【正文】 一般過(guò)程：調(diào)查原始情況→弄清質(zhì)量問(wèn)題→試驗(yàn)研究分析→提出解決措施；分析方法：低倍組織試驗(yàn)、金相試驗(yàn)及金屬變形金屬變形流動(dòng)分析試驗(yàn)。塑性變形應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系與加載歷史有關(guān)，可以通過(guò)單向拉伸時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變曲線和不同加載路線的盈利與應(yīng)變圖來(lái)說(shuō)明3)比例加載：外載荷的各分量按比例增加，即單調(diào)遞增，中途不卸載的加載方式，滿足Tiζ達(dá)到某一定值時(shí)，該點(diǎn)就進(jìn)入塑性狀態(tài)。2)2=對(duì)各向同性的理想塑性材料，則屈服表面是連續(xù)的，屈服表面不隨塑性流動(dòng)而變化。=0，ε1 =.ε30，故此時(shí)應(yīng)變偏張量即為應(yīng)變張量 ？其原因何在？塑性變形時(shí)應(yīng)變偏張量就是應(yīng)變張量，這是根據(jù)體積不變假設(shè)得到的，即εm應(yīng)變有極值，稱為主切應(yīng)變；9)最大切應(yīng)變：三對(duì)主切應(yīng)變中，絕對(duì)值最大的成為最大切應(yīng)變；10)應(yīng)變張量不變量：11)主應(yīng)變簡(jiǎn)圖：用主應(yīng)變的個(gè)數(shù)和符號(hào)來(lái)表示應(yīng)變狀態(tài)的簡(jiǎn)圖；12)八面體應(yīng)變：如以三個(gè)應(yīng)變主軸為坐標(biāo)系的主應(yīng)變空間中，同樣可作出正八面體，八面體平面的法線方向線元的應(yīng)變稱為八面體應(yīng)變 13)應(yīng)變?cè)隽浚寒a(chǎn)生位移增量后，變形體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)就有相應(yīng)無(wú)限小的應(yīng)變?cè)隽浚胐εij1θyx=實(shí)例：軋制板、帶材，平面變形擠壓和拉拔等。？冷變形和熱變形時(shí)變形速度對(duì)塑性的影響有何不同？ 溫度效應(yīng)：由于塑性變形過(guò)程中產(chǎn)生的熱量使變形體溫度升高的現(xiàn)象。由于細(xì)晶粒金屬的變形不均勻性較小，由此引起的應(yīng)力集中必然也較小，內(nèi)應(yīng)力分布較均勻，因而金屬在斷裂前可承受的塑性變形量就越大。合金元素的影響：①形成固溶體；②形成硬而脆的碳化物；…… 、細(xì)晶與粗晶組織、鍛造組織與鑄造組織對(duì)金屬塑性的影響。如氮在α鐵中的溶解度在高溫和低溫時(shí)相 差很大，當(dāng)含氮量較高的鋼從高溫快速冷卻到低溫時(shí)，α鐵被過(guò)飽和，隨后在室溫或稍高溫度下，氮逐漸以3C),大大降低塑性；②磷：一般來(lái)說(shuō)，磷是鋼中的有害雜質(zhì)，它在鐵中有相當(dāng)大的溶解度，使鋼的強(qiáng)度、硬度提高，而塑性、韌性降低，在冷變形時(shí)影響更為嚴(yán)重，此稱為冷脆性。？什么是塑性指標(biāo)？為什么說(shuō)塑性指標(biāo)只具有相對(duì)意義? 塑性是指金屬在外力作用下，能穩(wěn)定地發(fā)生永久變形而不破壞其完整性的能力，它是金屬的一種重要的加工性能?！保哂辛骶€的組織就稱為“纖維組織”。當(dāng)溶質(zhì)原子固溶于金屬基體中時(shí)，會(huì)嚴(yán)重阻礙晶界的遷移、從而減慢動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的德速率。