作业参考答案

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1、第章作业参照答案1. 什么是塑性成形?金属塑性成形的工艺特点有哪些?与液态成形工艺和机加工工艺相比有何优势？在外力作用下，运用金属材料塑性而使其发生不可恢复的永久变形并获得一定力学性能的加工措施称为塑性成形。工艺特点为组织、性能好，材料运用率高，尺寸精度高，生产率高、操作简朴、工人素质规定低，适于大批量生产，工作环境差等。与其她加工工艺相比，组织、性能好，材料运用率高，尺寸精度高,生产率高、操作简朴、工人素质规定低,适于大批量生产为其优势。2. 体积成形和板料成形工艺各有什么特点?体积成形：材料体积不变,只发生材料重新分派（材料转移)板料成形:平面应力状态塑性变形3. 塑性表征材料的什么能力？

2、衡量金属材料塑性的指标有哪些？相应的测试措施是什么?塑性指金属材料在外力作用下发生变形而不破坏其完整性的能力,表征金属对塑性变形的适应能力。塑性指标是以材料开始破坏时的塑性变形量来表达,常用的有拉伸实验的延伸率和断面收缩率,镦粗实验时表面浮现第一条裂缝的压缩限度，扭转实验时断裂前的扭转角度或圈数等。4. 影响金属塑性的因素有哪些？如何影响的?影响塑性的因素分为内因和外因(以钢为例)。内因：1. 化学成分：化学成分的影响很复杂,如碳固溶于铁时,形成具有良好塑性的铁素体和奥氏体，而超过铁的固溶能力后会形成渗碳体，减少钢材塑性；磷会提高铁的冷脆性;硫会形成硫化物及其共晶体，提高热脆性；氮会形成氮化物

3、，提高钢的脆性(如蓝脆）;氢会产生氢脆和白点,减少塑性；氧会形成氧化物减少塑性等。2. 合金元素：总的来看，合金元素加入会使得钢材的变形抗力增长，塑性减少。重要是通过固溶引起晶格畸变形成碳化物形成硫化物导致组织多相性增长晶粒长大倾向提高硬化倾向低熔点纯金属分布于晶界增长热脆性等3. 组织:单相好于多相(多相会导致变形和内应力分布不均)；细晶好于粗晶（细晶晶粒多,有助于滑移,晶粒内部和晶界处应变差别小）锻造组织由于具有粗大柱状晶和偏析、夹杂、气孔、缩松等缺陷，会减少塑性,故需要用先进的冶炼措施提高铸锭质量。外因：1. 变形温度：随着温度上升，塑性增长，但在某些温度区间由于有相变或晶粒边界变化会浮

4、现脆性区，使得塑性减少。2. 应变速率:应变速率提高对金属塑性有两方面影响，一方面,真应力提高,没有足够的时间进行答复或再结晶，因而软化过程不充足，这些都会使金属的塑性减少；另一方面,应变速率提高,温度效应增长，有助于塑性变形。应变速率对塑性的影响的一般趋势:先减少、后提高（温度效应先小、后明显)。具有脆性转变的金属，应变速率增长,温度效应作用而使金属由塑性进入脆性区或由脆性区进入塑性区。3. 应力应变状态的影响:应力状态不同,塑性行为大不相似，静水压力越大、塑性提高，因素：拉伸应力增进晶间变形,加速晶界破坏；压应力相反三向压应力有助于愈合变形中损伤三向压缩能克制缺陷的有害作用三向静水压力能抵

5、消变形不均匀引起附加拉应力；压缩应变有助于塑性的发挥,而拉伸应变则对塑性不利。因素与缺陷的变化有关:由于金属(特别是铸锭)中不可避免地存在着气孔、夹杂物等缺陷,这些缺陷在不同变形条件下发生变化而使其对其对塑性的危害性发生变化。其她因素：1. 不持续变形的影响：不持续热变形条件下使金属塑性提高:在分散变形时每次的变形量都较小，远低于塑性极限，应力也较小，不会引起金属的断裂。同步间歇时间内能进行软化过程，使金属的塑性在一定限度上得到恢复。2. 尺寸（体积)因素的影响:尺寸越大,塑性越低;但当变形体的尺寸(体积）达到某一临界值时,塑性将不再随体积的增大而减少。因素：尺寸越大，成分、组织越不均匀性、缺

6、陷含量越多;尚有尺寸增大、接触面积相对较小、摩擦引起的三向压缩应力状态弱、塑性减少5. 镁合金与铝合金相比，哪种合金塑性好？为什么？能否采用拉拔的措施加工镁合金？为什么？铝合金塑性好,由于镁是密排六方构造,铝是面心立方构造,铝的滑移系多于镁,因而塑性好。能，但要合理设计工艺,由于拉拔处在单向受拉状态,不利于发挥塑性，而镁合金塑性较低，因而容易浮现问题。最佳配合侧向挤压工艺。（参照:何淼，镁合金拉拔工艺及组织性能的研究 沈阳工业大学, .)(言之成理，有理有据即可)6. 加工硬化和软化的重要机制是什么?不同晶体构造和特性的金属硬化和软化行为与否相似?为什么？加工硬化是由于位错的交互作用产生的，塑

7、性变形使得位错密度增长,位错反映和互相交割加剧，产生固定割阶、位错缠结等障碍，位错难以越过这些障碍而被限制在一定范畴内运动，继续变形需要更大的外力,即加工硬化。软化则是由于随着变形量增长,位错急剧增长,应变能明显增大,当增大到一定限度时,可诱发多变化答复，使得应力得到松弛,此外，再结晶也是金属失强软化的因素之一。不相似,对于加工硬化，不同晶体构造的滑移系数目不同，滑移系多的金属滑移可以同步或交替在多种滑移面上进行,位错间的交错作用较强，加工硬化速率更大。对于软化来说,不同金属在相似条件下的应变能变化和多变化答复能力不同，软化行为也有差别。7. 温度升高一般使金属的塑性增长，重要因素是什么？但在

