3塑性成型原理2014(第五节塑性概念).ppt

上节主要内容回顾,（1）热加工对金属组织、性能影响？（2）冷加工流线与热加工流线区别？（3）叙述晶粒随着温度的升高而长大是一种必然现象。,第二章金属塑性变形的物理基础,思考,（1）什么是塑性？（2）塑性与柔软性的区别是什么？（3）冷脆、红脆、氢脆？,2.3金属的塑性及变形抗力,弹性变形实质：所加的外力和能量还不足以使原子越过半个原子间距的距离。塑性变形实质：外力或能量，足以使原子越过半个原子间距，金属内的一部分原子相对于另一部分产生相对移动。弹-塑性共存定律：拉拔、挤压；锻压。变形表示方法：1、绝对变形量；2、相对变形量；3、真实变形量。,变形的基本概念,金属在外力作用下，若其运动受到阻碍，则在金属内部就会产生内力，其形状和尺寸也就发生了改变，这种尺寸的改变成为变形。,变形速率（应变速率strainrate）变形程度对时间的变化率，或者说是应变对时间的变化率。,表达式：,锻造：,平均变形率：,锻造,拉伸,金属的塑性加工又称为金属的压力加工。它是利用金属的塑性，使其改变形状、尺寸并改善其性能，获得型材、板材、棒材、线材或锻压件的加工方法。是指固体材料在外力作用下发生永久变形，而不破坏其完整性的能力。金属的塑性不是固定不变的，它受诸多因素的影响，大致包括以下两个方面：一是金属的内在因素，如晶格类型、化学成分、组织状态等；另一是变形的外部条件，如变形温度、应变速率、变形的力学状态等。金属或合金对变形力的反作用力。各国学者都从不同的角度采用物理模拟和数值模拟的方法建立金属塑性与各种影响因素之间关系的物理模型和数学模型。,塑性,所谓塑性：,变形抗力：,研究方法：,铅-不锈钢-白口铸铁-过热或过烧金属和合金-结论：,塑性好，柔软性好,塑性好，柔软性不好,塑性差，柔软性差,塑性差，柔软性好,塑性与柔软性不是同一概念,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,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,金属拉伸实验是一种广泛的实验方法，不仅可以测试金属在金属在塑性加工过程中的基本力学性能，而且还可以揭示金属的基本力学行为。拉伸实验通常在材料实验机上进行，在室温条件下进行轴向加载静拉伸，载荷力线与试样轴线相重合，加载速度从零开始逐渐增大，对应的应变速率为10-1-10-3s-1。拉伸试样是光滑试样，试样工作部分的应力状态是单向拉应力。,塑性指标的测量方法,金属拉伸实验,典型拉伸试样,拉伸实验机,金属材料拉伸应力-应变曲线,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,表示方法,GB/T228-2002金属材料室温拉伸试验方法GB/T4338-1995金属材料高温拉伸试验方法GB2651-89焊接接头拉伸试验方法,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,压缩实验,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。,扭转实验,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,塑性状态图及其应用,完整的塑性状态图,强度、延伸率、断面收缩率、最大压缩率、扭转角或圈、冲击Ak、弯曲角或次数,1W18Cr4V高速钢,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：Al5.57.0%Mn0.150.5%Zn0.51.5%,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Mg-Al二元系状态图,T530，合金为液相T270，合金为两相组织270T530，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，弯曲角度,1.低速热轧或热挤压温度区间？2.高速模锻加工温度区间？3.复杂结构件的锻造和冲压温度区间？,从塑性图上获取的信息,慢速加工，温度为350-400时,值和M都有最大值，不论热轧或热挤压，都可在此温度范围内以较慢的速度加工。高速模锻加工，在350左右有突变，变形温度应选择在400-450。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。,影响塑性的内部因素影响金属塑性的外部因素提高金属塑性的主要途径,第二章金属塑性变形的物理基础,2.4影响金属塑性和变形抗力的因素,影响塑性的内部因素,1化学成分（1）碳钢中碳和杂质元素的影响,碳含量对碳钢力学性能的影响（退火状态）,铁碳合金相图,影响塑性的内部因素,P的影响:冷脆强度/硬度塑性/韧性冷变形0.03%红脆，Fe4N,影响塑性的内部因素,网状渗碳体,影响塑性的内部因素,白点,影响塑性的内部因素,氢在钢中的溶解度与温度的关系,镁/铝,影响塑性的内部因素,（2）合金元素对塑性的影响,合金元素,塑性,变形抗力,晶格畸变,硬脆化合物,多相、变形不均匀,硬化倾向增大（再结晶温度提高、速度降低）,影响塑性的内部因素,合金元素对铁素体强度极限的影响,合金元素对铁素体延伸率的影响,影响塑性的内部因素,2组织结构,（1）晶粒度（冷变形、热变形）（2）金相组织（纯金属、单相固溶体、化合物）（3）