菏澤高級技工學校1基礎教學2-1金屬材料的損壞與塑性變形金屬材料的損壞與塑性變形2基礎教學3基礎教學1.常見損壞形式常見損壞形式a a）變形變形 零件在外力作用下形狀和尺寸所發(fā)生零件在外力作用下形狀和尺寸所發(fā)生的變化。的變化。（包括：（包括：彈性變形彈性變形和和塑性變形塑性變形）b b）斷裂斷裂 零件在外力作用下發(fā)生開裂或折斷零件在外力作用下發(fā)生開裂或折斷的現象。的現象。c c）磨損磨損 因摩擦使得零件形狀、尺寸和表面質因摩擦使得零件形狀、尺寸和表面質量發(fā)生變化的現象量發(fā)生變化的現象。4基礎教學5基礎教學 既然塑性變形這么多有害的方面，那他們有沒有可以利用或者有用的方面呢？6基礎教學7基礎教學8基礎教學9基礎教學10基礎教學11基礎教學12基礎教學13基礎教學塑性變形也有有利的一面。14基礎教學一、與變形相關的幾個概念一、與變形相關的幾個概念1、載荷 金屬材料在加工及使用過程中所受的 外力稱為載荷。根據作用性質分類靜載荷：如吊車懸吊重物。沖擊載荷：列車通過橋梁。交變載荷：火車車輪。15基礎教學16基礎教學17基礎教學18基礎教學根據作用形式不同分類拉伸載荷壓縮載荷彎曲載荷剪切載荷扭轉載荷19基礎教學2.內力內力（1）定義）定義 工件或材料在受到外部載荷作用時，為使其不工件或材料在受到外部載荷作用時，為使其不變形，在材料內部產生的一種與外力相對抗的力。變形，在材料內部產生的一種與外力相對抗的力。（2）大?。┐笮?內力內力大小與大小與外力外力相等。相等。（3）注意）注意 內力和外力不同于作用力和反作用力。內力和外力不同于作用力和反作用力。20基礎教學3.3.應力應力（1）定義：）定義：單位橫截面積上的內力。單位橫截面積上的內力。（2）計算公式：）計算公式：R R()=F/S（MPa）式式中中：R()應力；應力；Pa,1Pa=1N/mPa,1Pa=1N/m2,2,1MPa=1N/mm1MPa=1N/mm2 2=10=106 6PaPa F 外力外力,N;,N;S 橫截面面積橫截面面積,m2或或mm2。21基礎教學二、金屬的變形二、金屬的變形 金屬在金屬在外力外力作用下的變形三階段：作用下的變形三階段：彈性彈性變形變形 彈彈-塑性塑性變形變形 斷裂。斷裂。彈性變形：外力消失后變形消失，金屬恢復到原 來的形狀。彈塑性變形：一部分發(fā)生彈性變形，一部分發(fā) 生塑性變形。斷裂：破壞，不能再恢復。22基礎教學 1.1.特點特點 彈性變形：彈性變形：金屬金屬彈性彈性變形后其組織和性能變形后其組織和性能不發(fā)生變化不發(fā)生變化。塑性變形：塑性變形：金屬經塑金屬經塑性性變形后其組織和性能變形后其組織和性能將發(fā)生變化將發(fā)生變化。2.2.變形原理變形原理 金屬在外力作用下，發(fā)生塑金屬在外力作用下，發(fā)生塑性性變形是由于變形是由于晶體內部晶體內部 缺陷缺陷位錯位錯運動的結果，宏觀表現為外形和尺寸運動的結果，宏觀表現為外形和尺寸變化。變化。23基礎教學3.影響因素影響因素1）晶粒位向的影響晶粒位向的影響 由于由于多晶體多晶體中各個晶粒的位向不同，在中各個晶粒的位向不同，在外力外力作用下，作用下，將產生有利和不利的不均勻的變形，導致將產生有利和不利的不均勻的變形，導致內應內應力力 的產生的產生。2）晶界的作用晶界的作用 晶界阻礙位錯運動，使金屬的塑性變形阻力增大。晶界阻礙位錯運動，使金屬的塑性變形阻力增大。3）晶粒大小的影響晶粒大小的影響 單位體積內金屬晶粒越細小，晶界越多，金屬越難單位體積內金屬晶粒越細小，晶界越多，金屬越難進行塑性變形進行塑性變形，獲得獲得細晶細晶強化。強化。是是金屬材料金屬材料獲得獲得強韌化強韌化的重要手段的重要手段。24基礎教學三、金屬材料的冷塑性變形與加工硬化三、金屬材料的冷塑性變形與加工硬化1.冷塑性變形結果冷塑性變形結果 外部：外部：晶粒形狀發(fā)生變化晶粒形狀發(fā)生變化沿著變形方向被壓扁或拉長；沿著變形方向被壓扁或拉長；內部內部:晶粒內部位錯密度增加，晶格畸變加??；晶粒內部位錯密度增加，晶格畸變加??；性能性能:金屬強度和硬度提高，塑性和韌性下降。金屬強度和硬度提高，塑性和韌性下降。這種現象這種現象稱為稱為“形變強化形變強化”或或“加工硬化加工硬化”。25基礎教學加工硬化的概念：冷塑性變形除了使晶粒的外形發(fā)生變化外，還會使晶粒內部的位錯密度增加，晶格畸變加劇，從而使金屬隨著變形量的增加，其強度、硬度提高，而塑性、韌性下降，這種現象稱為“形變強化”或“加工硬化”。26基礎教學2.加工硬化的應用加工硬化的應用 對于不能通過熱處理強化的金屬是一種重要的對于不能通過熱處理強化的金屬是一種重要的強化手段，可提高材料強化手段，可提高材料抗突然超載的能力抗突然超載的能力。意義：意義：1）是一種材料強化手段）是一種材料強化手段形變強化形變強化；2）有利于塑性變形均勻進行；）有利于塑性變形均勻進行；3）有利于金屬構件的工作安全性。）有利于金屬構件的工作安全性。27基礎教學3.加工硬化的不利加工硬化的不利1）影響材料力學性能）影響材料力學性能不利：不利：使得再變形困難；使得再變形困難；使得金屬的切削加工，沖壓加工帶來困難。使得金屬的切削加工，沖壓加工帶來困難。解決辦法：解決辦法：在冷加工之間進行中間熱處理在冷加工之間進行中間熱處理再結晶再結晶退火。退火。2）影響材料物理性能和化學性能）影響材料物理性能和化學性能不利：不利：電阻增加，導電、導磁性下降；電阻增加，導電、導磁性下降；化學活性增大；耐腐蝕性下降?；瘜W活性增大；耐腐蝕性下降。解決辦法：去應力解決辦法：去應力退火退火。28基礎教學 1.機械零件常見的損壞形式：變形、斷裂、磨損 2.三種載荷：靜載荷、沖擊載荷、交變載荷 3.應力29基礎教學 課后練習題第1、2小題P4430基礎教學31基礎教學