金屬材料性能與塑性變形(已修改)
2025-05-14 06:00 本頁面
【正文】 1 第 二 章 金屬材料的塑性變形與性能 2 材料的性能是零件設(shè)計中選材的依據(jù)，也是技術(shù)工人在加工維修過程中合理選擇材料以及加工方法的重要依據(jù)。 材料的性能包括： 力學(xué)性能 （ 強度、塑性、硬度、沖擊 韌性和斷裂 韌性 等 ） 工藝性能 （ 鑄造、鍛壓、焊接、切削加工和熱處理等 ） 3 167。 a） 變形 零件在外力作用下形狀和尺寸所發(fā)生的變化。 （包括： 彈性變形 和 塑性變形 ） b） 斷裂 零件在外力作用下發(fā)生開裂或折斷的現(xiàn)象。 c） 磨損 因摩擦使得零件形狀、尺寸和表面質(zhì)量發(fā)生變化的現(xiàn)象。 4 1）軋制 （板材、線材、棒材、型材、管材） 板材軋制 5 2）擠壓 （低碳鋼、有色金屬等型材） 6 3）拉拔 （碳鋼、有色金屬等線材、型材、管材） 線材拉拔 管材拉拔 7 4）鍛壓 （碳鋼、合金鋼、特種鋼坯料） 自由鍛 模鍛 8 5）冷沖壓 （低碳鋼、合金鋼板材） 9 一、塑性變形的 基本概念 （ 1）定義 金屬材料在加工及使用過程中所受的外力。 （ 2）類型 根據(jù)載荷作用性質(zhì)不同： a）靜載荷 —沒有變化； b）動載荷 —瞬間變化； c）交變載荷 —不斷變化。 10 根據(jù) 載荷作用性質(zhì)不同： a） 拉深 載荷 拉力 b） 壓縮 載荷 —壓力 c） 彎曲 載荷 彎力 d） 剪切 載荷 剪切 力 e） 扭轉(zhuǎn) 載荷 扭轉(zhuǎn) 力 11 （ 1）定義 工件或材料在受到外部載荷作用時，為使其不變形，在材料內(nèi)部產(chǎn)生的一種與外力相對抗的力。 （ 2）大小 內(nèi)力 大小與 外力 相等。 （ 3）注意 內(nèi)力和外力不同于作用力和反作用力。 12 （ 1）定義 單位面積上所受到的力。 （ 2）計算公式 σ= F/ S（ MPa/mm2 ） 式 中 ： σ——應(yīng)力； F ——外力； S ——橫截面面積。 13 二、金屬的變形 金屬在 外力 作用下的變形三階段： 彈性 變形 彈 塑性 變形 斷裂。 彈性變形 ： 金屬彈性變形后其組織和性能 不發(fā)生變化 。 塑性變形： 金屬經(jīng)塑性變形后其組織和性能 將發(fā)生變化 。 金屬在 外力 作用下，發(fā)生塑性變形是由于晶體內(nèi)部 缺陷 —位 錯 運動的結(jié)果，宏觀表現(xiàn)為外形和尺寸變化。 14 1） 晶粒位向的影響 由于 多晶體 中各個晶粒的位向不同，在 外力 作用下， 將產(chǎn)生有利和不利的不均勻的變形，導(dǎo)致 內(nèi)應(yīng) 力 的產(chǎn)生 。 2） 晶界的作用 晶界 阻礙位 錯 運動 ，使金屬的 塑性變形阻力增大。 3） 晶粒大小的影響 單位體積內(nèi) 金屬晶粒越細(xì)小，晶界越多，金屬越難進行 塑性變形 ， 獲得 細(xì)晶 強化。 是 金屬材料 獲得 強韌化 的重要手段 。 15 三、金屬材料的冷塑性變形與加工 硬化 外部： 晶粒形狀發(fā)生變化 ——沿著變形方向被壓扁或拉長； 內(nèi)部 : 晶粒內(nèi)部 位 錯密度增加， 晶 格畸變加?。? 性能 : 金屬 強度和硬度提高，塑性和韌性下降。 這種現(xiàn)象 —— 稱為“ 形變 強 化 ”或“ 加工 硬化 ”。 16 硬化的應(yīng)用 對于不能通過熱處理強 化的金屬是一種重要的 強 化手段，可提高材料 抗突然超載的能力 。 意義： 1）是一種材料強化手段 —形變強化 ； 2）有利于塑性變形均勻進行； 3）有利于金屬構(gòu)件的工作安全性。 17 硬化的不利 1）影響材料力學(xué)性能 不利： 使得再變形困難； 使得金屬的切削加工，沖壓加工帶來困難。 解決辦法： 在冷加工之間進行中間熱處理 ——再結(jié)晶 退火。 2）影響材料物理性能和化學(xué)性能 不利： 電阻增加， 導(dǎo)電、導(dǎo)磁性 下降； 化學(xué)活性增大；耐腐蝕性下降。 解決辦法： 去應(yīng)力 退火 。 18 167。 ： 金屬材料在承受外力（靜、沖擊、交變）作用下 ， 沒有超過許可變形或不破壞的能力 ——稱作 金屬的力學(xué)性能。 主要 包括： 強度、塑性、硬度、沖擊 韌性、疲勞 強度。 力學(xué)性能指標(biāo) 是選擇、使用金屬材料的重要 依據(jù) 。 19 一、 強度 1） 定義 金屬在靜 載荷作用下 抵抗永久變形和斷裂的能力。 2） 分類 根據(jù)載荷作用方式不同： a）抗拉 強度 ——主要的常用強度指標(biāo)； b）抗壓 強度； c）抗剪 強度； d）抗扭 強度； e）抗彎 強度。 20 形狀：根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) （ GB/T228——2022） 有：圓形、矩形、六方形。 21 伸長曲線 （ F ~ΔL） 表示： 拉 力與 伸長量 之間的關(guān)系 曲線。 拉伸過程： 彈性 變形階段 屈服 階段
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