影响碳钢变形抗力、塑性的因素

PAGEPAGE2论文目录绪论 3金属塑性的基本概念 3影响塑性的因素及提高塑性的途3金属的自然性质（内在3变形温度对塑性的影响 6变形速度的影响 6变形力学条件对塑性的影6其他因素对塑性的影响 7提高塑性的途径 8变形抗力 8变形抗力的几个概念 8影响变形抗力的因素 8热轧时的真实变形抗力 11降低变形抗力常用的工艺措11影响碳钢变形抗力、塑性的因素摘要的影响。本文阐述了影响塑性的几个因素及提高塑性的途径，影响变形抗力的因素以及降低变形抗力常用的工艺措施。关键词绪论21世纪世界钢铁工业发展的一个显著特点是钢材市场竞争愈演愈烈，竞争的焦点是钢材的质提高金属的塑性和降低变形抗力的常用工艺措施进行了分析。1、金属塑性的基本概念如室温下的铅等。PAGEPAGE4形量，以便使低塑性难变形的金属与合金能顺利实现成型过程。2、影响塑性的因素及提高塑性的途径金属的自然性质（内在）对这方面的了解还不全面。下面以钢为研究对象，分析化学成分和组织对塑性的影响。化学成分的影响A碳碳对碳钢的性能影响最大，碳能固溶于铁形成铁素体和奥氏体，它们都具有良好的塑性和较低的变形抗力。当碳的含量超过铁的溶碳能力时，多余的碳便于铁形成化合物Fe3C，该化合物称为渗碳体。渗碳体具有很高的硬度而塑性几乎为零，使碳钢的塑性降低，抗力提高。随着含碳量的增加，渗碳体的数量也增加，塑性的降低与变形抗力的提高就1在热成形时，虽然碳能全部溶于奥氏体中，但碳含量越高，碳钢的熔化温度越低，热加工的温度范围也越窄，奥氏体晶粒长大的倾向也越大，再结晶速度也越慢，这些对热成形都CFeCSi、Mn、Cr、Ni、WMo、V、Co、TiPA碳碳对碳钢的性能影响最大，碳能固溶于铁形成铁素体和奥氏体，它们都具有良好的塑性和较低的变形抗力。当碳的含量超过铁的溶碳能力时，多余的碳便于铁形成化合物Fe3C，该化合物称为渗碳体。渗碳体具有很高的硬度而塑性几乎为零，使碳钢的塑性降低，抗力提高。随着含碳量的增加，渗碳体的数量也增加，塑性的降低与变形抗力的提高就1在热成形时，虽然碳能全部溶于奥氏体中，但碳含量越高，碳钢的熔化温度越低，热加工的温度范围也越窄，奥氏体晶粒长大的倾向也越大，再结晶速度也越慢，这些对热成形都是不利的。磷磷一般说来是钢中有害杂质，磷能溶于铁素体中，使钢的强度、硬度增加，但塑性、韧性则著降低这种脆化现象在低温时更为严重故称为冷脆一般希望冷脆转变温度低于工件的工作温度，以免发生冷脆。冷脆对在高寒地带和其他低温条件下工作的结构件具有严重的危害性。此外磷具有极大的 图1碳含量对碳钢力学性能的影响偏析倾向，这会使局部含磷量增高，造成该区域为冷脆的发源地。硫硫是钢中有害杂质，它在钢中几乎不溶解，而与铁形成FeS，FeSFe21），并且它在钢中不是以网状包围晶粒，而是以球状形式存在，从而使钢的塑性提高。另外，硫化物夹杂促使钢中带状组织形成，恶化冷轧板的深冲性能，降低钢的塑性。图2硫对低碳钢塑性的影响表1各种硫化物和共晶体熔点氮PAGEPAGE6若将含氮量较高的钢自高温较快地冷却时Fe4N氢出现白点的钢种的连铸坯原则上不能采用热送热装，要等连铸坯中的氢原子充分地向钢表面扩散后，才能送往加热炉加热，轧制。氧铜度。硅硅在钢中大部分溶于铁素体，是铁素体强化，特别是能显著地提高弹性极限。此外，由于硅钢促使石墨化，加热时脱碳比较严重。