塑性加工金属学复习题 .doc

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1、注：第3、11、12、14、18、26、32、40题为课堂作业题型1.应力图示有几种？变形图示有几种？什么叫变形力学图示？它有什么作用？应力图示共有九种，变形图示只有三种。变形力学图示：包括应力图示和变形图示，通过应力图示可以定性判断材料在变形过程中塑性高低以及变形过程中单位变形力的大小。通过应变图示可以判断材料在变形过程中金属的流向。3.绝对值相等的两向异号应力状态，试分析其应变状态。解：由于123故取1=320而m1/3（123）=011m02033m0 所以其应变状态为一向伸长，一向缩短。4体心立方晶体和面心立方晶体，哪个塑性更好？为什么？面心更好。因为面心立方的滑移系虽然与体心立方一样

2、多，但其滑移方向更多，滑移方向对滑移的贡献比滑移面大，所以滑移方向越多，塑性越好。故面心立方塑性更好。5. 滑移有哪些特点？ 滑移是位错逐步移动的过程，并不是刚性的整体移动。 滑移是沿滑移面和滑移方向进行的。 滑移距离是原子间距的整数倍。 滑移过程是位错不断增殖的过程。 滑移是不均匀的，有先后的。6什么叫几何硬化？几何软化？几何硬化：由于晶体发生转动，使滑移系由有利方位转到无利方位的过程几何软化：由于晶体发生转动，使滑移系由无利方位转到有利方位的过程7什么叫双滑移？交滑移？各有哪些特点？双滑移：滑移在二个不同的滑移面和二个不同的滑移方向上进行。特点：(a)二个滑移系交替进行滑移。滑移晶体转动不

3、利方位几何硬化(b)滑移阻力大，新旧滑移面互相切割，使变形阻力。交滑移：滑移在二个不同的滑移面和一个相同的滑移方向上进行。特点：(a)只有螺位错才能产生交滑移。(b)交滑移能使受阻的位错重新开动，变形继续进行。（注：体心立方晶体最易发生交滑移）。8什么叫孪生？孪生有哪些特点？孪生：在切应力作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向与另一部分发生镜面对称的形态。特点：孪生沿孪生面、孪生方向进行，统称孪生系 孪生滑移量不是原子间距的整数倍。孪生变形量很小。孪生为辅助变形机构。孪生变形所需力很大。孪滑 孪生变形的应力应变曲线有明显的锯齿形。一般低温、高速有利于孪生的产生。9多晶体变形有哪些特点？多晶体变

4、形的特点：变形不均匀 变形有先后 变形协调性 变形抗力增加10为什么晶粒细化可获得强度和塑性都较高的材料？晶粒细，晶界占的比重大，阻碍变形的能力变形抗力强度越高，而同时，晶粒细，均匀变形好，塑性好。由Hall-Petch公式：0Kd-1/2知晶粒细化，可获得强度和塑性都较高的材料。11什么叫屈服效应?吕德斯带?形变时效?产生原因?在生产中引起什么不良后果?如何避免? 屈服效应：在拉伸的曲线上，有明显的上、下屈服点及屈服平台的现象。原因：间隙原子与位错发生交互作用的结果，“柯氏气团”对位错起“钉扎”作用。吕德斯带：由许多已经屈服的晶粒所构成的一个塑性变形区。形变时效：具有明显屈服效应的金属，在变

5、形后于室温长期停留或短时加热保温，引起屈服应力升高并出现明显屈服点的现象。原因：因为长期停留，溶质原子通过扩散又重新聚集到位错线周围，形成了“柯氏气团”。后果：变形抗力，设备磨损，能耗。工件表面粗糙不平。防止吕德斯带和形变时效的措施：加入Nb、V、Ti元素，形成C、N化合物，使间隙原子 湿氢气氛保护退火，还原作用生成CH4、NH3 变形后，低温保存，不利于C、N原子形成“柯氏气团”。 进行预变形，使屈服点消除。12什么叫加工硬化？它的本质是什么？有什么意义？定义：在变形过程中，随着，材料所有的强度指标均提高，而塑性指标均下降，并伴有物理化学变化的综合现象。本质：位错线周围产生弹性应变和应力场。

