【正文】 較小(%~%)時(shí)，對(duì)鋼的塑性無(wú)明顯的影響；但隨著氮化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，鋼的塑性降降低，導(dǎo)致鋼變脆。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Fe4N形式析出，使鋼的塑性、韌性大為降低，這種現(xiàn)象稱為時(shí)效脆性。若在300℃左右加工時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)所謂“蘭脆”現(xiàn)象。⑤氫：氫脆和白點(diǎn)。⑥氧：形成氧化物，還會(huì)和其他夾雜物(如FeS)易熔共晶體(FeSFeO，熔點(diǎn)為910℃)分布于晶界處，造成鋼的熱脆性。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。①相組成的影響：?jiǎn)蜗嘟M織(純金屬或固溶體)比多相組織塑性好。多相組織由于各相性能不同，變形難易程度不同，導(dǎo)致變形和內(nèi)應(yīng)力的不均勻分布，因而塑性降低。如碳鋼在高溫時(shí)為奧氏體單相組織，故塑性好，而在800℃左右時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體和鐵素體兩相組織，塑性就明顯下降。另外多相組織中的脆性相也會(huì)使其塑性大為降低。②晶粒度的影響：晶粒越細(xì)小，金屬的塑性也越好。因?yàn)樵谝欢ǖ捏w積內(nèi)，細(xì)晶粒金屬的晶粒數(shù)目比粗晶粒金屬的多，因而塑性變形時(shí)位向有利的晶粒也較多，變形能較均勻地分散到各個(gè)晶粒上；又從每個(gè)晶粒的應(yīng)力分布來(lái)看，細(xì)晶粒時(shí)晶界的影響局域相對(duì)加大，使得晶粒心部的應(yīng)變與晶界處的應(yīng)變差異減小。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。③鍛造組織要比鑄造組織的塑性好。鑄造組織由于具有粗大的柱狀晶和偏析、夾雜、氣泡、疏松等缺陷，故使金屬塑性降低。而通過(guò)適當(dāng)?shù)腻懺旌?，?huì)打碎粗大的柱狀晶粒獲得細(xì)晶組織，使得金屬的塑性提高。？ 就大多數(shù)金屬而言，其總體趨勢(shì)是：隨著溫度的升高，塑性增加，但是這種增加并不是簡(jiǎn)單的線性上升；在加熱過(guò)程中的某些溫度區(qū)間，往往由于相態(tài)或晶粒邊界狀態(tài)的變化而出現(xiàn)脆性區(qū)，使金屬的塑性降低。在一般情況下，溫度由絕對(duì)零度上升到熔點(diǎn)時(shí)，可能出現(xiàn)幾個(gè)脆性區(qū)，包括低溫的、中溫的和高溫的脆性區(qū)。下圖是以碳鋼為例：區(qū)域Ⅰ，塑性極低—可能是由與原子熱振動(dòng)能力極低所致，也可能與晶界組成物脆化有關(guān)；區(qū)域Ⅱ，稱為藍(lán)脆區(qū)(斷口呈藍(lán)色)，一般認(rèn)為是氮化物、氧化物以沉淀形式在晶界、滑移面上析出 所致，類似于時(shí)效硬化。區(qū)域Ⅲ，這和珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，形成鐵素體和奧氏體兩相共存有關(guān)，也可能還與晶界上出現(xiàn)FeSFeO低熔共晶有關(guān)，為熱脆區(qū)。？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。(熱效應(yīng)：塑性變形時(shí)金屬所吸收的能量，絕大部分都轉(zhuǎn)化成熱能的現(xiàn)象)一般來(lái)說(shuō)，冷變形時(shí)，隨著應(yīng)變速率的增加，開(kāi)始時(shí)塑性略有下降，以后由于溫度效應(yīng)的增強(qiáng)，塑性會(huì)有較大的回升；而熱變形時(shí)，隨著應(yīng)變速率的增加，開(kāi)始時(shí)塑性通常會(huì)有較顯著的降低，以后由于溫度效應(yīng)的增強(qiáng)，而使塑性有所回升，但若此時(shí)溫度效應(yīng)過(guò)大，已知實(shí)際變形溫度有塑性區(qū)進(jìn)入高溫脆區(qū)，則金屬的塑性又急速下降。