金属的塑性与变形抗力.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除2.2金属的塑性与变形抗力金属的塑性的概念及测定方法金属塑之所以能进行压力加工主要是由于金属具有塑性这一特点。所谓塑性，是指金属在外力作用下，能够稳定的产生不可恢复的永久变形而不破坏其完整性的能力。金属塑性的大小用其在断裂前产生的最大变形程度来表示，一般通常称压力加工时金属塑性变形的限度，或“塑性极限”为塑性指标。应当指出，不能把塑性和柔软性混淆起来。不能认为金属比较软，在塑性加工过程中就不易破裂。柔软性反映金属的软硬程度，它用变形抗力的大小来衡量，表示变形的难易，不能认为变形抗力小的金属塑性就好，或是变形抗力大的金属塑性就差。金属的塑性不仅受金属内在的化学成分与组织结构的影响，也和外在的变性条件有密切的关系。对于研究金属塑性的目的，在于选择合适的变形方法，确定合理的变形温度、速度条件以及采用的最大变形量，以便使低塑性难变形金属能顺利实现成形过程。表示金属塑性变形性能的主要指标有：a、 拉伸试验时的延伸率（）与断面收缩率（）；b、 冲击试验时的冲击韧性k；c、 扭转试验的扭转周数n；d、 锻造及轧制时刚出现裂纹瞬间的压下量；e、 深冲试验时的压进深度，损坏前的弯折次数。影响塑性的因素及提高塑性的途径1、化学成分的影响金属的塑性直接决定于它的化学成分。纯金属的塑性最好，若其中另外含有一种或几种元素，其塑性将随各种元素的种类和含量而变化。例如：（1）碳素钢中随碳含量的增加，塑性相应降低。（2）磷磷引起钢的冷脆。（3）硫、氧引起钢的热脆（或火红脆）。（4）氮造成钢的实效脆性。（5）氢在钢中造成白点。（6）镍含量在5%以下时能改善钢在热加工时的强度和塑性，而含量超过9%就会降低钢热加工时的塑性。（7）铬是铁素体形成元素，一定的含铬量下会出现铁素体过剩相，使材料塑性降低。（8）钨、钼、钒都是碳化物形成元素，且碳化物极为稳定；能阻止奥氏体在加热时的晶粒长大，使钢对过热的敏感性变小。图2-5 合金元素对铁素体伸长率和韧性的影响2、 组织对塑性的影响钢的化学成分一定而组织不同时，塑性也有很大差别。（1）单相组织（纯金属或固溶体）比多相组织的塑性好（2）晶粒细化有助于提高金属的塑性（3）化合物杂质呈球状分布对塑性较好；呈片状、网状分布在晶界上时，使金属的塑性下降。（4）经过热加工后的金属比铸态金属的塑性高。3、变形温度对塑性的影响温度是影响塑性的最主要因素之一。在确定新钢种轧制工艺制度时，应确定好热轧温度范围，一般采用塑性最高的温度范围而避开低塑性的温度范围。一般情况下，金属的塑性随温度的提升而提高。碳素钢冷加工的温度范围是100-200；在热轧加工时最佳的温度范围是1000-1250。4、变形速度对塑性的影响 当变形速度较小时，随变形温度升高，塑性降低；变形速度达到一定程度，塑性随变形速度升高而增加。5、变形力学状态对塑性的影响a、应力状态对塑性的影响：金属在变形过程中，受拉应力越少、压应力越多，塑性就越好。b、变形状态对塑性的影响：金属的变形抗力金属抵抗变形的能力叫做变形抗力，也叫变形阻力。通常用某一变形条件下在单向应力状态时的屈服极限（s）作为指标。1、影响变形抗力的因素a、化学成分和组织结构的影响金属纯度越高，变形抗力越小。当铁中碳含量C较小时，碳以固溶体存在于铁中，铁是溶剂，碳是溶质。随碳含量的增加，碳以Fe3C形式存在于钢中，使钢的变形抗力增加，同时硬度、强度增加，塑性变差。杂质（P、S）的含量、杂质的性质及其在基体中的分布特性。金属的组织状态不同，变形抗力不同；组织结构的变化（相变），变形抗力也发生变化。单相组织合金元素含量越高，晶格畸变越严重，变形抗力越大。单相组织比多相组织的变形抗力小。多相组织中第二相的性质、形状、大小、数量和分布状况对变形抗力都有影响。硬而脆的第二相在基体相晶粒内呈颗粒状弥散分布时，合金的变形抗力就高； 第二相越细，分布越均匀，数量越多，变形抗力就越大。变形抗力也随晶粒大小而变化，晶粒越细，同一体积内的晶界越多，变形抗力就高（室温晶界强度高于晶内）。b、变形温度的影响几乎所有的金属和合金，变形抗力都随温度的升高而降低；但是当金属和合金随着温度的变化而发生物理-化学变化和相变时，会出现相反的情况，如钢在加热过程中发生的蓝脆和热脆现象。 c、变形速度的影响一般情况下，随着变形速度的增加，变形抗力提高（特别热变形）。一方面，变形速度提高，单位时间内的发热率增加，使变形抗力降低；另一方面，变形速度提高也缩短了变形时间，使位错运动的发展时间不足（滑移来不及进行） ，促使变形抗力增加。d、变形程度的影响随变形程度的增加，会产生加工硬化，使继续变形发生困难，因而变形抗力增加。当变形程度较高时，促进了回复与再结晶过程的发生与发展，变形抗力的增加变得比较缓慢。e、应力状态的影