金屬塑性變形原理

1、金屬塑性變形原理金屬塑性變形原理1、變形和應(yīng)力、變形和應(yīng)力11塑性變形與彈性變形塑性變形與彈性變形金屬晶格在受力時(shí)發(fā)生歪扭或拉長，當(dāng)外力未超過原子之間的結(jié)合力時(shí)，去掉外力之后晶格便會(huì)由變形的狀態(tài)恢復(fù)到原始狀態(tài)，也就是說，未超過金屬本身彈性極限的變形叫金屬的彈性變形。多晶體發(fā)生彈性變形時(shí)，各個(gè)晶粒的受力狀態(tài)是不均勻的。當(dāng)加在晶體上的外力超過其彈性極限時(shí)，去掉外力之后歪扭的晶格和破碎的晶體不能恢復(fù)到原始狀態(tài)，這種永久變形叫金屬的塑性變形。金

2、屬發(fā)生塑性變形必然引起金屬晶體組織結(jié)構(gòu)的破壞，使晶格發(fā)生歪扭和紊亂，使晶粒破碎并且使晶粒形狀發(fā)生變化，一般晶粒沿著受力方向被拉長或壓縮。12應(yīng)力和應(yīng)力集中應(yīng)力和應(yīng)力集中塑性變形時(shí)，作用于金屬上的外力有作用力和反作用力。由于這兩種外力的作用，在金屬內(nèi)部將產(chǎn)生與外力大小相平衡的內(nèi)力。單位面積上的這種內(nèi)力稱為應(yīng)力，以σ表示。σ=PS式中σ——物體產(chǎn)生的應(yīng)力，MPa：Ｐ——作用于物體的外力，N；Ｓ——承受外力作用的物體面積，mm2。當(dāng)金屬內(nèi)部存

3、在應(yīng)力，其表面又有尖角、尖缺口、結(jié)疤、折疊、劃傷、裂紋等缺陷存在時(shí)，應(yīng)力將在這些缺陷處集中分布，使這些缺陷部位的實(shí)際應(yīng)力比正常應(yīng)力高數(shù)倍。這種現(xiàn)象叫做應(yīng)力集中。金屬內(nèi)部的氣泡、縮孔、裂紋、夾雜物及殘余應(yīng)力等對(duì)應(yīng)力的反應(yīng)與物體的表面缺陷相同，在應(yīng)力作用下，也會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中。應(yīng)力集中在很大程度上提高了金屬的變形抗力，降低了金屬的塑性，金屬的破壞往往最先從應(yīng)力集中的地方開始。2、塑性變形基本定律、塑性變形基本定律21體積不變定律體積不變定律鋼

4、錠在頭幾道軋制中因其縮孔、疏松、氣泡、裂紋等缺陷受壓縮而致密，體積有所減少，此后各軋制道次的金屬體積就不再發(fā)生變化。這種軋制前后體積不變的客觀事實(shí)叫做體積不變定律。它是計(jì)算軋制變形前后的軋件尺寸的基本依據(jù)。H、B、L——軋制前軋件的高、寬、長；h、b、l——軋制后軋件的高、寬、長。根據(jù)體積不變定律，軋件軋制前后體積相等，即HBL=hbl22最小阻力定律最小阻力定律鋼在塑性變形時(shí)，金屬沿著變形抵抗力最小的方向流動(dòng)，這就叫做最小阻力定律。根

5、據(jù)這個(gè)定律，在自由變形的情況下，金屬的流動(dòng)總是取最短的路線，因?yàn)樽疃痰穆肪€抵抗變形的阻力最小，這個(gè)最短的路線，即是從該動(dòng)點(diǎn)到斷面周界的垂線。軋制溫度對(duì)金屬屈服極限有很大影響。一般情況是隨著軋制溫度升高，屈服極限下降，這是由于降低了金屬原子間的結(jié)合力。軋制溫度對(duì)金屬屈服極限的影響用變形溫度影響系數(shù)nT來表示。其值可由有關(guān)資料查得。在確定溫度影響系數(shù)時(shí)，一方面要有可靠的屈服極限與溫度關(guān)系的資料，另一方面還要確定出金屬熱軋時(shí)的實(shí)際溫度，也就是

6、要確定熱軋時(shí)溫度的變化。（3）變形程度的影響變形程度影響系數(shù)可以分冷軋和熱軋兩種情況。冷軋時(shí)，金屬的變形溫度低于再結(jié)晶溫度，因此金屬只產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象，變形抗力提高。所以在冷軋時(shí)只需要考慮變形程度對(duì)變形抗力的影響。在一般情況下，這種影響是用金屬屈服極限與壓縮率關(guān)系曲線來判斷的，其變化規(guī)律對(duì)不同金屬是不同的，合金要比純金屬大些。熱軋時(shí)，金屬雖然沒有加工硬化，但實(shí)際上變形程度對(duì)屈服極限是有影響的。各種鋼的實(shí)驗(yàn)表明，在較小變形程度時(shí)（一般在2

7、0%～30％以下），屈服極限隨變形程度加大而劇烈提高，在中等變形程度時(shí)，即大于30％，屈服極限隨變形程度加大，提高的速度開始減慢，在許多情況下，當(dāng)繼續(xù)增大變形程度時(shí)，屈服極限反而有些降低。所以在熱軋時(shí)也必須考慮這種影響。紫銅的變形溫度、變形程度和變形速率對(duì)變形抗力的影響（4）變形速度的影響根據(jù)研究可知，冷軋時(shí)由于變形速度的影響小，所以，變形速度影響系數(shù)nμ可取為1。而熱軋時(shí)，由于在軋制過程中，同時(shí)發(fā)生加工硬化，恢復(fù)和再結(jié)晶現(xiàn)象，隨變形速