： ①?gòu)埩浚河扇舾蓚€(gè)當(dāng)坐標(biāo)系改變時(shí)滿足轉(zhuǎn)換關(guān)系的分量所組成的集合稱為張量；②應(yīng)力張量：表示點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)的九個(gè)分量構(gòu)成一個(gè)二階張量，稱為應(yīng)力張量；.ζηxyxz ③應(yīng)力張量不變量：已知一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài) ④主應(yīng)力：在某一斜微分面上的全應(yīng)力S和正應(yīng)力ζ重合，而切應(yīng)力η=0，這種切應(yīng)力為零的微分面稱為主平面，主平面上的正應(yīng)力叫做主應(yīng)力；⑤主切應(yīng)力：切應(yīng)力達(dá)到極值的平面稱為主切應(yīng)力平面，其面上作用的切應(yīng)力稱為主切應(yīng)力 ⑥最大切應(yīng)力：三個(gè)主切應(yīng)力中絕對(duì)值最大的一個(gè)，也就是一點(diǎn)所有方位切面上切應(yīng)力最大的，叫做最大切應(yīng)力ηmax ⑦主應(yīng)力簡(jiǎn)圖：只用主應(yīng)力的個(gè)數(shù)及符號(hào)來(lái)描述一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)的簡(jiǎn)圖稱為主應(yīng)力圖：⑧八面體應(yīng)力：在主軸坐標(biāo)系空間八個(gè)象限中的等傾微分面構(gòu)成一個(gè)正八面體，正八面體的每個(gè)平面稱為八面體平面，八面體平面上的應(yīng)力稱為八面體應(yīng)力；⑨等效應(yīng)力：取八面體切應(yīng)力絕對(duì)值的3倍所得之參量稱為等效應(yīng)力 ⑩平面應(yīng)力狀態(tài)：變形體內(nèi)與某方向垂直的平面上無(wú)應(yīng)力存在，并所有應(yīng)力分量與該方向軸無(wú)關(guān)，則這種應(yīng)力狀態(tài)即為平面應(yīng)力狀。實(shí)例：薄壁扭轉(zhuǎn)、薄壁容器承受內(nèi)壓、板料成型的一些工序等，由于厚度方向應(yīng)力相對(duì)很小而可以忽略，一般作平面應(yīng)力狀態(tài)來(lái)處理 11)平面應(yīng)變狀態(tài)：如果物體內(nèi)所有質(zhì)點(diǎn)在同一坐標(biāo)平面內(nèi)發(fā)生變形，而在該平面的法線方向沒(méi)有變形，這種變形稱為平面變形，對(duì)應(yīng)的應(yīng)力狀態(tài)為平面應(yīng)變狀態(tài)。實(shí)例：軋制板、帶材，平面變形擠壓和拉拔等。12)軸對(duì)稱應(yīng)力狀態(tài)：當(dāng)旋轉(zhuǎn)體承受的外力為對(duì)稱于旋轉(zhuǎn)軸的分布力而且沒(méi)有軸向力時(shí)，則物體內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)就處于軸對(duì)稱應(yīng)力狀態(tài)。實(shí)例：圓柱體平砧均勻鐓粗、錐孔模均勻擠壓和拉拔(有徑向正應(yīng)力等于周向正應(yīng)力)。？ ①存在張量不變量②張量可以疊加和分解③張量可分對(duì)稱張量和非對(duì)稱張量④二階對(duì)稱張量存在三個(gè)主軸和三個(gè)主值 。應(yīng)力偏張量只能產(chǎn)生形狀變化，而不能使物體產(chǎn)生體積變化，材料的塑性變形是由應(yīng)力偏張量引起的；應(yīng)力球張量不能使物體產(chǎn)生形狀變化(塑性變形)，而只能使物體產(chǎn)生體積變化。 