②在低層錯(cuò)能的金屬熱變形過(guò)程中，動(dòng)態(tài)回復(fù)雖然不充分，但也隨時(shí)在進(jìn)行，畸變能也隨時(shí)在釋放，因而只有當(dāng)變形程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于靜態(tài)回復(fù)所需要的臨界變形程度時(shí)，畸變能差才能積累到再結(jié)晶所需的水平，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶才能啟動(dòng)，否則也只能發(fā)生動(dòng)態(tài)回復(fù)。加工硬化對(duì)塑性加工生產(chǎn)的利弊：有利的一面：可作為一種強(qiáng)化金屬的手段，一些不能用熱處理方法強(qiáng)化的金屬材料，可應(yīng)用加工硬化的方法來(lái)強(qiáng)化，以提高金屬的承載能力。n越大，應(yīng)力場(chǎng)就越強(qiáng)，滑移就越容易從一個(gè)晶粒轉(zhuǎn)移到另一個(gè)晶粒。5）多晶體的變形抗力比單晶體大，變形更不均勻。二次加工：①自由鍛是在鍛錘或水壓機(jī)上，利用簡(jiǎn)單的工具將金屬錠料或坯料鍛成所需的形 狀和尺寸的加工方法。Ⅰ.按成型特點(diǎn)可分為塊料成形(也稱體積成形)和板料成型兩大類 1）塊料成型是在塑性成形過(guò)程中靠體積轉(zhuǎn)移和分配來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于沖頭表面及模壁表面光滑，故變形體的上限功率僅為各速度間隔面上消耗的剪切功率，如下式所示：又沖頭的功率可表示為：故得：7．一理想剛塑性體在平砧頭間鐓粗到某一瞬間，條料的截面尺寸為2a2a，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，較2a足夠大，可以認(rèn)為是平面變形。由(1)式得：（2）采用絕對(duì)值表達(dá)的簡(jiǎn)化屈服方程如下：（3）從而（4）將（2）（3）（4）式聯(lián)立求解，得：（5）在邊界上，由（3）式，知，代入（5）式得：最后得：（6）從而，單位流動(dòng)壓力：（7）3．圖3所示的圓柱體鐓粗，其半徑為re，高度為h，圓柱體受軸向壓應(yīng)力sZ，而鐓粗變形接觸表面上的摩擦力t＝（Ｓ為流動(dòng)應(yīng)力），sze為鍛件外端（r=re）處的垂直應(yīng)力。8．簡(jiǎn)述金屬塑性加工的主要優(yōu)點(diǎn)?答：（1）結(jié)構(gòu)致密，組織改善，性能提高。（2）影響摩擦系數(shù)的主要因素：答：1）金屬種類和化學(xué)成分；2）工具材料及其表面狀態(tài)；3）接觸面上的單位壓力；4）變形溫度；5）變形速度；6）潤(rùn)滑劑4．簡(jiǎn)述在塑性加工中影響金屬材料變形抗力的主要因素有哪些？答：（1）材料（化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)）；（2）變形程度；（3）變形溫度；（4）變形速度；（5）應(yīng)力狀態(tài)；（6）接觸界面（接觸摩擦）5．為什么說(shuō)在速度間斷面上只有切向速度間斷，而法向速度必須連續(xù)？答：現(xiàn)設(shè)變形體被速度間斷面SD分成①和②兩個(gè)區(qū)域；在微段dSD上的速度間斷情況如下圖所示。4．何謂最小阻力定律？答：變形過(guò)程中，物體質(zhì)點(diǎn)將向著阻力最小的方向移動(dòng)，即做最少的功，走最短的路。（）14．靜水壓力的增加，有助于提高材料的塑性。（√）6．塑性是材料所具有的一種本質(zhì)屬性。Ａ、拉應(yīng)力；　　　　　　?。隆簯?yīng)力；　　　?。谩⒗瓚?yīng)力與壓應(yīng)力；8．平面應(yīng)變時(shí)，其平均正應(yīng)力sｍ　　B　　中間主應(yīng)力s２。21．彈性變形機(jī)理原子間距的變化；塑性變形機(jī)理位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)為主。13．韌性金屬材料屈服時(shí)，密席斯（Mises）準(zhǔn)則較符合實(shí)際的。主應(yīng)力__的指向稱為第一主方向，由第一主方向順時(shí)針轉(zhuǎn)所得滑移線即為線。