第五章 金属的塑性 教学内容：本章讨论了金属的塑性基本概念，塑性的指标及其测量方法，以及金属塑性指标于变形温度及加载方式的关系曲线图形——塑性图。从理论上分析了金属多晶体塑性变形的机制，指出影响金属塑性的因素。最后简单介绍了金属的超塑性。 教学重点：塑性状态图、金属多晶体塑性变形的主要机制、影响金属塑性的因素、金属的超塑性。 教学难点：金属多晶体塑性变形的主要机制、影响金属塑性的因素、金属的超塑性。 教学方法：课堂教学为主，辅以恰当的实验。注意结合前面所学知识表示的基础内容，将其与问题求解方法融为一体。及时提问、收集学生学习情况。尽量使用实例和多媒体素材进行讲解。 教学要求：理解金属的塑性，常用的测定塑性的方法和塑性高低的度量；重点掌握多晶体金属塑性变形的主要特点和主要机制；了解超塑性的基本概念，重点掌握细晶超塑性的产生条件，变形力学和组织结构特点和主要机制。 5.1 金属的塑性 教学内容：本节介绍塑性的基本概念，塑性指标及其测量方法，塑性状态图及其应用。 教学重点：塑性的基本概念、塑性指标测量方法、塑性状态图。 教学难点：塑性状态图及其应用 教学方法：课堂教学为主，通过提问彻底弄清有关塑性的基本概念。 教学要求：重点掌握好塑性的概念，塑性状态图的有关内容。 ??? 5. 1. 1 塑性的基本概念： 所谓塑性，是指固体金属在外力作用下能稳定地产生永久变形而不破坏其完整性的能力。因此，塑性反映了材料产生塑性变形的能力。 5. 1. 2 塑性指标： 金属在不同变形条件下允许的极限变形量。 塑性指标的测量方法： a． 拉伸试验法 b．压缩试验法 c． 扭转试验法 d．轧制模拟试验法 5. 1. 3 塑性状态图及其应用 ??? 金属塑性指标与变形温度及加载方式的关系曲线图形，称为塑性状态图或简称塑性图。它给出了温度——速度及应力状态类型对金属及合金塑性状态影响的明晰概念。 塑性图可用来选择金属及合金的合理塑性加工方法及制订适当的冷热变形规程，是金属塑性加工生产中不可缺少的重要的数据之一，具有很大的实用价值。 ? 5.2 金属多晶体塑性变形的主要机制 教学内容：本节介绍塑性变形的特点，多晶体的塑性变形机构，合金的塑性变形和变形机构图。 教学重点：塑性变形的特点，多晶体的塑性变形机构，合金的塑性变形和变形机构图。 教学难点：变形机构图。 教学方法：课堂教学为主，通过提问彻底弄清有关塑性的基本概念。 教学要求：重点掌握好塑性变形的特点和塑性变形机构，理解合金的塑性变形和变形机构图。 ? 5.2.1 多晶体变形的特点 1．变形不均匀 竹节效应——现象说明？ 2．晶界的作用及晶粒大小的影响 多晶体由于晶粒具有各种位向和受晶界的约束，各晶粒的变形先后不同、变形大小不同，晶体内甚至同一晶粒内的不同部位变形也不一致，因而引起多晶体变形的不均匀性。 5. 2. 2 多晶体的塑性变形机构 多晶体的塑性变形包括晶内变形和晶间变形两种。晶内变形的主要方式是滑移和孪生。晶间变形包括晶粒之间的相对移动和转动、溶解——沉积机构以及非晶机构。 1．晶粒的转动与移动 2．溶解——沉积机构 3．非晶机构 5. 2. 3 合金的塑性变形 在单相固溶体中，溶质原子与基体金属组织中的位错产生交互作用，造成晶格畸变而增加滑移阻力。另外异类原子大都趋向于分布在位错附近，又可减少位错附近晶格的畸变程度，使位错易动性降低，因而使滑移阻力增大。 多相合金中的第二相可以是纯金属、固溶体或化合物，其塑性变形不仅和基体相的性质，而且和第二相（或更多相）的性质及存在状态有关。 5. 2. 4 变形机构图 可以通过解各种变形机理的本构方程（应力、温度、材料常数和应变速率关系的表达式）并分析各种变形机理的相互依赖或相互独立的关系，在应力——温度坐标上作出所谓的变形机理图来，揭示出某一种特定的变形机理在哪一个应力——温度范围内对应变速率起控制作用。或者更广泛地说，可把在某一种变数范围内对应变速率起控制作用的变形机理表示出来，这就是变形机理图。 5.3 影响金属塑性的因素 教学内容：本节介绍影响金属塑性的因素，包括内部因素和外部因素。提高金属塑性的主要途径。 教学重点：合金元素对塑性的影响、影响金属塑性的外部因素。 教学难点：变形温度、变形速度、变形程度、应力状态和变形状态对塑性的影响。 教学方法：课堂教学为主，通过提问彻底弄清有关塑性的基本概念。 教学要求：重点掌握好基本概念，能够分析各因素对塑性的影响。 ? 5.3.1 影响塑性的内部因素 1．化学成分 （1）杂质 （2）合金元素对塑性的影响 2．组织结构 5.2.2 影响金属塑性的外部因素 1、变形温度 2．变形速度 3．变形程度 4．应力状态 5．变形状态 6．尺寸因素 7．周围介质 5.2.3? 提高金属塑性的主要途径 控制化学成分、改善组织结构，提高材料的成分和组织的均匀性；采用合适的变形温度—速度制度；选用三向压应力较强的变形过程，减小变形的不均匀性，尽量造成均匀的变形状态；避免加热和加工时周围介质的不良影响等。 5.4 金属的超塑性 教学内容：本节介绍超塑性的基本概念，超塑性变形的特点和超塑性的分类，重点讲解了细晶超塑性的变形力学特征和金属组织特征，以及细晶超塑性的变形机理，最后介绍了超塑性的应用。 教学重点：超塑性的基本概念、超塑性的分类、细晶超塑性的变形机理。 教学难点：细晶超塑性的变形机理 教学方法：课堂教学为主，通过提问彻底弄清有关塑性的基本概念。 教学要求：掌握超塑性的概念，了解超塑性的分类，重点理解细晶超塑性的变形机理。 5.4.1 超塑性的基本概念 金属超塑性归纳为以下几方面的特点：即大延伸、无缩颈、小应力、易成形。 5.4.2 超塑性的分类 1．恒温超塑性或第一类超塑性。根据材料的组织形态特点也称之为细晶超塑性。 2．相变超塑性或第二类超塑性，又称为动态超塑性或变态超塑性 3．其它超塑性或第三类超塑性。 5.4.3 细晶超塑性 细晶超塑性有许多重要特征，归纳起来有以下几个方面的内容。 1．变形力学特征 2．金属组织特征 5.4.4 细晶超塑性变形的机理 1．扩散蠕变理论 2．晶界滑动理论 3．动态再结晶理论 5.4.5 超塑性的应用 组织超塑性已在实际生产中得到应用，形成了一些成熟的工艺， 主要有： （1）真空成形法 （2）气压成形 （3）超塑性模锻和挤压 （4）无模拉拔