2023年金属塑性成形原理知识点归纳总结.pdf

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1、金属塑性成形原理知识点 弹性:材料的可恢复变形的能力。塑性：在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力。塑性变形：材料在一定外力作用下，利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能的加工方法。塑性成形：金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并获得一定力学性能的加工方法。塑性成形的特点：组织性能好、材料利用率高、生产效率高、尺寸精度高、设备相对复杂。冷态塑性变形的机理：晶内变形（滑移和孪生）和 晶间变形（滑动和转动）滑移：晶体在力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移向）相对于晶体的另一部分发生相对移动或切变。孪生：晶体在力的作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（

2、孪生面）和晶向（孪生向）发生均匀切边 滑移面：滑移中，晶体沿着相对滑动的晶面。滑移方向：滑移中，晶体沿着相对滑动的晶向。塑性变形的特点：不同时性、不均匀性、相互协调性。合金：合金是由两种或者两种以上的金属元素或者金属元素与非金属元素组成具有金属特性的物质。合金分为固溶体（间隙固溶体、置换固溶体）和化合物（正常价、电子价、间隙化合物）固溶强化：以间隙或者置换的方式融入基体的金属所产生的强化。弥散强化：若第二项是通过粉末冶金的方法加入而引起的强化。时效强化：若第二项为力是通过对过饱和固溶体的时效处理而沉淀析出并产生强化。冷态下的塑性变形对组织性能的影响：组织：晶粒形状发生变化，产生纤维组织 晶粒内

3、部产生亚晶结构 第 1 页 晶粒位向改变：产生丝织构和板织构 性能：产生加工硬化（随着塑性变形的程度的增加，金属的塑性韧性降低，强度硬度提高的现象）加工硬化的优点：变形均匀，减小局部变薄，增大成形极限 缺点：塑性降低、变形抗力提高、变形困难。热塑性变形的软化过程：动态回复、动态再结晶、静态回复、静态再结晶、亚动态再结晶 金泰回复：从热力学角度，变形引起金属内能增加，而处于稳定的高自用能状态具有向变形前低 自由能状态自发恢复的趋势 静态再结晶：冷变形金属加热到更高温度后，在原来版型体中金属会重新形成无畸变的等轴晶直 至完全取代金属的冷组织的过程。动态回复：在热塑性过程中发生的回复。动态再结晶：塑

4、性过程中发生的再结晶。亚动态再结晶：指变形过程中已变形但尚未长大的动态再结晶晶核以及长大到中途的再结晶晶粒 被遗留下来，当变形停止后而温度又足够高时，这些晶核和晶粒会继续长大的过程。热塑性变形的对金属组织性能的影响：1）改善晶粒组织 2）锻合内部缺陷 3）形成显微组织 4）改善偏析 5）破碎并改善碳化物和非金属夹杂物在钢中的分布 张量：由若干个当坐标改变时，满足转换关系的分量所组成的集合。晶粒度：金属材料晶粒大小的程度。变形织构：在塑性变形时，当变形量很大，多晶体中原为任意取向的各个晶粒，会逐渐调整 第 2 页 其取向而彼此趋于一致。这种由于塑性变形的结果而使晶粒具有择优取向的组织。动态再结晶

5、：在热塑性变形过程中发生的再结晶。主应力：切应力为 0 的微分面上的正应力。主方向：主应力方向，主平面法线方向。主应力空间：由三个主方向组成的空间。主切应力：切应力达到极值的平面上作用得切应力。主切应力平面：切应力达到极值的平面。主平面:应力空间中，可以找到三个互相垂直的面，其上均只有正应力，无切应力，此面就称为主平面。平面应力状态：变形体内与某方向轴垂直的平面上无应力存在，并所有应力分量与该方向轴无关的应力状态。平面应变状态：物体内所有质点都只在同一个坐平面内发生变形，而该平面的法线方向没有变形的变形状态。理想刚塑性材料：研究塑性变形时，既不考虑弹性变形，又不考虑变形过程中的加工硬化的材料。

