塑性成型原理3课件

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？2.3金属的塑性及变形抗力第二章金属塑性变形的物理基础思考（1）什么是塑性？21※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。※综上所述：弹-塑性共存定律。※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※弹性变形变形的基本概念2※变形速率（应变速率）

变形程度对时间的变化率，或者说是应变对时间的变化率。变形的基本概念表达式：锻造：平均变形率：锻造拉伸※变形速率（应变速率）变形的基本概念表达式：锻造：平均变形3※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。

※所谓塑性：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。※变形抗力：金属或合金对变形力的反作用力。※研究方法：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。变形的基本概念※金属的塑性加工变形的基本概念4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。塑性和柔软性的区别是什么？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反映材料产生永久变形的能力。塑性和柔软性的区别是什么？铅5※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※概念：塑性指标6※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※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7典型拉伸试样拉伸实验机典型拉伸试样拉伸实验机8金属材料拉伸应力-应变曲线塑性成型原理3课件9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式中：L0——拉伸试样原始标距长度；表示方法GB/T228-10※弹性模量(ElasticModulus)

概念：在拉伸曲线起始部分试样处于弹性变形状态，应力与应变成正比关系，符合虎克定律，即：σ=E·ε，其中E为金属的弹性模量。

意义：弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，也反应出材料刚度大。

※弹性极限

弹性极限是金属拉伸时产生弹性变形而又不产生塑性变形示所承受的最大应力，即弹性变形与塑性变形的分界点。在工程上规定金属材料的弹性极限是试样产生一个微小的残余变形量相对应的应力值，这个残余变形量根据工作条件不同，可以是0.005%、0.01%、0.05%，相应弹性极限分别记为σ0.005、σ0.01、σ0.05。

塑性成型原理3课件11※屈服强度：

屈服极限定义为金属材料产生塑性变形的最小应力值，往往工程规定金属材料产生0.2%的残余变形所对应的应力值，记为σ0.2。即0.2%的残余变形所对应的载荷除以试件的原始截面积。※抗拉强度

抗拉强度σb表示金属材料的极限承载能力，用试样断裂前的最大载荷除以试样的原始截面积来表示。拉伸强度是一种衡量金属材料抵抗大变形的能力。当外加应力达到拉伸强度时，对于用脆性材料就立即断裂；而对塑性材料将会出现“缩颈”，局部塑性变形量急剧增大而导致断裂。塑性成型原理3课件12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13

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（γ

）。

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14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概念：表示金属塑性指标与变形塑性状态图及其应用15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：Al5.5~7.0%Mn0.15~0.5%Zn0.5~1.5%确定MB5合金加工工艺规程的原则和方法MB5属变形镁合金16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17根据相图确定合金的相组成温度℃图Mg-Al二元系状态图根据相图确定合金的相组成温度℃图Mg-Al二元系状态图18从二元相图上获取的信息

T＞530℃，合金为液相

T＜270℃，合金为＋两相组织270℃＜T＜530℃，合金为单一的相从二元相图上获取的信息T＞530℃19铝含量对镁合金力学性能的影响δ%σb，公斤/毫米2HB公斤/毫米2图镁合金中铝含量对合金机械性能的影响

铝含量对镁合金力学性能的影响δ%HB图镁合金中铝含量对合金机20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αk

—冲击韧性；εM

—慢力作用下的最大压缩率，εC

—冲击力作用下的最大压缩率；φ

—断面收缩率，α—弯曲角度根据塑性图确定热变形温度范围试验温度，℃21精品课件！精品课件！22精品课件！精品课件！23从塑性图上获取的信息慢速加工，温度为350-400℃时,φ值和εM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400~450℃。工件形状比较复杂，变形时易发生应力集中，应根据αK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。从塑性图上获取的信息慢速加工，温度为350-400℃时,φ值24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？2.3金属的塑性及变形抗力第二章金属塑性变形的物理基础思考（1）什么是塑性？225※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。※综上所述：弹-塑性共存定律。※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※弹性变形变形的基本概念26※变形速率（应变速率）

变形程度对时间的变化率，或者说是应变对时间的变化率。变形的基本概念表达式：锻造：平均变形率：锻造拉伸※变形速率（应变速率）变形的基本概念表达式：锻造：平均变形27※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。

※所谓塑性：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。※变形抗力：金属或合金对变形力的反作用力。※研究方法：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。变形的基本概念※金属的塑性加工变形的基本概念28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。塑性和柔软性的区别是什么？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反映材料产生永久变形的能力。塑性和柔软性的区别是什么？铅29※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※概念：塑性指标30※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※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31典型拉伸试样拉伸实验机典型拉伸试样拉伸实验机32金属材料拉伸应力-应变曲线塑性成型原理3课件33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式中：L0——拉伸试样原始标距长度；表示方法GB/T228-34※弹性模量(ElasticModulus)

概念：在拉伸曲线起始部分试样处于弹性变形状态，应力与应变成正比关系，符合虎克定律，即：σ=E·ε，其中E为金属的弹性模量。

意义：弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，也反应出材料刚度大。

※弹性极限

弹性极限是金属拉伸时产生弹性变形而又不产生塑性变形示所承受的最大应力，即弹性变形与塑性变形的分界点。在工程上规定金属材料的弹性极限是试样产生一个微小的残余变形量相对应的应力值，这个残余变形量根据工作条件不同，可以是0.005%、0.01%、0.05%，相应弹性极限分别记为σ0.005、σ0.01、σ0.05。

塑性成型原理3课件35※屈服强度：

屈服极限定义为金属材料产生塑性变形的最小应力值，往往工程规定金属材料产生0.2%的残余变形所对应的应力值，记为σ0.2。即0.2%的残余变形所对应的载荷除以试件的原始截面积。※抗拉强度

抗拉强度σb表示金属材料的极限承载能力，用试样断裂前的最大载荷除以试样的原始截面积来表示。拉伸强度是一种衡量金属材料抵抗大变形的能力。当外加应力达到拉伸强度时，对于用脆性材料就立即断裂；而对塑性材料将会出现“缩颈”，局部塑性变形量急剧增大而导致断裂。塑性成型原理3课件36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37

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（γ

）。

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38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概念：表示金属塑性指标与变形塑性状态图及其应用39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：Al5.5~7.0%Mn0.15~0.5%Zn0.5~1.5%确定MB5合金加工工艺规程的原则和方法MB5属变形镁合金40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确