金属塑性变形理论第16讲-变形抗力概念及测定方法课件

金属塑性变形理论

第十六讲LessonSixteenZhangGuijieTel：E-Mail：DepartmentofMetalMaterialandProcessEngineeringHebeiPolytechnicUniversity,Tangshan0630092023/4/32第八章金属的塑性变形抗力主要内容MainContent变形抗力的概念及测定方法影响变形抗力的主要因素变形抗力的计算2023/4/338.1变形抗力的概念及测定方法变形抗力的概念变形抗力的测定方法2023/4/35实际塑性加工时，如轧制、锻压、挤压、拉拔等，多数是在三向或两相应力状态下进行的。因此，对同一种加工金属材料，在主作用力方向上的单位变形力在数值上一般要比单向应力状态下所测定的变形抗力为大。其关系可用下式表示：式中——主作用力方向上的平均单位变形力；

——在单向应力状态下所测定的变形抗力；

——应力状态影响系数。一般＞1。2023/4/36因塑性加工时所需的变形力(其中F为接触面积在与P垂直方向上的投影)，所以，在计算变形力时必须首先要求出金属的变形抗力。2023/4/378.1.2变形抗力的测定方法这里所介绍的变形抗力测定方法是指在简单应力状态下，应力状态在变形物体内均匀分布时的变形抗力测定。测定方法有：（1）拉伸试验法（2）压缩试验法（3）扭转试验法2023/4/39在选择拉伸试样材质时，很难保证其内部组织均匀，其内部各晶粒，甚至一个晶粒内部的各质点的变形和应力也不可能完全均一。所示，在此试验中所测定的应力和变形为其平均值。但从拉伸变形的总体来看，是能够保证得到比较均匀的拉伸变形的，其不均匀变形程度要比压缩变形小得多。用拉伸法不足之处在于其所得到的均匀变形程度一般不超过20～30％。2023/4/310压缩试验法压缩变形时，变形金属所承受的单向压应力，即变形抗力为：应变：2023/4/311在压缩试验中完全消除接触摩擦的影响是很困难的，所以，所测出的应力值稍偏高。在试验中为消除或减小接触摩擦的影响可采取在试样的端部涂润滑剂，加柔软垫片等措施。增大H／d值也可使接触摩擦对变形过程的影响减小。但通常不能使H／d大于2～2.5，否则在压缩时试样容易弯曲而使压缩不稳定。对于H／d＞2的试样，当变形程度较小时，接触摩擦对变形过程的影响不大。压缩法的优点在于它能使试样产生更大的变形。2023/4/313在试样的轴心处r＝0，则t＝0。t的最大值出现在试样的表面处，即所产生的剪切变形为：2023/4/314为了使应力状态趋向均匀，可取扭转试样为空心的管状试样。此时，试样的壁厚越薄，应力状态越均匀。此时剪切应力为：扭转法应用不广2023/4/3158.2影响变形抗力的主要因素化学成份应力状态组织结构变形温度接触摩擦变形速度变形程度……2023/4/317图(a)是形成无限固溶的二元合金之硬度随成分而变化的图示，它表明固溶体的硬度比纯金属的高。变形抗力的最大值对应于固溶体的最大饱和度，从而对应于点阵的最大畸变。图(b)指出了形成共晶体二元合金的硬度随成分变化的情况。共晶体混合物可由纯金属构成，也可由其他化合物或固溶体构成。图(c)是形成化合物的二元合金的硬度随成分变化的图示。2023/4/318碳在较低的温度下随着钢中含碳量的增加，钢的塑性变形抗力升高。温度升高时其影响减弱。图中示出，在不同变形温度和变形速度条件下，压下率为30％时含碳量对变形抗力的影响。可见，低温时的影响比高温时大得多。2023/4/319锰由于钢中含锰量的增多，可使钢成为中锰钢和高锰钢。其中中锰结构钢(15Mn～50Mn)的变形抗力稍高于具有相同含碳量的碳钢，而高锰钢(Mnl2)有更高的变形抗力。2023/4/321铬对含铬量为0.7～1.0％的铬钢来讲，影响其变形抗力的不是铬，而是钢中的含碳量。这些钢的变形抗力仅比其相应含碳量的碳钢高5～10％。高碳铬钢GCr6～GCrl5(含铬量0.45～1.65％)的变形抗力虽稍高于碳钢，但影响变形抗力的主要因素也是碳。高铬钢1Crl3～4Crl3、Crl7、Cr23等在高速下变形时其变形抗力大为提高。2023/4/322镍镍在钢中可使变形抗力稍有提高。但是，对25NiA，30NiA和13Ni2A等来讲，其变形抗力与碳钢相差不大。含镍量较高的钢(Ni25~Ni28)，这种差别是很大的。在许多情况下，在钢中同时加入几种合金元素，例如在钢中加入铬和镍。这时，钢中的碳、铬和镍对变形抗力都要产生影响。12CrNi3A钢的变形抗力比45号碳钢高出20％。Cr18Ni9Ti钢的变形抗力比碳钢提高50％。2023/4/3238.2.2组织结构对变形抗力的影响晶粒大小结构变化单相组织和多相组织2023/4/325在变形金属中夹杂物的存在也会影响到变形抗力。在一般情况下，夹杂物会使物体的变形抗力升高。合金的变形抗力通常高于纯金属的变形抗力的原因就在于此。杂质含量对变形抗力有影响，含量增大，抗力显著增大。2023/4/326杂质的性质与分布对变形抗力构成影响。杂质原子与基体组元组成固溶体时，会引起基体组元点阵畸变，从而提高变形抗力。杂质元素在周期表中离基体愈远，则杂质的硬化作用愈强烈，因而变形抗力提高愈显著。若杂质以单独夹杂物的形式弥散分布在晶粒内或晶粒之间，则对