 第一章 应力应变分析 6 2 第二章 金属塑性变形屈服条件与物性方程 10 第三章 塑性加工时金属的流动与变形 122 第四章 金属塑性加工的接触摩擦与工艺润滑 42 第五章 金属的塑性 6 第六章 塑性加工过程的组织变化与温度速度条件 6 第七章 变形力的工程法解析 6 第八章 滑移线性理论及应用 4 第九章 极值原理及上限法应用 4第十章 塑性加工原理的应用 610 （课外选修实验） 返回顶部六、考核方式 闭卷考试（或面试） 七、其它制订执笔者： 张新明（签字 ）_ 审核者（教研室主任或研究所所长）： 林高用 （签字）_ 批准者（教学院长）： 汪明朴 （签字） _ 金属塑性加工是金属材料制备和金属器件制造的主要成形与加工方式。没有金属塑性加工就没有生产力的高速发展，就没有先进的工业、农业和国防技术，也就没有现代化的文明社会。金属塑性加工一直是材料科学与工程领域最活跃的学科之一。 金属塑性加工原理是材料科学与工程专业本科生必修的重点专业基础课程，是金属塑性加工技术的基础理论，主要讲授金属塑性变形过程中工件与工模具的弹、塑性变形及控制、材料（或工件）几何尺寸、组织结构与性能的演变规律、机理及调控。至20世纪40年代金属塑性加工原理已发展成为一门应用基础科学，其基本内容由塑性加工力学、塑性变形材料学、变形体物理学、塑性加工摩擦学及塑性成型控制学五大部分组成。学生通过该课程的学习，理解和掌握金属塑性加工的基本概念；塑性变形的微观机理与宏观规律；变形材料与工模具的组织结构和性能变化规律；工件尺寸精度、表面质量及性能控制的基本原理和技术途径。该课程由一系列教学环节组成，包括课堂授课、现场教学、课程实验、作业练习、专题讲座及考试考核等。本网站提供的教学文件较完整地反应了该课程各教学环节的主要内容和要求，也是我们多年来对该课程教学改革的成果汇报。恭请各位专家、同行及广大同学批评指正。特殊钢厂锻钢车间设计 创建时间：2008-08-02 特殊钢厂锻钢车间设计(design of special steel forge shop)利用锻压设备对特殊钢锭进行开坯或成材的车间设计。锻钢车间主要生产小批量、多品种、较大规格的特殊钢锻材；并生产部分难以轧制、塑性低、变形抗力大的高合金钢坯；在有较大锻压设备时，还可生产部分特殊钢锻件。锻钢产品用于冶金、机械、电子、石油、化工、航空、军工和原子能等工业部门。简史 1842年英国制造了第一台蒸汽锤，使锻造生产进入应用动力的时代。1949年中国建成装备蒸汽锤的特殊钢厂锻钢车间。蒸汽锤适于生产供轧薄板坯和小规格锻材，但其锭型较小，产品表面粗糙不平，加工余量大。随着工业特别是航空工业的发展，需要用规格更大的高合金钢锭(镍基合金或钛合金)进行锻造，才能满足对产品规格和质量的要求，同时对产品的表面精度也提出了更高的要求。蒸汽锤已不能适应。从20世纪50年代开始，瑞典、英国、德国、美国、日本等国陆续采用快锻压机，不仅行程次数高，还实现尺寸精度控制和辅助工序机械化，以及与锻造操作机联合锻造。适应了较大高合金钢锭型快速锻造变形要求，并可获得高精度的锻件，提高了成材率和生产率。因此，在20世纪70年代后期，快锻压机得到了广泛的应用。例如1967年5月在瑞典乌得霍尔姆公司(Uddehlm-aktiebolag)的哈格福尔斯(Hagfors)工厂安装了一台联邦德国德马克液压设备制造公司设计和制造的30MN快锻液压机，主要产品是锻造高合金钢、工具钢、不锈钢、特殊合金的180850mm方坯、200900mm的圆坯和1850mm宽的板坯。原料为重145t，直径4001900mm的钢锭；直径为6001000mm，长达4500mm的电渣重熔钢锭和扁锭。在同一时期，奥地利和联邦德国还发展了一种机械传动和液压传动的径向锻造的精锻机。