8、加热过程中会浮现脆性区，又是什么因素？以碳钢为例阐明产生脆性区的因素。温度升高重要可以增进答复和再结晶,尚有助于位错的重新调节,有助于位错合并和位错密度的减少,增进裂纹修复等。由于相态或晶粒边界状态的变化而浮现脆性区。结合书P84图-8，超低温区由于原子热振动能力低，产生脆性区;在00400,氮化物、氧化物以沉淀形式在晶界滑移面上析出,产生蓝脆区;在80，珠光体转变为奥氏体,形成铁素体于奥氏体两相共存区，同步FeS-eO低熔共晶体在晶界析出，形成热脆区；温度超过125后,由于发生过热、过烧（晶粒粗大化，晶界浮现氧化物和低熔点物质局部熔化,形成高温脆性区。8. 试结合生产实例阐明应力状态对金属塑

9、性的影响？举例合理即可，如拔长合金钢时采用V型砧，提供侧面压应力，避免裂纹的产生。9. 已知物体中某一点的应力张量为MPa，试将其分解为球形张量和应力偏量，并计算应力偏量的第二不变量和等效应力。,I2=-5500，=3(-I2)=5066406.210. 请写出抱负弹塑性变形体模型的体现式,理性弹塑性变形体模型一般用于体现什么材料的本构关系？分=E (s)s(s)一般可觉得金属材料为抱负弹塑性材料，而在慢速热变形时接近抱负塑性11. 流动准则的基本概念是什么？请写出刚塑性和弹塑性的流动准则的基本要点和相应的体现式。分流动准则是表达材料达到屈服后,塑性应变增量张量与应力张量之间的关系。刚塑性流动

10、准则为evy-Ms理论: 材料为抱负刚塑性材料，即弹性应变增量为零，塑性应变增量就是总应变增量; 材料服从Mss屈服准则,即: 塑性变形时体积不变，即： 应变增量主轴与应力主轴重叠，即应变偏量分量的增量与相应的应力偏量成正比，即:最后体现式弹塑性流动准则为Prad-us理论： 该理论与ey-ises理论的区别在于考虑了总应变增量中的弹性应变增量，即：最后体现式12. 热塑性变形和冷塑性变形对金属材料组织和性能的影响有何异同？冷塑性变形热塑性变形相似点组织：两者都会形成纤维组织(尽管有差别)性能：都会显示出各向异性不同点组织：晶粒形状变化趋势与宏观变形一致；会浮现织构；对高层错能金属也许浮现胞状

11、亚构造;微观缺陷增长,如位错密度增长性能:加工硬化多道成形也许会受到加工硬化的影响,需要退火；加工硬化强度提高、塑性减少;导电性减少;化学稳定性减少存在答复和再结晶过程组织：晶粒组织会得到改善；内部缺陷可以锻合；可以破碎非金属夹杂并在高温下的扩散溶解作用下使其均匀分布；纤维组织与冷变形下的有差别;改善偏析性能：组织得到改善,性能会得到提高;由于温度作用,加工硬化的能被软化消除,加工可以顺利进行13. 塑性变形分析的重要措施有哪些?各有什么特点?措施特点主应力法将应力平衡微分方程和屈服方程联立求解，但有所简化：把问题简化为平面问题或轴对称问题；根据金属流动趋向和所选用的坐标系,对变形体截取涉及接

12、触面在内的基元体或基元板块，切面上正应力假定为主应力,且均匀分布，将平衡微分方程简化为常微分方程;假定各坐标平面上作用的正应力为主应力。而忽视面上剪应力对材料屈服方程的影响，将屈服方程简化为线性方程。联立求解并运用应力边界条件拟定积分常数求得接触面上应力分布，进而求得变形力等。运算简朴,但无法分析变形体内部的应力分布滑移线场理论针对具体塑性加工过程，建立滑移线场，然后运用滑移线某些特性来求解，理论完整,计算精度高，严格来说仅合用于抱负刚塑性体的平面问题,但一定条件下可推广到平面应力和轴对称问题以及硬化材料上限法基于虚功原理和变分极值原理，已不用有限元法变形体离散化，分片近似，将各单元的关系式集

13、成为有限个节点的总体方程，即用有限个自由度的较简朴问题解去逼近复杂问题的解14. 塑性成形中的摩擦有哪些特点?摩擦对塑性成形时金属的流动有哪些影响？特点：1. 随着有变形金属的塑性流动2. 接触面压强高3. 实际接触面积大4. 不断有新的摩擦面产生5. 常在高温下产生摩擦影响:大部分状况下有害1. 变化变形体内应力状态,增长变形抗力2. 引起不均匀变形，产生应力不均，形成歪扭、残存应力,减少塑性,甚至引起损坏3. 减少模具寿命15. 塑性成形中重要润滑措施有哪些？对润滑剂有何规定？常用润滑剂是什么?润滑措施:液体润滑，表面磷化解决，表面镀层对润滑剂的规定：1. 良好的耐压性能2. 良好的耐热性3. 具有冷却模具的作用4. 应无腐蚀5. 无毒6. 使用、清理以便，来源丰富,加工便宜等分类：1. 液体润滑剂：矿物油、植物油、动物油、乳液和有机化合物等液体2. 固体润滑剂:分为干性和软化固体润滑剂，前者如石墨、二硫化钼、云母等;后者如玻璃、珐琅、天然矿物和多种无机盐等。润滑剂中还常常添加油性剂、挤压剂、抗磨剂和防锈剂