第3章作業(yè)參考答案

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1、...第3章作業(yè)參考答案1.什么是塑性成形？金屬塑性成形的工藝特點(diǎn)有哪些？與液態(tài)成形工藝和機(jī)加工工藝相比有何優(yōu)勢(shì)？在外力作用下，利用金屬材料塑性而使其發(fā)生不可恢復(fù)的永久變形并獲得一定力學(xué)性能的加工方法稱為塑性成形。工藝特點(diǎn)為組織、性能好，材料利用率高，尺寸精度高，生產(chǎn)率高、操作簡(jiǎn)單、工人素質(zhì)要求低，適于大批量生產(chǎn)，工作環(huán)境差等。與其他加工工藝相比，組織、性能好，材料利用率高，尺寸精度高，生產(chǎn)率高、操作簡(jiǎn)單、工人素質(zhì)要求低，適于大批量生產(chǎn)為其優(yōu)勢(shì)。2.體積成形和板料成形工藝各有什么特點(diǎn)？體積成形：材料體積不變，只發(fā)生材料重新分配（材料轉(zhuǎn)移

2、）板料成形：平面應(yīng)力狀態(tài)塑性變形3.塑性表征材料的什么能力？衡量金屬材料塑性的指標(biāo)有哪些？相應(yīng)的測(cè)試方法是什么？塑性指金屬材料在外力作用下發(fā)生變形而不破壞其完整性的能力，表征金屬對(duì)塑性變形的適應(yīng)能力。塑性指標(biāo)是以材料開(kāi)始破壞時(shí)的塑性變形量來(lái)表示，常用的有拉伸試驗(yàn)的延伸率和斷面收縮率，鐓粗試驗(yàn)時(shí)表面出現(xiàn)第一條裂縫的壓縮程度，扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)斷裂前的扭轉(zhuǎn)角度或圈數(shù)等。4.影響金屬塑性的因素有哪些？如何影響的？影響塑性的因素分為內(nèi)因和外因（以鋼為例）。內(nèi)因：1.化學(xué)成分：化學(xué)成分的影響很復(fù)雜，如碳固溶于鐵時(shí)，形成具有良好塑性的鐵素體和奧氏體，而超過(guò)

3、鐵的固溶能力后會(huì)形成滲碳體，降低鋼材塑性；磷會(huì)提高鐵的冷脆性；硫會(huì)形成硫化物及其共晶體，提高熱脆性；氮會(huì)形成氮化物，提高鋼的脆性（如藍(lán)脆）；氫會(huì)產(chǎn)生氫脆和白點(diǎn)，降低塑性；氧會(huì)形成氧化物降低塑性等。2.合金元素：總的來(lái)看，合金元素加入會(huì)使得鋼材的變形抗力增加，塑性降低。主要是通過(guò)①固溶引起晶格畸變②形成碳化物③形成硫化物④造成組織多相性⑤增加晶粒長(zhǎng)大傾向⑥提高硬化傾向⑦低熔點(diǎn)純金屬分布于晶界增加熱脆性等3.組織：?jiǎn)蜗嗪糜诙嘞啵ǘ嘞鄷?huì)導(dǎo)致變形和內(nèi)應(yīng)力分布不均）；細(xì)晶好于粗晶（細(xì)晶晶粒多，有利于滑移，晶粒內(nèi)部和晶界處應(yīng)變差異?。╄T造組織由于具

4、有粗大柱狀晶和偏析、夾雜、氣孔、縮松等缺陷，會(huì)降低塑性，故需要用先進(jìn)的冶煉方法提高鑄錠質(zhì)量。外因：1.變形溫度：隨著溫度上升，塑性增加，但在某些溫度區(qū)間由于有相變或晶粒邊界變化會(huì)出現(xiàn)脆性區(qū)，使得塑性降低。2.應(yīng)變速率：應(yīng)變速率提高對(duì)金屬塑性有兩方面影響，一方面，真應(yīng)力提高，沒(méi)有足夠的時(shí)間進(jìn)行回復(fù)或再結(jié)晶，因而軟化過(guò)程不充分，這些都會(huì)使金屬的塑性降低；另一方面，應(yīng)變速率提高，溫度效應(yīng)增加，有利于塑性變形。應(yīng)變速率對(duì)塑性的影響的一般趨勢(shì)：先降低、后提高（溫度效應(yīng)先小、后顯著）。具有脆性轉(zhuǎn)變的金屬，應(yīng)變速率增加，溫度效應(yīng)作用而使金屬由塑性進(jìn)入