铝素加入钢中是为了得到特殊性能。含铝量较高的铬铝合金，在冷状态下塑性较低。组织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。单相组织（纯金属或固溶体）比多相组织塑性好。多相组织由于各相性能不同而使变形碍作用。晶粒细化有利于提高金属的塑性。因为在一定的体积内，金属细晶粒数目必然比粗晶粒所以，开裂的机会也少，断裂前可承受的塑性变形量增加。经过热加工后的金属比铸态金属的塑性高。铸造组织的影响铸坯的塑性低，性能不均匀是来源于其化学成分和组织结构的不均匀。沸腾钢钢锭有皮下气泡。用一般方法熔炼的钢锭，经常发现有有害杂质（如硫、磷等）锭的头部和轴心部分。对于大钢锭，枝晶偏析会有较大的发展。应力，在这种应力的作用下，很容易在宏观或微观孔隙、脆性相以及在高温熔化的液态相处开裂。这就不难理解为什么铸锭的塑性低并且在其中心层塑性更差的事实。变形温度对塑性的影响变形速度的影响（表示变形的快慢程度33PAGEPAGE7件容易的事情。图3变形速度对塑性的影响1000（锈钢等耐热合金变形力学条件对塑性的影响应力状态的影响（即平均应力越大），金属塑性越高。反之拉应力个数愈多、数值愈大（平均应力愈小），低。其影响原因归纳如下：三向压应力状态能遏止晶间相对移动，使晶间变形困难。因为晶间变形在没有修复机构（再结晶机构和溶解沉积结构）时，会引起晶间显微破坏的积累，从而引起多晶体迅速断裂。PAGEPAGE10三向压应力状态能促使由塑性变形和其他原因而破坏了的晶内和晶间联系得到修复。随三向压应力的增加，显微裂纹被压合，金属变得致密。若温度足够，即使宏观破坏（组织缺陷）可被修复。良的影响；反之在拉应力作用下，将在这些地方形成应力集中，促进金属破坏。力所造成的破坏作用减轻。变形状态的影响主变形图对塑性影响的这一规律可以认为MnS）被延伸成条状或线状；对脆性夹杂（如Al2O3）（如镦粗和有宽展轧制等）其他因素对塑性的影响不连续变形的影响实验结果表面，在不连续变形（或多次变形）的情况下，可以提高金属的塑性。这是由于不连续的变形，每次的变形量小，产生的应力小，不容易超过金属的塑性极限；同时，在各次变形的间隙时间内，可以发生软化过程，使得金属的塑性在一定程度上得到恢复。尺寸（体积）因素的影响均匀，从而引起金属的塑性降低。提高塑性的途径来，提高塑性的主要途径有以下几个方面：高的元素。构均匀，形成细小晶粒，对铸态组织的成分偏析、组织不均匀应采用合适的工艺来加以改善。迟再结晶进行。向压应力状态的加工方式，并限制附加拉应力的出现。变形抗力变形抗力的几个概念变形抗力的概念由力和变形关系可知，欲使大量的原子定向地由原来的稳定平衡位置移向新的稳定平衡位置，必须在物体内引起一定的应力场以克服力图使原子回到原来平衡位置上去的弹性力，可见，物体有变形程度下的变形抗力指标，称为真实变形抗力。金属硬度的概念的淬火钢球，施加一定的力分别去压一块铁和一块铜，则铁和铜的表面都被压出压痕，铜表既不破坏零件，又可测得硬度值，还可近似地估算其强度指标。影响变形抗力的因素影响变形抗力的因素主要有：金属或合金的化学成分、组织结构、变形温度、变形速度及变形程度等因素。这些因素的影响，都是通过改变金属或合金内部性质而使其变形抗力增大或减小的。化学成分的影响A碳钢中的碳和磷的影响430%时含碳量对变形抗力的影响。