6、随，位错不断增殖，位错密度r位错间相互干扰作用增强，位错移动阻力，硬化，塑性。意义：改善材料性能，使强度。使材料变形均匀。保障零部件的安全使用。能耗，磨损，变形抗力，塑性。13定性画出并分析单晶体的加工硬化曲线？影响曲线的因素有哪些？易滑移阶段：滑移沿最有利的滑面和滑向进行。硬化由位错塞积引起。线性硬化阶段：形成了多滑移，随，位错不断增殖，位错密度，r，抛物线硬化阶段：与位错的交滑移过程有关通常称为“动态回复”现象。影响因素：晶体结构、层错能、晶粒大小、变形温度和变形速度14.定性画出并分析多晶体的加工硬化曲线。特点：没有易滑移阶段小变形区强烈硬化区 织构形成区高变形区 a屈服应力 c出现细颈

7、时的应力 K：断裂时真应力影响（加工硬化的）因素：金属本性、变形温度、变形速度15.什么叫热效应？温度效应？影响因素有哪些？热效应（Am）：在塑性变形中，部分能量转化为热量的现象。温度效应（t）：在塑性变形中，由于热效应使工件温度升高的现象。影响热效应（温度效应）的因素：a) 变形程度，Am，tb) 变形速度，Am，tc) 变形温度T，Am，t温度低，热效应显著16.什么叫塑性？什么叫变形抗力？塑性与柔软性的区别？塑性：金属在外力作用下能稳定地产生永久变形而不破坏其完整性的能力变形抗力：一定变形条件下，在所研究的物体内为了完成塑性变形所达到的应力强度。区别：柔软性指的是变形抗力的大小，与塑性不

8、能等效。软金属塑性可能不好，硬金属也可能具有良好的塑性。17.什么叫塑性图？它有何作用？塑性图：塑性指标与变形温度关系的曲线图形作用：塑性图上塑性指标、K、n对正确选择变形温度有直接的参考价值。18.定性画出并分析碳钢的塑性随温度变化的曲线四个脆性区：区：塑性极低没有热振动区：200400“蓝脆”区区：800950“红脆”区两相共存区：接近熔化温度，晶粒粗大。三个塑性区：1区：100200原子动能，位错可以摆脱杂质开始移动2区：700800扩散加剧，再结晶发展3区：9501250没有相变，组织是均匀一致的奥氏体19.什么是卡尔曼试验？它说明了什么？Karman用白色的大理石和红砂石制成圆柱形的

9、试样，将其置于专用的仪器内镦粗，仪器中可产生轴向压力和侧向压力。当只施加轴向压力时，产生脆性破坏；当轴向压力和侧向压力都施加时，产生塑性变形，并且随侧向压力，变形能力，塑性说明：大理石和红砂石的塑性随静水压力的增大而提高20.细晶超塑性的组织特征？金属的组织特征要求：超细、等轴：因为超塑性是一种晶界作用，要求有数量多而短的晶粒边界，并且晶界要平坦，易于变形流动。空位移动是扩散型塑性变形不可缺少的，晶界是空位的源和湮没阱。双相、稳定：超塑性变形通常在高温下进行，变形速度很小，持续时间很长，需要利用第二相的存在来阻碍晶粒长大，稳定材料的细晶粒组织。21.超塑性变形后，材料具有哪些组织特征？变形后晶