5、脆性區(qū)或由脆性區(qū)進(jìn)入塑性區(qū)。3.應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的影響：應(yīng)力狀態(tài)不同，塑性行為大不相同，靜水壓力越大、塑性提高，原因：①拉伸應(yīng)力促進(jìn)晶間變形，加速晶界破壞；壓應(yīng)力相反②三向壓應(yīng)力有利于愈合變形中損傷③三向壓縮能抑制缺陷的有害作用④三向靜水壓力能抵消變形不均勻引起附加拉應(yīng)力；壓縮應(yīng)變有利于塑性的發(fā)揮，而拉伸應(yīng)變則對(duì)塑性不利。原因......與缺陷的變化有關(guān)：因?yàn)榻饘伲ㄌ貏e是鑄錠）中不可避免地存在著氣孔、夾雜物等缺陷，這些缺陷在不同變形條件下發(fā)生變化而使其對(duì)其對(duì)塑性的危害性發(fā)生變化。其他因素：1.不連續(xù)變形的影響：不連續(xù)熱變形條件下使金屬塑性提

6、高：在分散變形時(shí)每次的變形量都較小，遠(yuǎn)低于塑性極限，應(yīng)力也較小，不會(huì)引起金屬的斷裂。同時(shí)間歇時(shí)間內(nèi)能進(jìn)行軟化過(guò)程，使金屬的塑性在一定程度上得到恢復(fù)。2.尺寸（體積）因素的影響：尺寸越大，塑性越低；但當(dāng)變形體的尺寸（體積）達(dá)到某一臨界值時(shí)，塑性將不再隨體積的增大而降低。原因：尺寸越大，成分、組織越不均勻性、缺陷含量越多；還有尺寸增大、接觸面積相對(duì)較小、摩擦引起的三向壓縮應(yīng)力狀態(tài)弱、塑性降低1.鎂合金與鋁合金相比，哪種合金塑性好？為什么？能否采用拉拔的方法加工鎂合金？為什么？鋁合金塑性好，因?yàn)殒V是密排六方結(jié)構(gòu)，鋁是面心立方結(jié)構(gòu)，鋁的滑移系多

7、于鎂，因而塑性好。能，但要合理設(shè)計(jì)工藝，因?yàn)槔翁幱趩蜗蚴芾瓲顟B(tài)，不利于發(fā)揮塑性，而鎂合金塑性較低，因而容易出現(xiàn)問(wèn)題。最好配合側(cè)向擠壓工藝。（參考：何淼，鎂合金拉拔工藝及組織性能的研究.《沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)》,2008.）（言之成理，有理有據(jù)即可）2.加工硬化和軟化的主要機(jī)制是什么？不同晶體結(jié)構(gòu)和特性的金屬硬化和軟化行為是否相同？為什么？加工硬化是由于位錯(cuò)的交互作用產(chǎn)生的，塑性變形使得位錯(cuò)密度增加，位錯(cuò)反應(yīng)和相互交割加劇，產(chǎn)生固定割階、位錯(cuò)纏結(jié)等障礙，位錯(cuò)難以越過(guò)這些障礙而被限制在一定范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，繼續(xù)變形需要更大的外力，即加工硬化。軟化則是由

8、于隨著變形量增加，位錯(cuò)急劇增加，應(yīng)變能顯著增大，當(dāng)增大到一定程度時(shí)，可誘發(fā)多變化回復(fù)，使得應(yīng)力得到松弛，另外，再結(jié)晶也是金屬失強(qiáng)軟化的原因之一。不相同，對(duì)于加工硬化，不同晶體結(jié)構(gòu)的滑移系數(shù)目不同，滑移系多的