6、理想弹塑性材料：塑性变形时，需考虑塑性变形之前的弹性变形，而不考虑硬化的材料。弹塑性硬化材料：塑性变形时，既要考虑塑性变形前的弹性变形，又要考虑加工硬化的材料。刚塑性硬化材料：研究塑性变形时，不考虑塑性变形之前的弹性变形，需考虑变形过程中的加工硬化的材料。屈服轨迹：两相应力状态下屈服准则的表达式在主应力坐标平面上的几何图形，一条封闭的曲线。屈服表面：屈服准则的数学表达式在主应力空间中的几何图形是一个封闭的空间曲面称为屈服表面。第 3 页 应变增量：以物体在变形过程中某瞬时的形状尺寸为原始状态，在此基础上发生的无限小应变。全量应变：反映张量在某一变形过程或变形过程中的某个阶段结束时的应变。比例加

7、载：在加载过程中，所有的外力一开始就按同一比例加载。干摩擦：当变形金属与工具之间的接触表面上不存在任何外来的介质，即直接接触时所产生的摩擦。流体摩擦：当变形金属与工具表面之间的润滑剂层较厚，两者表面完全被润滑剂隔开，这种状态下的摩擦称为。磷化：塑性成形时润滑前在坯料表面上用化学方法制成一层磷酸盐或草酸盐薄膜，呈多孔吸附润滑剂。皂化：将磷化处理后的坯料进行润滑处理方法，常用硬脂酸钠或肥皂等故称。动态回复:动态回复是在热塑性变形过程中发生的回复。发生在层错能较高的金属中。超塑性：金属材料与合金具有超常的均匀塑性变形的能力，其延伸率高达百分之几百，甚至百分之几千的现象 纤维组织：若变形程度很大，则晶

8、粒呈现为一片如纤维状的条纹，称为纤维组织。1.塑性加工的优点及金属在外力作用下变形的阶段。组织、性能好；材料利用率高；尺寸精度高；生产效率高。弹性变形；塑性变形；断裂。2.塑性力学的基本假设。张量及其不变量的基本性质。连续性假设；匀质性假设；各向同性假设；初应力为零假设；体积不变假设，体积力为零。存在张量不变量；张量可以叠加和分解；张量可分对称张量、非对称张量、反对陈张量；二阶对称张量存在三个主轴和三个主值（如取主轴为坐标轴，则两个小角标不同的分量都将是 第 4 页 0，只留下两个下角标相同的分量称为主值）。3.金属塑性变形的主要机理（单晶体、多晶体）。滑移和孪生两种塑性变形机理的主要区别。晶

9、内变形包括滑移和孪生（单）；晶间变形是晶粒之间的相对滑动和转动（多）。变形方式:孪生是使一部分晶体整体发生均匀的切变；而滑移则集中在一些滑移面上。变形后的位向 孪生使一个晶体的两部分沿一个公共晶面构成了镜面对称关系；而滑移则不改变晶体的位向。原子位移距离不同。孪生时，孪晶带中的原子沿孪生方向的位移量为原子间距的的分数值；而滑移为原子间距的整数倍。孪生变形困难，一般先滑移，滑移困难后，发生孪生，二者交替进行。4.金属超塑性概念，超塑性的种类。影响材料超塑性的因素。金属和合金具有超长变形能力且有大伸长率，无颈缩，低流动应力，易成型的特点。细晶超塑性，相变超塑性。应变速率，变形温度，组织结构，晶粒度，应力分布。5.提高金属塑性的主要途径。提高材料成分和组织的均匀性；合理选择变形温度和应变速率；选择三向压缩性较强的变形方式；减小变形的不均匀性。6.应力偏张量和应力球张量的物理意义。应力偏张量只能使物体产生形状变化，而不能使物体产生体积变化，为原应力张量分解出球张量后得到，存在三个不变量 J1,J2,J3。应力球张量表示球应力状态只能使物体产生体积变化，而不能使物体产生形状变化；任何方向都是主方向且主应力相同无切应力。第 5 页 感谢您的阅读，祝您生活愉快。