1)位移：變形體內(nèi)任一點(diǎn)變形前后的直線距離稱為位移；2)位移分量：位移是一個(gè)矢量，在坐標(biāo)系中，一點(diǎn)的位移矢量在三個(gè)坐標(biāo)軸上的投影稱為改點(diǎn)的位移分量，一般用u、v、w或角標(biāo)符號(hào)ui來(lái)表示；3)相對(duì)線應(yīng)變：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度上的線變形，只考慮最終變形；4)工程切應(yīng)變：將單位長(zhǎng)度上的偏移量或兩棱邊所夾直角的變化量稱為相對(duì)切應(yīng)變，也稱工程切應(yīng)變，即δrt=tanθxy=θxy=αyx+αxy(直角∠CPA減小時(shí)，θxy取正號(hào)，增大時(shí)取負(fù)號(hào))；5)切應(yīng)變：定義γyx=γxy=1θyx為切應(yīng)變；6)對(duì)數(shù)應(yīng)變：塑性變形過(guò)程中，在應(yīng)變主軸方向保持不變的情況下應(yīng)變?cè)隽康目偤?，記為它反映了物體變形的實(shí)際情況，故稱為自然應(yīng)變或?qū)?shù)應(yīng)變；7)主應(yīng)變：過(guò)變形體內(nèi)一點(diǎn)存在有三個(gè)相互垂直的應(yīng)變方向(稱為應(yīng)變主軸)，該方向上線元沒(méi)有切應(yīng)變，只有線應(yīng)變，稱為主應(yīng)變，用εεε3表示。對(duì)于各向同性材料，可以認(rèn)為小應(yīng)變主方向與應(yīng)力方向重合；8)主切應(yīng)變：在與應(yīng)變主方向成177。45176。角的方向上存在三對(duì)各自相互垂直的線元，它們的切應(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?，用dεij來(lái)表示；14)應(yīng)變速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的應(yīng)變稱為應(yīng)變速率，俗稱變形速度，用εamp。表示，其單位為s1；15)位移速度：。應(yīng)變偏張量εij/表示變形單元體形狀的變化；應(yīng)變球張量δijεm表示變單元體體積的變化；塑性變形時(shí)，根據(jù)體積不變假設(shè)，即εm=0，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=0，應(yīng)變球張量不存在了。？ 三個(gè)主應(yīng)變中絕對(duì)值最大的主應(yīng)變，反映了該工序變形的特征，稱為特征應(yīng)變。如用主應(yīng)變簡(jiǎn)圖來(lái)表示應(yīng)變狀態(tài)，根據(jù)體積不變條件和特征應(yīng)變，則塑性變形只能有三種變形類型 ①壓縮類變形，特征應(yīng)變?yōu)樨?fù)應(yīng)變(即ε1＜0)另兩個(gè)應(yīng)變?yōu)檎龖?yīng)變，ε2+ε3=.ε1；②剪切類變形(平面變形)，一個(gè)應(yīng)變?yōu)榱?，其他兩個(gè)應(yīng)變大小相等，方向相反，ε2=0，ε1 =.ε3；③伸長(zhǎng)類變形，特征應(yīng)變?yōu)檎龖?yīng)變，另兩個(gè)應(yīng)變?yōu)樨?fù)應(yīng)變，ε1=.。？它與相對(duì)線應(yīng)變有何關(guān)系？ 對(duì)數(shù)應(yīng)變能真實(shí)地反映變形的積累過(guò)程，所以也稱真實(shí)應(yīng)變，簡(jiǎn)稱真應(yīng)變。它具有如下 特點(diǎn)：①對(duì)數(shù)應(yīng)變有可加性，而相對(duì)應(yīng)變?yōu)椴豢杉討?yīng)變；②對(duì)數(shù)應(yīng)變?yōu)榭杀葢?yīng)變，相對(duì)應(yīng)變?yōu)椴豢杀葢?yīng)變；③相對(duì)應(yīng)變不能表示變形的實(shí)際情況，而且變形程度愈大，誤差也愈大。對(duì)數(shù)應(yīng)變可以看做是由相對(duì)線應(yīng)變?nèi)?duì)數(shù)得到的。： Ⅰ屈服準(zhǔn)則：在一定的變形條件(變形溫度、變形速度等)下，只有當(dāng)各應(yīng)力分量之間符合一定關(guān)系時(shí)，質(zhì)點(diǎn)才開(kāi)始進(jìn)入塑性狀態(tài)，這種關(guān)系稱為屈服準(zhǔn)則，也稱塑性條件，它是描述受力物體中不同應(yīng)力狀態(tài)下的質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入塑性狀態(tài)并使塑性變形繼續(xù)進(jìn)行所必須遵守的力學(xué)條件；Ⅱ屈服表面：屈服準(zhǔn)則的數(shù)學(xué)表達(dá)式在主應(yīng)力空間中的幾何圖形是一個(gè)封閉的空間曲面稱為屈服表面。