金属塑性变形的基本定律

 在塑性变形过程中,金属的流动都遵循一定的规律，而掌握这些规律，在实际生产中为确定工艺设计，指导实际操作，保证锻件质量有着十分重要的意义。
        一、切应力定律
        金属的塑性变形，只有当其内部的切应力达到一定临界值时才会发生。这个规律称为切应力定律。切应力的临界值取决于材料和变形条件（指变形温度、变形速度和变形程度一般来说，钢的含碳量及合金含量越高，切应力临界值越高，塑性越差。而提高变形温度、降低变形速度、减少变形程度，则能降低切应力临界值，使塑性变形较易进行。
       二、金属塑性变形伴随着弹性变形定律
       金属发生塑性变形的同时，必定伴随着弹性变形的发生，因金属在发生塑性变形前已经发生了弹性变形。下面将通过单晶体的变形来进行分析。当单晶体滑移面上的切应力达到屈服临界值时，塑性变形就发生了。而滑移一个距离值后，因阻力增加便停止下来，在外力继续增大的情况下，弹性变形又随着应力上升而增大，直到应力重新达到新的屈服临界值，才又开始产生一定距离的滑移。金属的塑性变形，就这样周而复始地重复进行。
       可见单晶体在塑性变形时必定有弹性变形并以突变形式进行，而对一般金属来说，由于它们是多晶体结构，所以变形曲线为一条光滑的曲线。因此，当使金属变形的外力撤除后，弹性变形将使工件产生回弹。故对有些工件就必须要考虑回弹对工件尺寸的影响。

 

       三、体积不变定律
       金属的体积在塑性变形过程中，变形前的体积等于变形后的体积。这个规律称为体积不变定律。
       实际上金属在塑性变形过程中，体积总会发生一些很小的变化。热变形后会使金属的密度增加，而体积稍微减小；冷变形时，由于晶体的晶内破坏和晶间破坏的现象，金属的疏松程度增加，使体积稍有增加。这些微小的变化，在锻造生产中可以忽略不计。因而，在工艺上计算锻件坯料尺寸、工序尺寸及设计模具时，均可根据体积不变定律来进行计算。
       四、最小阻力定律
       若变形物体的质点能在不同方向移动时，则物体上的每一个质点将是向着阻力最小的方向移动。这个规律称为最小阻力定律。定律中所说最小阻力方向就是由质点向剖面轮廓所作最短法线的方向。
       根据最小阻力定律能容易地确定金属在变形时各部分的流动方向与其流动阻力之间的关系，以便控制金属的流向，从而有利于金属坯料的锻造成形和降低变形能耗，以达到提高生产效率的目的。