金属塑性变形基本理论.pptx

金属塑性变形基本理论是金属压力加工的核心，它涉及到金属材料在外力作用下产生永久形变，以获得所需形状、尺寸及机械性能的过程。压力加工包括锻造、冲压、挤压、拉拔和轧制等方法，主要适用于塑性良好的金属材料，如中、低碳钢和大多数有色金属合金。 在金属塑性变形过程中，一个显著特点是坯料的体积保持不变，只是形状和尺寸发生变化。相较于切削加工，压力加工具有更高的生产效率，能够节省大量金属，并且能提高材料的机械性能。然而，由于金属在固态下成型，其截面形状的复杂度受到成形工具的限制。 金属塑性变形的实质是晶粒内部或晶粒之间的滑移和转动。当外力施加时，晶格中的原子偏离平衡位置，形成位错，导致材料形变。随着外力撤销，弹性变形会恢复，但滑移变形则会保留下来，形成塑性变形。实际中，由于晶体内部的缺陷，如位错，实际所需的变形应力比理论值小。 塑性变形后，金属会发生组织及性能的变化，如加工硬化、回复和再结晶。加工硬化是指随着塑性变形的增加，材料的强度和硬度提高，塑性和韧性下降。回复是指在适当的温度下，通过原子扩散减轻晶格畸变，降低内应力，消除部分加工硬化。再结晶则是指在更高的温度下，金属原子能重新排列生成新的晶粒，完全消除加工硬化，恢复材料的塑性和韧性。 金属的可锻性是衡量材料压力加工难易程度的指标，它取决于金属的物理特性、化学成分、组织结构以及加工条件，如变形温度、变形速度和应力状态。材料的塑性高、变形抗力小，其可锻性就越好。 影响金属可锻性的因素多种多样，包括金属的本质，如其化学成分和组织结构。例如，纯金属通常比合金更容易锻造，因为它们的晶体结构更简单，缺陷少。此外，加工条件如变形温度和速度也至关重要。高温有利于原子移动，提高塑性变形的能力，而高速变形可能导致材料过早硬化。 在单晶体的塑性变形中，当外力超过屈服强度时，原子沿特定晶面产生滑移，形成塑性变形。对于多晶体，塑性变形是所有单晶粒滑移和转动的综合结果。在多晶体中，晶界上的滑移和转动也起着重要作用。 金属塑性变形基本理论是理解和优化金属压力加工工艺的基础，它涉及到材料的力学性能、微观结构和加工条件的相互作用。这些理论知识对金属制造、机械工程等领域具有深远的影响，有助于设计出更高效、经济且性能优良的金属制品。