金屬材料的損壞與塑性變形

§2-1金屬材料的性能機械零件常見的損壞形式與變形有關(guān)的幾個概念金屬的變形金屬的冷塑性變形與加工硬化1精選ppt一、機械零件常見的損壞形式程材料的性能是零件設(shè)計中選材的依據(jù)，也是技術(shù)工人在加工維修過程中合理選擇材料以及加工方法的重要依據(jù)。材料的性能包括：力學(xué)性能〔強度、塑性、硬度、沖擊韌性和斷裂韌性等〕工藝性能〔鑄造、鍛壓、焊接、切削加工和熱處理等〕2精選ppt

我們經(jīng)常見到一些機械零件因受力過大被破壞，而失去了工作能力。大家能否舉些身邊的例子呢？——如：彎曲的自行車輻條，斷掉的鋸條、滑牙的螺栓等。機械零件常見的損壞形式有三種：1、變形：如鐵釘?shù)膹澢?。零件在外力作用下形狀和尺寸所發(fā)生的變化?！舶ǎ簭椥宰冃魏退苄宰冃巍?、斷裂：如刀具的斷崩。零件在外力作用下發(fā)生開裂或折斷的現(xiàn)象。3、磨損：如螺栓的滑扣。因摩擦使得零件形狀、尺寸和外表質(zhì)量發(fā)生變化的現(xiàn)象。3精選ppt二、與變形有關(guān)的幾個概念㈠、載荷1、概念金屬材料在加工及使用過程中所受的外力。2、分類：根據(jù)載荷作用性質(zhì)分，三種：⑴、靜載荷：大小不變或變化過程緩慢的載荷?！纾鹤郎戏酃P盒的受力，用雙手拉住一根粉筆兩端慢慢施力等。⑵、沖擊載荷：突然增加的載荷?！纾河靡恢皇帜笞》酃P的一端，然后用手去彈擊粉筆。⑶、變交載荷：大小、方向或大小和方向隨時間發(fā)生周期性變化的載荷?！纾鹤孕熊囕嗈D(zhuǎn)動時輻條的受力。4精選ppt

根據(jù)載荷作用形式分，載荷又可以分為拉伸載荷、壓縮載荷、彎曲載荷、剪切載荷和扭曲載荷等。拉伸載荷壓縮載荷彎曲載荷剪切載荷扭曲載荷5精選ppt㈡、內(nèi)力1、概念材料受外力作用時，為保持其不變形，在材料內(nèi)部產(chǎn)生的與外力相對抗的力。2、特點⑴、內(nèi)力的大?。和饬υ黾訒r內(nèi)力也增加，其數(shù)值大小與外力相等，當內(nèi)力到達其極限值時，外力再增加，材料將被破壞。⑵、內(nèi)力的方向：與外力相反。⑶、內(nèi)力的作用方式：隨外力的作用方式而變化。

注意：內(nèi)力一定是在外力的作用下，材料內(nèi)部所產(chǎn)生的相互作用力。6精選ppt㈢、應(yīng)力1、概念假設(shè)作用在零件橫截面上的內(nèi)力大小均勻分布，單位橫截面積上的內(nèi)力。即：R=F/S〔R——應(yīng)力，Pa；F——外力，N；S——橫截面面積，m2〕思考公式中的內(nèi)力為什么用外力代替？

答：內(nèi)力=外力7精選ppt2、意義用“應(yīng)力〞可以表示不同材料的承載能力〔見各種手冊中的強度指標〕，也可以在現(xiàn)有外力下材料內(nèi)部單位面積的受力?！纾合嗤孛娴姆酃P和鐵棒，在相同外力的作用下的結(jié)果。〔粉筆先斷，說明鐵棒的應(yīng)力比粉筆大，即承載能力較強。〕

——如：相同截面的同一粉筆在不同的外力的作用下的結(jié)果。〔作用力大的粉筆先斷，說明先斷的粉筆內(nèi)部單位面積的受力較大〕8精選ppt三、金屬的變形金屬在外力作用下的變形三階段：

彈性變形

彈-塑性變形斷裂。1、彈性變形：當外力消除后變形消失，金屬恢復(fù)到原來的形狀。性能和組織不發(fā)生變化?！纾寒旇F絲受力較小時產(chǎn)生微量變形，松手后鐵絲恢復(fù)原狀，為彈性變形。2、塑性變形：當外力消除后，金屬變形不能恢復(fù)原來的形狀。性能和組織發(fā)生變化。——如：當鐵絲受力較大而產(chǎn)生彎曲，松手不能恢復(fù)原狀，為塑性變形。

——如：晶體的滑移與位錯。

9精選ppt變形原理：金屬在外力作用下，發(fā)生塑性變形是由于晶體內(nèi)部缺陷—位錯運動的結(jié)果，宏觀表現(xiàn)為外形和尺寸變化。10精選ppt3.影響因素1〕晶粒位向的影響由于多晶體中各個晶粒的位向不同，在外力作用下，將產(chǎn)生有利和不利的不均勻的變形，導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。2〕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。3〕晶粒大小的影響單位體積內(nèi)金屬晶粒越細小，晶界越多，金屬越難進行塑性變形，獲得細晶強化。

是金屬材料獲得強韌化的重要手段。11精選ppt四、金屬材料的冷塑性變形與加工硬化1、冷塑性變形結(jié)果

外部：晶粒形狀發(fā)生變化——沿著變形方向被壓扁或拉長；

內(nèi)部:

晶粒內(nèi)部位錯密度增加，晶格畸變加??；性能:

金屬強度和硬度提高，塑性和韌性下降。這種現(xiàn)象——稱為“形變強化〞或“加工硬化〞。

金屬不經(jīng)過加熱的塑性變形，稱為冷塑性變形。例如，沖壓、冷彎、冷拔、冷鐓等加工方法，都屬于冷塑性變形。12精選ppt2.加工硬化的應(yīng)用

對于不能通過熱處理強化的金屬是一種