用于特殊钢生产的卧式精锻机，可以把钢锭锻成高精度的方、圆或扁形棒材或轴类件，并能减少后部工序的加工余量。精锻机锻造，锻件处于两向压应力状态下，可避免表面裂纹；其高速变形产生的热量能抵消热辐射散热量，可在一火内将钢锭锻至成品，因此较快锻压机更适合高合金钢的锻造。通常，精锻机的生产率、产品成材率较快锻压机可得到进一步提高，但其锭型断面受锤头开口度的限制。近几年，快锻压机和精锻机的联合作业，在国外的特殊钢厂受到重视，这样能够发挥快锻压机大锭开坯和精锻机一火成材的特点，生产大型轴类锻件。中国从1980年前后建设安装了2025MN的快锻压机和3.414MN精锻机，如某钢厂在1986年建成具有20MN快锻压机和10MN精锻机的现代化的锻钢车间，使中国特殊钢生产技术达到世界先进水平。20世纪70年代奥地利的生产技术和机器制造有限公司(简称GFM)又将精锻工艺发展成精锻一轧制工艺，直接将连铸小方坯锻轧成棒材，具有占地小，投资少的优点。设计规模与产品方案 锻钢车间设计规模一般为年产量20000100000t。产品方案应区分不同品种产品的代表钢种、断面形状、规格范围、交货状态及产品标准等要求。锻钢车间的产品品种以锻材为主，还可承担部分高合金钢轧钢用坯和部分特殊钢锻件生产任务。通常产品按钢种可分为碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢(包括模具钢)、弹簧钢、轴承钢、高速钢、不锈钢，有些车间还有高温合金、钛合金或精密合金等。锻材断面以方、圆、扁形为主，规格范围为80500mm锻件有饼材、环件、模块及旋转对称轴等品种。这些都要根据市场需求来确定。供给轧制坯的钢种、规格、产量按轧钢车间的要求确定。工艺流程选择工艺流程根据生产的钢种规格和用户对产品的要求进行选择。锻钢基本生产工艺流程见图1。单重2t以上的钢锭，应考虑热送。某些钢种冷送钢锭在炼钢车间要先进行扒皮。供轧坯锻造缓冷后，需经砂轮扒皮或酸洗(或抛丸)局部清理表面缺陷，然后送轧钢车间。锻材可按其钢种确定工艺流程。碳素、合金结构钢的锻材可由钢锭一火锻到成品；高合金工具钢、不锈钢和高速钢的锻材一般需经开坯、酸洗及清理表面缺陷后，再加热锻造成材。冷加工锻材锻后通常要进行退火，降低硬度和细化晶粒。根据用户要求，有的锻材要求切断面和倒角或粗加工后交货。锻件锻后多进行退火处理。退火锻件须进行外观尺寸、无损探伤和低倍组织的检验，有的要进行机械性能和高倍组织检验。对综合力学性能指标要求较高的锻件，在粗加工后，还需进行调质处理，之后再进行力学性能、低倍断口和高倍组织检验。设备选择 主要有锻压设备、加热炉、热处理炉和精整设备等。锻压设备 特殊钢厂采用的锻压设备有蒸汽自由锻锤(以下简称蒸汽锤)、快速自由锻造液压机(以下简称快锻压机)和精锻机。蒸汽锤由于结构简单、价格低廉，仍可选用。但5t蒸汽锤由于噪音和震动较大，已趋向淘汰；3t蒸汽锤适合生产小型薄板坯；一火锻材可组织两台3t或2t蒸汽锤进行联合作业生产。30MN快锻压机以生产锻件为主；16MN20MN快锻压机适于高合金钢锭的开坯，生产特殊钢锻材以及模块、饼材、环件、阶梯轴等锻件。8MN快锻压机以高合金钢锭开坯和生产锻材为主。10MN精锻机可将直径小于550mm的圆锭或八角锭在一火内直接锻造成材；8MN精锻机可将直径小于.400mm的圆锭或坯直接锻造成材；5MN精锻机多用于轴类件的锻造生产；有芯棒装置的精锻机可以生产空心轴、厚壁管等产品。与锻压设备配套的机械设备有锻造操作机、钢锭回转小车、换砧装置等。锻压设备公称能力及其数量是根据车间产品方案和锻压设备的生产率来选择的。即根据产品品种、钢种、规格范围及其锻造比要求先确定锭型、锻压工艺方案、锻压设备及其公称能力；然后根据产品产量、锻压设备生产率，计算锻压设备需要的年总工作台时，再按下列公式确定锻压设备台数：式N为