假如描述應(yīng)力狀態(tài)的點(diǎn)在屈表面上，此點(diǎn)開(kāi)始屈服。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。Ⅲ屈服軌跡：兩向應(yīng)力狀態(tài)下屈服準(zhǔn)則的表達(dá)式在主應(yīng)力坐標(biāo)平面上的集合圖形是封閉的曲線，稱為屈服軌跡，也即屈服表面與主應(yīng)力坐標(biāo)平面的交線。？如何表述？分別寫(xiě)出其數(shù)學(xué)表達(dá)式。常用的兩個(gè)屈服準(zhǔn)則是Tresca屈服準(zhǔn)則和Mises屈服準(zhǔn)則，數(shù)學(xué)表達(dá)式分別為maxmin Tresca屈服準(zhǔn)則：ηmax==C2式中，ζmax、ζmin帶數(shù)值最大、最小的主應(yīng)力；C與變形條件下的材料性質(zhì)有關(guān)而與應(yīng)力狀態(tài)無(wú)關(guān)的常數(shù)，它可通過(guò)單向均勻拉伸試驗(yàn)求的。Tresca屈服準(zhǔn)則可以表述為：在一定的變形條件下，當(dāng)受力體內(nèi)的一點(diǎn)的最大切應(yīng)力ηmax達(dá)到某一值時(shí)，該點(diǎn)就進(jìn)入塑性狀體。Mises屈服準(zhǔn)則：ζ=1(2)2+(ζ)2+()2=ζs2=1 ζ)()()()2(s2zx2yz2xy2xz2zy2yx6ζηηηζζζζζ=+++.+.+.所以Mises屈服準(zhǔn)則可以表述為：在一定的變形條件下，當(dāng)受力體內(nèi)一點(diǎn)的等效應(yīng)力ζ達(dá)到某一定值時(shí)，該點(diǎn)就進(jìn)入塑性狀態(tài)。？在什么狀態(tài)下兩個(gè)屈服準(zhǔn)則相同？什么狀態(tài)下差別最大？ Ⅰ共同點(diǎn)：①屈服準(zhǔn)則的表達(dá)式都和坐標(biāo)的選擇無(wú)關(guān)，等式左邊都是不變量的函數(shù)；②三個(gè)主應(yīng)力可以任意置換而不影響屈服，同時(shí)，認(rèn)為拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的作用是一樣的；③各表達(dá)式都和應(yīng)力球張量無(wú)關(guān)。不同點(diǎn)：①Tresca屈服準(zhǔn)則沒(méi)有考慮中間應(yīng)力的影響，三個(gè)主應(yīng)力的大小順序不知道時(shí)，使用不方便；而Mises屈服準(zhǔn)則則考慮了中間應(yīng)力的影響，使用方便。Ⅱ兩個(gè)屈服準(zhǔn)則相同的情況在屈服軌跡上兩個(gè)屈服準(zhǔn)則相交的點(diǎn)表示此時(shí)兩個(gè)屈服準(zhǔn)則相同，有六個(gè)點(diǎn)，四個(gè)單向應(yīng)力狀態(tài)，兩個(gè)軸對(duì)稱應(yīng)力狀態(tài)。Ⅲ兩個(gè)屈服準(zhǔn)則差別最大的情況:在屈服軌跡上連個(gè)屈服準(zhǔn)則對(duì)應(yīng)距離最遠(yuǎn)的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的情況，此時(shí)二者相差最大，也是六個(gè)點(diǎn)，四個(gè)平面應(yīng)力狀態(tài)(也可是平面應(yīng)變狀態(tài))，兩個(gè)純切應(yīng)力狀態(tài)，相差為%。： 1)增量理論：又稱流動(dòng)理論，是描述材料處于塑性狀態(tài)時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變?cè)隽炕驊?yīng)變速率之間關(guān)系的理論，它是針對(duì)加載過(guò)程中的每一瞬間的應(yīng)力狀態(tài)所確定的該瞬間的應(yīng)變?cè)隽?，這樣就撇開(kāi)了加載歷史的影響；2)全量理論：在一定條件下直接確定全量應(yīng)變的理論，也叫形變理論，它是要建立塑性變形全量應(yīng)變和應(yīng)力之間的關(guān)系。