資源描述：
《塑性變形材料學基礎》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在應用文檔-天天文庫。
1、第三篇塑性變形材料學基礎第5章金屬的塑性§5.1金屬的塑性金屬塑性加工是以塑性為前提，在外力作用下進行的。從金屬塑性加工的角度出發(fā)，人們總是希望金屬具有高的塑性。但隨著科學技術的發(fā)展，出現(xiàn)了許多低塑性、高強度的新材料需要進行塑性變形。因此，研究提高金屬的塑性問題具有重要意義。5.1.1塑性的基本概念所謂塑性，是指固體金屬在外力作用下能穩(wěn)定地產生永久變形而不破壞其完整性的能力。因此，塑性反映了材料產生塑性變形的能力。塑性的好壞或大小，可用金屬在破壞前產生的最大變形程度來表示，并稱其為“塑性極限”或“塑性指標”。人們有時會把金屬的塑性與柔軟性混淆起
2、來，其實它們是有嚴格區(qū)別的兩種概念，前者是指金屬的流動性能，指是否易于變形而言，后者則是指金屬抵抗變形的能力，是指變形量的大小而言，即塑性好的金屬不一定易于變形，因此變形抗力不一樣，如銅的塑性好，并不像鉛那樣易于變形，因為銅的變形抗力較高。而鉛的柔軟性，主要不是指它的塑性好，而是指它變形抗力很小。所有的金屬在高溫下變形抗力都很小，可以說具有很好的柔軟性，但絕對不能肯定它們必然有良好的塑性。因為溫度過高往往使其產生過熱或過燒，在變形時，就容易產生裂紋，即塑性變坯?？梢?，金屬的塑性與柔軟性是完全不同的概念。研究金屬塑性的目的是為了探索金屬塑性的變化
3、規(guī)律，尋求改善金屬塑性的途徑，以便選擇合理的加工方法，確定最適宜的工藝制度，為提高產品的質量提供理論依據。5.1.2塑性指標及其測量方法1．塑性指標為了便于比較各種材料的塑性性能和確定每種材料在一定變形條件下的加工性能，需要有一種度量指標，這種指標稱為塑性指標，即金屬在不同變形條件下允許的極限變形量。由于影響金屬塑性的因素很多，所以很難采用一種通用指標來描述。目前人們大量使用的仍是那些在某特定的變形條件下所測出的塑性指標。如拉伸試驗時的斷面收縮率及延伸率，沖擊試驗所得之沖擊韌性；鐓粗或壓縮實驗時，第一條裂紋出現(xiàn)前的高向壓縮率（最大壓縮率）；扭轉
4、實驗時出現(xiàn)破壞前的扭轉角（或扭轉數(shù)）；彎曲實驗試樣破壞前的彎曲角度等等。2．塑性指標的測量方法（1）拉伸試驗法用拉伸試驗法可測出破斷時最大延伸率（）和斷面收縮率（），和的數(shù)值由下式確定：142（5-1）（5-2）式中：L0——拉伸試樣原始標距長度；Lh——拉伸試樣破斷后標距間的長度；F0——拉伸試樣原始斷面積；Fh——拉伸試樣破斷處的斷面積（2）壓縮試驗法在簡單加載條件下，因壓縮試驗法測定的塑性指標用下式確定：（5-3）式中：e——壓下率；H0——試樣原始高度；Hh——試樣壓縮后，在側表面出現(xiàn)第一條裂紋時的高度（3）扭轉試驗法扭轉試驗法是在專門
5、的扭轉試驗機上進行。試驗時圓柱體試樣的一端固定，另一端扭轉。隨試樣扭轉數(shù)的不斷增加，最后將發(fā)生斷裂。材料的塑性指標用破斷前的總扭轉數(shù)（n）來表示，對于一定試樣，所得總轉數(shù)越高，塑性越好，可將扭轉數(shù)換作為剪切變形（）。（5-4）式中：R——試樣工作段的半徑；L0——試樣工作段的長度；n——試樣破壞前的總轉數(shù)。（4）軋制模擬試驗法在平輥間軋制楔形試件，用偏心軋輥軋制矩形試樣，找出試樣上產生第一條可見裂紋時的臨界壓下量作為軋制過程的塑性指標。上述各種試驗，只有在一定條件下使用才能反映出正確的結果，按所測數(shù)據只能確定具體加工工藝制度的一個大致的范圍，有
6、時甚至與生產實際相差甚遠。因此需將幾種試驗方法所得結果綜合起來考慮才行。5.1.3塑性狀態(tài)圖及其應用表示金屬塑性指標與變形溫度及加載方式的關系曲線圖形，稱為塑性狀態(tài)圖或簡稱塑性圖。它給出了溫度——142速度及應力狀態(tài)類型對金屬及合金塑性狀態(tài)影響的明晰概念。在塑性圖中所包含的塑性指標越多，變形速度變化的范圍越寬廣，應力狀態(tài)的類型越多，則對于確定正確的熱變形溫度范圍越有益。塑性圖可用來選擇金屬及合金的合理塑性加工方法及制訂適當?shù)睦錈嶙冃我?guī)程，是金屬塑性加工生產中不可缺少的重要的數(shù)據之一，具有很大的實用價值。由于各種測定方法只能反映其特定的變形力學條
7、件下的塑性情況，為確定實際加工過程的變形溫度，塑性圖上需給出多種塑性指標，最常用的有、、、、n等。此外，還常給出曲線以作參考。下面以MB5塑性圖為例，分析選定該合金加工工藝規(guī)程的原則和方法。MB5塑性圖如圖5-1所示。試驗溫度，℃圖5-1MB5合金的塑性圖—沖擊韌性；—慢力作用下的最大壓縮率，—沖擊力作用下的最大壓縮率；—斷面收縮率，—彎曲角度MB5屬變形鎂合金，其主要成分為Al5.5~7.0%，Mn0.15~0.5%，Zn0.5~1.5%。根據鎂鋁二元相圖（圖5-2）可以看出，鋁在鎂中的溶解度很大，在共晶溫度437℃時達到最大，為12.6%，
8、隨著溫度的降低，溶解度急劇下降，鎂鋁合金中鋁含量對合金性能的影響，如圖5-3所示。隨著鋁含量的增加，強度雖緩慢上升，但塑性卻顯著下降。因為在平衡狀態(tài)下