10、粒稍有长大，但仍为等轴晶，晶粒未变形拉长。经过抛光的表面在变形后不会出现滑移线。显微观察时，没有亚结构，也没有位错组织。能见到显著的晶界滑动和晶粒回转的痕迹。结晶学的织构不发达22.超塑性加工有哪些优缺点？两个突出的优点：1塑性极好 2变形抗力小，金属的流动性好，填充性好，设备吨位小，对形状复杂、变形量大的零件可一次成形。缺点：超塑性变形的温度较高，持续时间长，设备、模具要有特殊的要求，材料保护、润滑等较困难。23.什么叫最小阻力定律？变形过程中，金属质点有向各个方向移动的可能时，它向阻力最小的方向移动。24.附加应力分几类？它有什么特征？分为三类：第一类附加应力：在变形物体大部分体积之间彼此

11、平衡的附加应力，由宏观的不均匀变形产生。影响因素：接触面上的外摩擦 变形体内的性质不均匀 变形体的形状与工具的形状第二类附加应力：在变形体内两个或几个晶粒之间彼此平衡的附加应力，由微观的不均匀变形产生影响因素：晶粒的性质不同，晶粒的大小与方位不同。第三类附加应力：在滑移面附近或在滑移带中各部分彼此平衡的附加应力，由原子级的不均匀变形产生。影响因素：晶粒内部的变形不均匀，产生晶格畸变附特征：三个方向都存在附 物体内部有附(+)，必然有附(-) 变形大的部分产生附(-)，变形小的部分产生附(+) 外力去除后，附以残余应力的形式仍保留在物体内部25.用凸(凹)辊轧扎矩形坯，轧件的边部、中部、端部可能

12、会出现什么现象？分析原因？凸辊：中部，压下大，变形大，u小，由于金属是一整体，产生附(-)。出现皱折（波纹）边部，压下小，变形小，u小，由于金属是一整体，产生附(+)。出现开裂两端：由于一侧没有外端的拉齐作用而边部压下小延伸小，中部压下大延伸大，出现舌头状凹辊：中部，压下小，变形小，u小，由于金属是一整体，产生附(+)。出现开裂边部，压下大，变形大，u小，由于金属是一整体，产生附(-)。出现皱折（波纹）两端：由于一侧没有外端的拉齐作用而中部压下小延伸小，边部压下大延伸大，出现鱼尾状26.镦粗时变形区如何划分？定性画出并分析。区：难变形区，与上下压头相接触的区域，f影响大，三向压应力强烈，金属流

13、动困难，0（由于f的影响，随离接触表面的距离而减弱，所以区大体上是一个圆锥体。）区：易变形区（大变形区）区受f的影响小，金属流动阻力，径向扩展由于区的楔入作用，促使周围质点流动，向四周移动。区处于45的有利方位区：小变形区变形量介于区与区之间，远离接触表面，受f影响小，变形较为自由，称为自由变形区f影响小，可自由变形，同时又受到区的扩展作用。区不处于45有利方位，其变形主要取决于区对它的推挤。27.镦粗试验时，会出现哪些主要现象？当H/d2时产生单鼓形；H/d2时产生双鼓形 侧面翻平现象 粘着现象28.什么叫侧面翻平现象？什么叫粘着现象？影响因素有哪些？侧面翻平现象：侧表面上的金属局部转移到接

14、触表面上的现象。影响因素主要为：f粘着现象：接触表面上的金属对工具完全不产生相对滑动而粘着在一起。影响因素：f和h/d29.什么叫外端？外端如何影响变形分布？外端：在变形过程中的某一瞬时，不直接承受工具作用而处于变形区以外的部分。影响分布：外端使纵向不均匀减小，横向不均匀增加外端使总的宽展，总的延伸30.裂口形核的基本思想是什么？它有哪些具体的机理？基本思想：位错理论在外力作用下，刃型位错的合并可构成裂口的胚芽机理：位错塞积机理位错沿某一滑移面移动受阻，在障碍物前塞积，产生极大的应力集中，形成裂口位错反应机理二位错发生反应生成不易移动的新位错，使位错塞积，产生大的应力集中，形成裂口位错消毁机理

