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分析影响金属塑性变形的主要因素.docx

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文档介绍

文档介绍:(一)影响金属塑性变形的主要因素
影响金属塑性变形的主要因素有两个方面,其一是变形金属本身的晶格类型,化学成份和组 织状态等内在因素;其二是变形时的外部条件,如变形温度、变形速度和变形的力学状态等。因此, 只要有合适的内、外部条件,就有可(一)影响金属塑性变形的主要因素
影响金属塑性变形的主要因素有两个方面,其一是变形金属本身的晶格类型,化学成份和组 织状态等内在因素;其二是变形时的外部条件,如变形温度、变形速度和变形的力学状态等。因此, 只要有合适的内、外部条件,就有可能改变金属的塑性行为
化学成份和组织对塑性变形的影响
化学成份和组织对塑性和变形抗力的影响非常明显也很复杂。下面以钢为例来说明。
化学成份的影响 在碳钢中,铁和碳是基本元素。在合金钢中,除了铁和碳外还包含有硅、锰、 铬、镍、钨等。在各类钢中还含有些杂质,如磷、硫、氨、氢、氧等。
碳对钢的性能影响最大。碳能固溶到铁里形成铁素体和奥氏体固溶体,它们都具有良好的塑性和低 的变形抗力。当碳的含量超过铁的溶碳能力,多余的碳便与铁形成具有很高的硬度,而塑性几乎为 零的渗碳体。对基体的塑性变形起阻碍作用,降低塑性,抗力提高。可见含碳量越高,碳钢的塑性 成形性能就越差。
合金元素加入钢中,不仅改变了钢的使用性能,而且改变了钢的塑性成形性能,其主要的表现为: 塑性降低,变形抗力提高。这是由于合金元素溶入固溶体(a—Fe和Y—Fe),使铁原子的晶体点阵 发生不同程度的畸变;合金元素与钢中的碳形成硬而脆的碳化物(碳化铬、碳化钨等);合金元素改 变钢中相的组成,造成组织的多相性等,都造成钢的抗力提高,塑性降低。
杂质元素对钢的塑性变形一般都有不利的影响。磷溶入铁素体后,使钢的强度、硬度显著增加,塑 性、韧性明显降低。在低温时,造成钢的冷脆性。硫在钢中几乎不溶解,与铁形成塑性低的易溶共 晶体FeS,热加工时出现热脆开裂现象。钢中溶氢,会引起氢脆现象,使钢的塑性大大降低。
组织的影响钢在规定的化学成份内,由于组织的不同,塑性和变形抗力亦会有很大的差别。 单相组织比多相组织塑性好,抗力低。多相组织由于各相性能不同,使得变形不均匀,同时基本相 往往被另一相机械地分割,故塑性降低,变形抗力提高。
晶粒的细化有利提高金属的塑性,但同时也提高了变形抗力。这是因为在一定的体积内细晶粒的数 目比粗晶数目要多,塑性变形时有利于滑移的晶粒就较多,变形均匀地分散在更多的晶粒内,另外 晶粒越细,晶界面越曲折,对微裂纹的传播越不利。这些都有利于提高金属的塑性变形能力。另一 方面晶粒多,晶界也愈多,滑移变形时位错移动到晶界附近将会受到阻碍并堆积,若要位错穿过晶 界则需要很大的外力,从而提高了塑性变形抗力。
另外钢的制造工艺,如冶炼、浇铸、锻轧、热处理等都影响着金属的塑性和变形抗力。
变形温度对塑性变形的影响
变形温度对金属和合金的塑性有很大的影响。就多数金属和合金而言,随着温度的升高, 塑性增加,变形抗力降低。这种情况,可以从以下几个方面进行解释。
温度升高,发生回复和再结晶。回复使金属的加工硬化得到一定程度的消除,再结晶能完全消除 加工硬化。从而使金属的塑性提高,变形抗力降低。
温度升高,原子热运动加剧,动能增大,原子间结合力减弱,使临界剪应力降低,不同滑移系的 临界剪应力降低速度不一样。因此,在高温下可