低温时的影响比高温时大得多。PAGEPAGE14图4在不同变形温度和变形速度下含碳量对碳钢变形抗力的影响B合金元素的影响合金元素加入钢中使变形抗力提高。原因有三：合金元素溶于固溶体（铁素体、奥氏体）而使变形抗力提高。合金元素与钢中的碳形成脆而硬的碳化物，使钢的变形抗力提高。碳化物的影响还与它NbTiVWMoTiCrC合金元素造成钢中组织出现多相，从而使得钢的变形抗力提高。性增加，在高的变形速度时，钢会表现出比变形速度低时更高的变形抗力。金属的变形抗力与其显微组织有密切关系变形抗力也会相应提高。变形温度的影响着钢的加热温度的升高，变形抗力降低。温度升高，金属变形抗力降低的原因有以下几个方面：金属的变形抗力有所降低。再结晶则完全消除了加工硬化，变形抗力显著降低。越大，原子间的结合力就越弱，也即临界剪应力越低。显下降。随温度的升高，新的塑性变形机制参与作用。变形速度对变形抗力的影响切相关。对不同的加工温度范围，其影响程度不同。热变形时变形速度增加，变形抗力增加显著；而冷变形时变形速度增加，变形抗力增加不大。下面解释其原因：热变形时，这是因为一方面在某一变形程度时，由于变形速度增加，使软化过程（回复和再结晶）不能充分地进行，加工硬化过程不能完全消除，结果使变形抗力升高。另一方面，由于热加工时温度较高，变形抗力小，热效应也小，由此热量引起的温度升高同该切相关。对不同的加工温度范围，其影响程度不同。热变形时变形速度增加，变形抗力增加显著；而冷变形时变形速度增加，变形抗力增加不大。下面解释其原因：热变形时，这是因为一方面在某一变形程度时，由于变形速度增加，使软化过程（回复和再结晶）不能充分地进行，加工硬化过程不能完全消除，结果使变形抗力升高。另一方面，由于热加工时温度较高，变形抗力小，热效应也小，由此热量引起的温度升高同该物体本身的温度相比也是较少的。所以在热加工温度范围

图5ω（C）=0.15%果使变形抗力升高。另一方面，变形温度低，形抗力降低。所以冷加工变形速度增加时，变形抗力增加不大。变形程度对变形抗力的影响金属的加工硬化通常认为是由于在塑性变形过程中，金属的晶粒产生弹性畸变所引起的。钢、耐热合金等则属于低塑性金属。见图6），这是由于随温度提高，软化速度增大的缘故。由图620%~30%以下，随变形程度力增加缓慢，即强化强度减小；有时，由于热效应作用，变形抗力反而有下降趋势。图6在不同温度下，采用不同的变形速度和变形程度时低碳钢的加工硬化曲线应力状态对变形抗力的影响绝对值的增加，变形抗力也增加。热轧时的真实变形抗力71Cr18Ni9Ti30轧制温度后，可由曲线找出σφ,30，7的修正曲线，由实际变形程度找出修正系数C。这样该道次的变形抗力为σφ=C·σφ,30式中σφ,30——压下率为30%时的变形抗力；C——与实际压下率有关的修正系数。图7不锈钢1Cr18Ni9Ti的变形温度、变形速度对变形抗力的影响降低变形抗力常用的工艺措施从前面讨论可知，要降低变形抗力，就要从影响变形抗力的因素中找出减少变形抗力的方法。减少变形抗力的方法有：选择最有利的变形方式。从提高金属塑性方面来看，平均应力越高的变形方式，对提高金属的塑性越有利。从减小变形抗力的角度考虑，当加工件存在着几种实际可行的方案时，应选择具有异号主应力图或平均应力较小的变形方式。金属的塑性越有利。从减小变形抗力的角度考虑