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Ti=CTi0；4)標(biāo)稱應(yīng)力：也稱名義應(yīng)力或條件應(yīng)力，是在拉伸機(jī)上拉伸力與原始橫斷面積的比值；5)真實(shí)應(yīng)力：也就是瞬時(shí)的流動(dòng)應(yīng)力，用單向均勻拉伸(或壓縮)是各加載瞬間的載荷P與該瞬間試樣的橫截面積A之比來(lái)表示；6)拉伸塑性失穩(wěn)：拉伸過(guò)程中發(fā)生縮頸的現(xiàn)象 7)硬化材料:考慮在塑性變形過(guò)程中因形狀變化而會(huì)發(fā)生加工硬化的材料；8)理想彈塑性材料：在塑性變形時(shí)，需考慮塑性變形之前的彈性變形，而不考慮硬化的材料，也即材料進(jìn)入塑性狀態(tài)后，應(yīng)力不在增加可連續(xù)產(chǎn)生塑性變形；9)理性剛塑性材料：在研究塑性變形時(shí)，既不考慮彈性變形，又不考慮變形過(guò)程中的加工硬化的材料；10)彈塑性硬化材料：在塑性變形時(shí)，既需要考慮塑性變形前的彈性變形，又要考慮加工硬化的材料；11)剛塑性硬化材料：在研究塑性變形時(shí)，不考慮塑性變形前的彈性變形，但需要考慮變形過(guò)程中的加工硬化的材料。？為什么說(shuō)塑性變形時(shí)應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系與加載歷史有關(guān)？ 在塑性變形時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變之間的關(guān)系有如下特點(diǎn)：①應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系時(shí)非線性的，因此，全量應(yīng)變主軸與應(yīng)力主軸不一定重合；②塑性變形時(shí)可以認(rèn)為體積不變，即應(yīng)變球張量為零，泊松比υ=；③對(duì)于應(yīng)變硬化材料，卸載后在重新加載時(shí)的屈服應(yīng)力就是卸載時(shí)的屈服應(yīng)力，比初始屈服應(yīng)力要高；④塑性變形時(shí)不可逆的，與應(yīng)變歷史有關(guān)，即應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系不在保持單值關(guān)系。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P120 ？為什么？ 全量理論適用在簡(jiǎn)單加載的條件下，因?yàn)樵诤?jiǎn)單加載下才有應(yīng)力主軸的方向固定不變，也就是應(yīng)變?cè)隽康闹鬏S是和應(yīng)力主軸是重合的，這種條件下對(duì)勞斯方程積分得到全量應(yīng)變和應(yīng)力之間的關(guān)系，就是全量理論。？為什么？在什么情況下這種積分才能成立？ 一般情況下是對(duì)應(yīng)變?cè)隽糠e分是不等于全量應(yīng)變的，因?yàn)橐话闱闆r下塑性變形時(shí)全量應(yīng)變主軸與與應(yīng)力主軸不一定重合。在滿足簡(jiǎn)單加載的的條件下，這種積分才成立。一般情況下很難做到比例加載，但滿足幾個(gè)條件可實(shí)現(xiàn)比例加載?？蓞⒖吹谌碌谖骞?jié)中全量理論的部分內(nèi)容。？ 對(duì)塑性成形件進(jìn)行質(zhì)量分析，是檢驗(yàn)成形件的質(zhì)量的一種手段，能夠?qū)Τ尚渭鞒鲚^為全面的評(píng)估，指明成形件能否使用和在使用過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題，可有效防止不必要的安全事故和經(jīng)濟(jì)損失。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)。①力學(xué)分析：能否產(chǎn)生裂紋，與應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)變積累、應(yīng)變速率及溫度等很多因素有關(guān)。其中應(yīng)力狀態(tài)主要反映力學(xué)的條件。