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1、菏澤高級(jí)技工學(xué)校1基礎(chǔ)教學(xué)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(chǔ)教學(xué)3基礎(chǔ)教學(xué)1.常見(jiàn)損壞形式常見(jiàn)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(kāi)裂或折斷零件在外力作用下發(fā)生開(kāi)裂或折斷的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。c c）磨損磨損 因摩擦使得零件形狀、尺寸和表面質(zhì)因摩擦使得零件形狀、尺寸和表面質(zhì)量發(fā)生變化的現(xiàn)象量發(fā)生變化的現(xiàn)象。4基礎(chǔ)教學(xué)5基礎(chǔ)教學(xué) 既然塑性變形這么多有害的方面，那他們有沒(méi)有可以利用或者有用的方面呢？6基礎(chǔ)教學(xué)7基礎(chǔ)教學(xué)
2、8基礎(chǔ)教學(xué)9基礎(chǔ)教學(xué)10基礎(chǔ)教學(xué)11基礎(chǔ)教學(xué)12基礎(chǔ)教學(xué)13基礎(chǔ)教學(xué)塑性變形也有有利的一面。14基礎(chǔ)教學(xué)一、與變形相關(guān)的幾個(gè)概念一、與變形相關(guān)的幾個(gè)概念1、載荷 金屬材料在加工及使用過(guò)程中所受的 外力稱(chēng)為載荷。根據(jù)作用性質(zhì)分類(lèi)靜載荷：如吊車(chē)懸吊重物。沖擊載荷：列車(chē)通過(guò)橋梁。交變載荷：火車(chē)車(chē)輪。15基礎(chǔ)教學(xué)16基礎(chǔ)教學(xué)17基礎(chǔ)教學(xué)18基礎(chǔ)教學(xué)根據(jù)作用形式不同分類(lèi)拉伸載荷壓縮載荷彎曲載荷剪切載荷扭轉(zhuǎn)載荷19基礎(chǔ)教學(xué)2.內(nèi)力內(nèi)力（1）定義）定義 工件或材料在受到外部載荷作用時(shí)，為使其不工件或材料在受到外部載荷作用時(shí)，為使其不變形，在材料內(nèi)部產(chǎn)生的一種與外力相對(duì)抗的力。變形，在材料內(nèi)部產(chǎn)生的一種與外力
3、相對(duì)抗的力。（2）大?。┐笮?內(nèi)力內(nèi)力大小與大小與外力外力相等。相等。（3）注意）注意 內(nèi)力和外力不同于作用力和反作用力。內(nèi)力和外力不同于作用力和反作用力。20基礎(chǔ)教學(xué)3.3.應(yīng)力應(yīng)力（1）定義：）定義：?jiǎn)挝粰M截面積上的內(nèi)力。單位橫截面積上的內(nèi)力。（2）計(jì)算公式：）計(jì)算公式：R R()=F/S（MPa）式式中中：R()應(yīng)力；應(yīng)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(chǔ)教學(xué)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
4、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(fù)到原 來(lái)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(fù)。22基礎(chǔ)教學(xué) 1.1.特點(diǎn)特點(diǎn) 彈性變形：彈性變形：金屬金屬?gòu)椥詮椥宰冃魏笃浣M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(jīng)塑金屬經(jīng)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(nèi)部晶體內(nèi)部 缺陷缺陷位錯(cuò)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，宏觀表現(xiàn)為外形和尺寸
5、運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，宏觀表現(xiàn)為外形和尺寸變化。變化。23基礎(chǔ)教學(xué)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(gè)晶粒的位向不同，在中各個(gè)晶粒的位向不同，在外力外力作用下，作用下，將產(chǎn)生有利和不利的不均勻的變形，導(dǎo)致將產(chǎn)生有利和不利的不均勻的變形，導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)內(nèi)應(yīng)力力 的產(chǎn)生的產(chǎn)生。2）晶界的作用晶界的作用 晶界阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，使金屬的塑性變形阻力增大。晶界阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，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(nèi)金屬晶粒越細(xì)小，晶界越多，金屬越難單位體積內(nèi)金屬晶粒越細(xì)小，晶界越多，金屬越難進(jìn)行塑性變形進(jìn)行塑性變形，獲得獲得細(xì)晶細(xì)晶強(qiáng)化。強(qiáng)化。是是金屬
6、材料金屬材料獲得獲得強(qiáng)韌化強(qiáng)韌化的重要手段的重要手段。24基礎(chǔ)教學(xué)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(jié)果冷塑性變形結(jié)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(zhǎng)；沿著變形方向被壓扁或拉長(zhǎng)；內(nèi)部?jī)?nèi)部:晶粒內(nèi)部位錯(cuò)密度增加，晶格畸變加劇；晶粒內(nèi)部位錯(cuò)密度增加，晶格畸變加劇；性能性能:金屬?gòu)?qiáng)度和硬度提高，塑性和韌性下降。金屬?gòu)?qiáng)度和硬度提高，塑性和韌性下降。這種現(xiàn)象這種現(xiàn)象稱(chēng)為稱(chēng)為“形變強(qiáng)化形變強(qiáng)化”或或“加工硬化加工硬化”。25基礎(chǔ)教學(xué)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(huì)使晶粒內(nèi)部的位錯(cuò)密度增加，晶格畸
7、變加劇，從而使金屬隨著變形量的增加，其強(qiáng)度、硬度提高，而塑性、韌性下降，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“形變強(qiáng)化”或“加工硬化”。26基礎(chǔ)教學(xué)2.加工硬化的應(yīng)用加工硬化的應(yīng)用 對(duì)于不能通過(guò)熱處理強(qiáng)化的金屬是一種重要的對(duì)于不能通過(guò)熱處理強(qiáng)化的金屬是一種重要的強(qiáng)化手段，可提高材料強(qiáng)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(qiáng)化手段）是一種材料強(qiáng)化手段形變強(qiáng)化形變強(qiáng)化；2）有利于塑性變形均勻進(jìn)行；）有利于塑性變形均勻進(jìn)行；3）有利于金屬構(gòu)件的工作安全性。）有利于金屬構(gòu)件的工作安全性。27基礎(chǔ)教學(xué)3.加工硬化的不利加工硬化的不利1）影響材料力學(xué)性能）影響材料力學(xué)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(lái)困難。使得金屬的切削加工，沖壓加工帶來(lái)困難。解決辦法：解決辦法：在冷加工之間進(jìn)行中間熱處理在冷加工之間進(jìn)行中間熱處理再結(jié)晶再結(jié)晶退火。退火。2）影響材料物理性能和化學(xué)性能）影響材料物理性能和化學(xué)性能不利：不利：電阻增加，導(dǎo)電、導(dǎo)磁性下降；電阻增加，導(dǎo)電、導(dǎo)磁性下降；化學(xué)活性增大；耐腐蝕性下降?；瘜W(xué)活性增大；耐腐蝕性下降。解決辦法：去應(yīng)力解決辦法：去應(yīng)力退火退火。28基礎(chǔ)教學(xué) 1.機(jī)械零件常見(jiàn)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(yīng)力29基礎(chǔ)教學(xué) 課后練習(xí)題第1、2小題P4430基礎(chǔ)教學(xué)31基礎(chǔ)教學(xué)
2.1金屬材料的損壞與塑性變形【課堂使用】