(10分)多晶體的塑性變形有哪些方式？ 答；多晶體的塑性變形有晶內(nèi)變形和晶間變形兩種。d h P 南昌大學(xué) 科技學(xué)院2009～2010學(xué)年第一學(xué)期期末考試 《塑性成形原理》試卷B答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) (每空2 分，共 20 分)；體心立方；密排六方。：當(dāng)物體內(nèi)一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)的 達(dá)到一定值時(shí)，材料就屈服。Z 由 X Y 答案：因此,該點(diǎn)處于彈性狀態(tài)。答：鑄造合金凝固過(guò)程中，由于液態(tài)收縮和凝固收縮的產(chǎn)生，往往在鑄件最后凝固的部位出現(xiàn)孔洞，稱為縮孔。（X）。Ａ、理想塑性材料；Ｂ、理想彈性材料；Ｃ、硬化材料；。6．液態(tài)金屬凝固時(shí)由熱擴(kuò)散引起的過(guò)冷稱為 熱過(guò)冷。{提示：σ315σ2+60σ54=0可分解為：（σ9）（σ26σ+6）=0）}。偏析 答：鑄件凝固后，從微觀晶粒內(nèi)部到宏觀上各部位，化學(xué)成分都是不均勻的，這種現(xiàn)象稱為偏析。（），有助于提高材料的塑性。（）實(shí)際液態(tài)金屬（合金）凝固過(guò)程中的形核方式多為異質(zhì)形核。2平面應(yīng)變時(shí)，其平均正應(yīng)力sｍ等于中間主應(yīng)力s２。鑄件凝固過(guò)程中采用 振動(dòng)、攪拌 和 旋轉(zhuǎn)鑄型 等物理方法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)結(jié)晶，可以有效地細(xì)化晶粒組織。（）三、名詞解釋（每題4分，共 8 分）得分 評(píng)卷人 定向凝固原則 偏析 四、簡(jiǎn)答題（每題8分，共 16 分）得分 評(píng)卷人 什么是縮孔和縮松？請(qǐng)分別簡(jiǎn)述這兩種鑄造缺陷產(chǎn)生的條件和基本原因？ 。（）11．變形速度對(duì)摩擦系數(shù)沒(méi)有影響。（）穩(wěn)定溫度場(chǎng)通常是指溫度不變的溫度場(chǎng)。1應(yīng)力狀態(tài)中的　應(yīng)力，能充分發(fā)揮材料的塑性。液態(tài)金屬（合金）凝固的驅(qū)動(dòng)力由 提供，而凝固時(shí)的形核方式有 和 兩種。當(dāng)固相中無(wú)Cu擴(kuò)散，液相中Cu有擴(kuò)散而無(wú)對(duì)流，達(dá)到穩(wěn)定凝固時(shí)，求：（8分）①該合金的熔點(diǎn)；②固液界面的Cs* 和CL* 和界面溫度Ti（忽略動(dòng)力學(xué)過(guò)冷△Tk）；③共晶體所占比例；④畫(huà)出沿棒長(zhǎng)度方向Cu的分布曲線。(x)，一般地，則其內(nèi)部各點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)不同。(√)11．米塞斯屈服準(zhǔn)則可用主應(yīng)力偏量表達(dá)為。(√)2．低合金高強(qiáng)度鋼焊接時(shí)，通常的焊接工藝為：采取預(yù)熱、后熱處理，大的線能量。14．多晶體塑性變形時(shí)，除了晶內(nèi)的滑移和產(chǎn)生，還包括晶界的 滑動(dòng) 和 轉(zhuǎn)動(dòng)。6．鑄造合金從澆注溫度冷卻到室溫一般要經(jīng)歷 液態(tài)收縮、固態(tài)收縮 和 凝固收縮 三個(gè)收縮階段。2鑄件冷裂和熱裂的影響因素有哪些，如何防止其發(fā)生？鑄件冷裂的影響因素：（1）大型復(fù)雜鑄件由于冷卻不均勻，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，鑄造應(yīng)力大而易產(chǎn)生冷裂（2）鑄件冷裂傾向與材料的塑性和韌性有密切關(guān)系附:冷裂是鑄件處于彈性狀態(tài)、鑄造應(yīng)力超過(guò)材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生的裂紋。