塑性影响因素.pdfVIP

金属塑性及其影响因素 从生产工艺角度出发，总是希望变形金属具有高的塑性，随着科学技术的发展， 有越来越多的低塑性、高强度材料需要进行塑性成型，以适应生产的需要。塑性是材 料力学性能中的一项重要指标，测定某一材料合不合格，对其塑性有严格的标准规定。 人们往往只认识到材料力学性能中强度这一项，而对塑性没有足够的重视。然而在生 产实际中，从各种机械零件到巨大的船舶、桥梁、容器等在使用过程中都有不少因塑 性不够而发生脆断的例子。因此研究如何提高金属塑性的问题无疑具有重要意义。 1 金属塑性和塑性指标 所谓塑性，是指固体材料在外力作用下发生永久变形，而不破坏其完整性的能力。 为了衡量金属塑性的高低，需要有一种数量上的指标，称为塑性指标。塑性指标是以 材料开始破坏时的塑性变 形量来表示，它可借助于各种实验方法来测定，如拉伸、 墩粗和扭转实验等。通常情况我们用拉伸实验测定金属的塑性指标，对应于拉伸实验 的塑性指标，用延伸率 a 表示。a 的数值由下式确定: δ=(L 一 Lo)/Lo x100% k 式中:L 一拉伸试样原始标距间长度 k L 一拉伸试样破断后标距间的长度 k 对应于不同材料，对其塑性有不同的标准规定，如标准铃轧扭钢筋》(JG3046 一 1998)中规定冷轧扭钢筋的延伸率 8 应符合吕 I。)4.5%;标准伽筋混凝土用热轧光圆 钢脚(GB13013 一 91)中规定钢筋的延伸率吕应符合吕 5)25%。因此严格测定材料的塑性 对判定材料是否符合标准要求起着重要的作用，并且塑性指标对于正确拟定产品加工 工艺具有重要的参考价值。 那么，什么影响着金属塑性的高低呢?影响金属塑性高低的主要因素有两方面，一 方面是内因，即金属本身的化学成分、组织等;另一方面是外因，即变形时的外部条件， 如变形温度、变形速度等。下面将对这两方面因素是如何影响金属塑性的高低做具体 分析。 2 化学成分和组织对金属塑性的影响 金属本身的化学成分和组织对塑性的影响非常明显，但也很复杂。现以钢(碳钢和 合金钢)为主要对象，分析其化学成分和组织对金属塑性的影响。 2.1 化学成介对金属塑性的影响 (l)碳钢中碳和杂质元素对金属塑性的影响碳钢中碳对其性能的影响最大。碳能固 溶于铁，形成铁素体和奥氏体固溶体，它们都具有良好的塑性。当碳的含量超过铁的 溶碳能力时，多余的碳便与铁形成化合物 Fe C，称为渗碳体。渗碳体具有很高的硬度， 3 而塑性几乎为零，对基体的塑性变形起阻碍作用，而使碳钢的塑性降低。随着碳含量 的增加，渗碳体的数量亦增加，塑性的降低就更甚。碳钢中杂质元素磷是有害杂质， 磷能溶于铁素体中，其固溶强化能力很强。磷溶人铁素体后，使钢的强度、硬度显著 提高，塑性、韧性显著降低，尤其在低温时更为严重，这种现象称为冷脆性。故对冷 变形钢应严格控制磷的含量。 碳钢中杂质元素硫是有害杂质，它在钢中几乎不溶解，而与铁形成 FeS。FeS 与铁 形成易熔共晶体，其熔点为 985℃;分布于晶界。当钢在 800℃一 1200℃范围内进行塑 性加工时，由于晶界处的硫化铁共晶体塑性低或发生熔化，而导致锻件开裂，这种现 象称为热脆性。 (2)合金元素对钢塑性的影响 合金元素加人钢中，不仅改变钢的使用性能，而且改变钢的塑性成形性能。主要 表现为:塑性降低、变形抗力提高。这一现象可从以下几个方面来解释: ·合金元素溶人固溶体中，将使原子的晶体点阵发生不同程度的畸变，从而使钢 的抗力提高，塑性降合金元素与钢中的碳形成硬而脆的碳化物，使的强度提高，塑性 降低。 ·合金元素改变钢中相的组成，造成组织的多相，从而使钢的塑性下降。 ·合金元素与钢中的氧、硫形成氧化物或硫化物杂，造成钢的热脆性，给热成形 带来困难。 ·合金元素一般都使钢的再结晶温度提高，再结速度降低，因而使钢的硬化倾向 增加，塑性降低。 ·若钢中含有低熔点元素(如铅、锡、砷等)，这些元素几乎都不溶于基体金属， 而以纯金属 式存在于晶界，造成