15、在两个滑移面间距h10个原子层的滑移面上，有着不同号的刃型位错，在切应力作用下，它们相遇、相消，产生孔穴，剩余的同号刃型位错进入穴中，造成严重的应力集中，形成裂口位错墙侧移机理由于位错墙一部分侧移，使滑移面产生弯折，形成裂口31.以拉伸为例讨论杯锥断裂的形成过程。均匀拉伸产生细颈在三向拉应力作用下产生微孔微孔合并长大形成小裂口裂口沿垂直于拉伸方向扩展，接近表面沿max（45方向）方向断裂形成杯锥状32.请分析压力加工中的各种断裂(原因？措施？)1镦粗时饼材的侧面开裂原因：区鼓形处受有环向拉应力作用T过高，晶界强度减弱，易沿晶界拉裂，裂口环T较低，穿晶切断，沿max断裂，裂口与环成45角措施：环

16、不均匀变形，鼓形措施：f：提高表面光洁度，采用润滑剂加软垫：压缩开始，软垫先变形，拖着工件端面一起向外流动，使工件侧面成凹形，随后，软垫产生了加工硬化，工件开始显著变形，凹平凸，鼓形，环采用活动套环或包套镦粗：套环一般由普通钢制成，加热温度比坯料低，变形抗力大，对坯料的流动起限制作用，增加三向压应力。2轧板时的边裂和薄件的中部裂原因：凸辊轧制：边部受纵向附加拉应力，出现边裂凹辊轧制：中部受纵向附加拉应力，出现中部裂口措施：限制边部自由宽展，防止边裂采用合适的辊型和坯料断面形状33.冷加工变形后，金属的组织和性能有何变化？组织变化：晶粒被拉长产生亚结构产生变形织构性能变化：机械性能的变化（强度塑

17、性产生各向异性）物理化学性质的变化：（密度；电阻导电性；导热性；磁性产生变化；化学活性溶解性耐蚀性）34.什么叫变形织构？它分几种？织构对材料性能有何影响？变形织构：具有择优取向的晶体组织称为“变形织构”。原来紊乱的位向出现了有序化，具有严格的位向性。这个过程叫做“择优取向”。分为两类：丝织构：各晶粒的某一晶向都平行于拉伸轴方向。板织构：各晶粒的某一晶面平行于板面，某一晶向平行于轧制方向。性能影响：材料产生织构时，出现各向异性。35.什么叫回复(再结晶)？回复(再结晶)的特点？回复：原子回到稳定的平衡位置的过程特点：消除大部分内应力，弹性应变基本消除 恢复部分物理化学性能，电阻率，耐蚀性 机械

18、性能变化不大，塑性有所下降 晶粒外形、位向不变 晶间、晶内微裂纹未得以修复再结晶：随加热温度升高，在形变金属的基体上出现无应变的新晶粒，直至全部基体都被这些新晶粒所取代的过程。特点：内应力全部消除 恢复了机械性能，强度、塑性 修复了显微裂纹使化学成分均匀 消除了各向异性36.什么叫二次再结晶？它发生的原因有哪些？定义：形变量很大时（9095%）或在较高温度下某些晶粒的异常长大过程。原因：第二相或杂质元素分布不均匀，在较高温度，晶粒的生长在杂质以及第二相粒子少的地方。长大阻力小，容易长大，最终出现大吃小现象，即二次再结晶。二次再结晶产生的条件如下： 杂质或第二相粒子阻碍晶界移动再结晶织构只在一定