微觀偏析（1）晶內(nèi)偏析：在一個(gè)晶粒內(nèi)出現(xiàn)的成分不均勻現(xiàn)象，常產(chǎn)生于有一定結(jié)晶溫度范圍、能夠形成固溶體的合金中。（2）控制澆注條件：a、采用較低的澆注溫度；b、采用合適的澆注（3）鑄型性質(zhì)和鑄件結(jié)構(gòu)：a、采用金屬型鑄造；b、減小液態(tài)金屬與鑄型表面的潤(rùn)濕角；c、提高鑄型表面粗糙度。通過(guò)在液相中造成很大的微區(qū)富集而造成結(jié)晶相通過(guò)非均質(zhì)形核而提前彌散析出的生核劑。1鑄件典型宏觀凝固組織是由哪幾部分構(gòu)成的，它們的形成機(jī)理如何？鑄件的典型凝固組織為：表面細(xì)等軸晶區(qū)、中間柱狀晶區(qū)、內(nèi)部等軸晶區(qū)。③畫(huà)出沿試棒長(zhǎng)度方向Cu的分布曲線，并標(biāo)明各特征值。1何謂凝固過(guò)程的溶質(zhì)再分配？它受哪些因素的影響？溶質(zhì)再分配：合金凝固時(shí)液相內(nèi)的溶質(zhì)一部分進(jìn)入固相，另一部分進(jìn)入液相，溶質(zhì)傳輸使溶質(zhì)在固－液界面兩側(cè)的固相和液相中進(jìn)行再分配。 178。10=根據(jù)Stokes公式計(jì)算鋼液中非金屬夾雜物MnO的上浮速度，已知鋼液溫度為1500℃，h=s/m,r液=7500kg/m,rMnO=5400kg/m, MnO呈球形，其半徑r=。2180。液態(tài)金屬的充型能力首先取決于其金屬本身的流動(dòng)能力，同時(shí)又與鑄件結(jié)構(gòu)、澆注條件及鑄型等條件有關(guān)，是各種因素的綜合反映。例如Al和AlSi合金相比較，AlSi合金中由于成分起伏Al與Si的濃度也是出于不斷變化中的。液態(tài)金屬表面張力和界面張力有何不同？表面張力和附加壓力有何關(guān)系？答：液體金屬的表面張力是質(zhì)點(diǎn)（分子、原子）間作用力不平衡引起的。提高金屬的充型能力措施：（1）金屬性質(zhì)方面：改善合金成分；結(jié)晶潛熱L要大；比熱、密度大，導(dǎo)熱率??；粘度、表面張力小。102=6180。2r(r液rMnO)g9h2333V==2180。r均*****2**10*（1453＋273）＝(2σLC/L)*(Tm/△T)＝cm＝*10－9m1870**－5△G均＝16316πσLC*Tm/（L*△T）－5432322(*10*10）*（1453＋273）＝π*＝*10－17J 1870362(*10)*、什么樣的界面才能成為異質(zhì)結(jié)晶核心的基底？從理論上來(lái)說(shuō)，如果界面與金屬液是潤(rùn)濕得，則這樣的界面就可以成為異質(zhì)形核的基底，否則就不行。影響溶質(zhì)再分配的因素有熱力學(xué)條件和動(dòng)力學(xué)條件。%33%（1）溶質(zhì)分配系數(shù) k0＝=== 當(dāng)fs＝10％時(shí)，有－1Cs＝k0C0(1－fs)*k0－1＝*1％*（1－10％）＝％CL*＝C0fLk0－1＝CSk0*＝＝％（2）設(shè)共晶體所占的比例為fL，則CL＝C0fLk－1＝CE 0*則fL＝（CEC01k0－1＝（）33%%1)－1＝(3)沿試棒的長(zhǎng)度方向Cu的分布曲線圖如下：1何謂熱過(guò)冷和成分過(guò)冷？成分過(guò)冷的本質(zhì)是什么？金屬凝固時(shí)，完全由熱擴(kuò)散控制，這樣的過(guò)冷稱為熱過(guò)冷； ：由于固液界面前方溶質(zhì)富集而引起溶質(zhì)再分配，界面處溶質(zhì)含量最高，離界面越遠(yuǎn)，溶質(zhì)含量越低。表面細(xì)等軸晶的形成機(jī)理：非均質(zhì)形核和大量游離晶粒提供了表面細(xì)等軸晶區(qū)的晶核，型壁附近產(chǎn)生較大過(guò)冷而大量生核，這些晶核迅速長(zhǎng)大并且互相接觸，從而形成無(wú)方向性的表面細(xì)等軸晶區(qū)。含強(qiáng)成份過(guò)冷的生核劑 作用條件和機(jī)理：1類：這種生核劑通常是與欲細(xì)化相具有界面共格對(duì)應(yīng)的高熔點(diǎn)物質(zhì)或同類金屬、非金屬碎粒，他們與欲細(xì)化相間具有較小的界面能，潤(rùn)濕角小，直接作為襯底促進(jìn)自發(fā)形核。（4）動(dòng)態(tài)下結(jié)晶細(xì)化等軸晶：振動(dòng)、攪拌、鑄型旋轉(zhuǎn)等方法。（2）晶界偏析：溶質(zhì)元素和非金屬夾雜物富集與晶界，使晶界和晶內(nèi)的化學(xué)成分出現(xiàn)差異。冷裂的預(yù)防與消除：（1）、鑄造應(yīng)力的防止與消除：使鑄件冷卻均勻，減小各部分的溫差，改善鑄型及型芯退讓性，減小鑄件收縮時(shí)的阻力。7．焊縫中的宏觀偏析可分為 層狀偏析 和 區(qū)域偏析。．單位面積上的內(nèi)力稱為 應(yīng)力。(x)3．電弧電壓增加，焊縫含氮量增加；焊接電流增加，焊縫含氮量減少。(x)12．應(yīng)力為零（如）方向上的應(yīng)變恒等于另兩個(gè)方向的應(yīng)變之和一半，即。（√），其σm為零。3．應(yīng)力張量為MPa ① 作出其應(yīng)力莫爾圓（1分），標(biāo)出x面、y面、z面。鑄件凝固過(guò)程中采用 、和 等物理方法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)結(jié)晶，可以有效地細(xì)化晶粒組織。1平面應(yīng)變時(shí)，其平均正應(yīng)力sｍ中間主應(yīng)力s２。（）實(shí)際液態(tài)金屬（合金）凝固過(guò)程中的形核方式多為異質(zhì)形核。（），有助于提高材料的塑性。五、計(jì)算題(每題14分，共28分)得分 評(píng)卷人 4 2 3 2 6 1 3 1 5 ，其屈服應(yīng)力為100N/mm2，某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)為 = 求其主應(yīng)力，并將其各應(yīng)力分量畫(huà)在如圖所示的應(yīng)力單元圖中，并判斷該點(diǎn)處于什么狀態(tài)（彈性/塑性）。孕育和變質(zhì)處理是控制金屬（合金）鑄態(tài)組織的主要方法，兩者的主要區(qū)別在于孕育主要影響 生核過(guò)程，而變質(zhì)則主要改變 晶體的生長(zhǎng)過(guò)程。2鋼材中磷使鋼的強(qiáng)度、硬度提高，塑性、韌性 降低。（√）壁厚不均勻的鑄件在凝固過(guò)程中，薄壁部位較厚壁部位易出現(xiàn)裂紋。（√）。四、簡(jiǎn)答題（每題8分，共 16 分）得分 評(píng)卷人 什么是縮孔和縮松？請(qǐng)分別簡(jiǎn)述這兩種鑄造缺陷產(chǎn)生的條件和基本原因？ 答：鑄造合金在凝固過(guò)程中，由于液態(tài)收縮和凝固收縮的產(chǎn)生，往往在鑄件最后凝固的部位出現(xiàn)孔洞，稱為縮孔；其中尺寸細(xì)小而且分散的孔洞稱為分散性縮孔，簡(jiǎn)稱縮松。Z X Y 答案：因此,該點(diǎn)處于彈性狀態(tài)。7．鑄件宏觀凝固組織一般包括 表層細(xì)晶粒區(qū)、中間柱狀晶區(qū) 和 內(nèi)部等軸晶區(qū) 三個(gè)不同形態(tài)的晶區(qū)。Ａ、解析法；Ｂ、主應(yīng)力法；Ｃ、滑移線法；，Ａ準(zhǔn)則較符合實(shí)際的。（X），對(duì)于超塑性金屬m =0.）、變形溫度和組織結(jié)構(gòu)。其中尺寸細(xì)小而且分散的孔洞稱為縮松。，假設(shè)一定長(zhǎng)度的厚壁筒，內(nèi)徑為d，外徑為D，筒內(nèi)受均勻內(nèi)壓力 p，證明該厚壁筒進(jìn)入塑性狀態(tài)時(shí)極限應(yīng)力。密席斯屈服條件可表述為：當(dāng) 達(dá)到一定值時(shí)，材料就