19、取向上易长大晶粒间的向差小晶界迁移率小表面有热蚀沟（板材高温长期加热形成）37.什么叫再结晶图？它有何作用？再结晶图：以图解的形式表示再结晶结束后的平均晶粒尺寸与变形程度、再结晶温度的关系。作用：反映了再结晶结束后的平均晶粒尺寸与变形程度、再结晶温度的关系。38.热加工有哪些特点？它与冷加工相比有什么区别？热加工的特点：1.变形抗力小，能耗少2.塑性升高，产生断裂的倾向性减小3.不易形成变形织构4.性能均匀性较差5.表面质量、尺寸精度较差区别：金属在热加工时，硬化（加工硬化）和软化（回复与再结晶）两种对抗过程同时出现。在热加工中，由于软化作用可以抵消和超过硬化作用，故无加工硬化效应，而冷加工则

20、与此相反，有明显的加工硬化效应。39.温加工的目的？改善材料的加工性能 善产品的使用性能（提高力学性能、减小松驰现象、提高疲劳强度）40.说明硅钢片中夹杂物对电磁性能的影响。有害夹杂物：属于稳定的，温度升高不会分解或析出，如Al2O3、SiO2、FeO等，它们的存在会造成晶格畸变，产生内应力，使磁化阻力，矫顽力，磁滞损耗P1。夹杂物的影响程度与其数量、形状和弥散程度有关，夹杂物越细小，影响程度越大。有利夹杂物：属于不稳定的，如AlN、MnS。有利夹杂必须具备以下条件：(a)以细小弥散的质点均匀分布，强烈地阻止初次再结晶晶粒的正常长大。(b)在二次再结晶温度范围，夹杂物聚集，并随温度升高而溶解，

21、促使二次再结晶晶粒择优长大而获得(110)001高斯织构。(c)高温成品退火时，由于退火气氛H2的作用而将S和N去除掉，或在高温下使这些夹杂物聚集成更大的颗粒而减少其有害的影响。(非电磁性能)41.以冷轧单取向变压器用硅钢片为例讨论其各工艺制度的控制。为了形成(110)001二次再结晶织构，必须在冷轧带钢中存在(111)112取向的晶粒。第一道次压下率135%为宜，这时冷轧织构中的(111)112组分加强，再结晶退火(110)001织构，使成品的取向度和磁性提高。总压下率50%为好，成品(110)001取向度最高，铁损最低。总压下率一定，道次压下率增大时，磁性好。42.以08Al镇静钢为例讨论

22、欲提高冲压性能，生产中应如何控制各工艺制度。热轧工艺控制加热：加热温度高，加热时间长，为了使AlN充分溶解，T加12001300热轧：T终840，轧后浇水急冷，以防止AlN析出。T卷620，若卷取温度高就会导致AlN析出，不利于形成饼形晶粒。冷轧工艺控制：总压下率在30%65%，冲压性能最好。，ds；，db即：晶粒过大、过小都不好，要保证d在68级晶粒度退火工艺控制：应使AlN在再结晶之前析出，最终形成饼形晶粒，R，冲压性能平整工艺：压下率为0.8%1.2%，消除退火钢的屈服平台，使冲压件避免出现吕德斯带。43.热强性能的概念？它有哪些性能指标？概念：材料在高温及外加载荷（短期或长期）的同时作

23、用下，抵抗塑性变形及断裂的能力。指标：高温蠕变极限高温持久极限高温疲劳极限高温屈服极限、强度极限44.对高温合金来说，在什么情况下采用形变热处理比较有效？为什么？对其低、中温性能比较有效，而对高温性能不明显，甚至还有下降。因为形变热处理细化了晶粒，当T等强温度时，晶界是薄弱区，而晶粒越细，晶界越多，导致高温性能不明显，甚至降低。而当T等强温度时，晶内是薄弱区，晶界强度高，故低、中温时，由于晶粒越细，晶界越多，塑性越好，强度越高。即对中、低温性能比较有效。45.冲压性能的概念？其测定方法有哪些？冲压性能：材料能顺利地完成冲压过程而不破坏的能力测定方法：模拟法：(a)杯突法(b)杯形件深冲试验(c)锥形杯试验拉伸试验法：拉伸试验，测出s、b、，确定材料的屈强比sb、塑性变形比R