第17讲变形抗力影响因素要点解析.ppt

金属塑性变形理论Theory of metal plastic deformation 第十七讲 Lesson Seventeen 第八章 金属的塑性变形抗力 主要内容 Main Content 变形抗力的概念及测定方法 影响变形抗力的主要因素 变形抗力的计算 8.2 影响变形抗力的主要因素 化学成份 应力状态 在塑性加工过程中，变形物体所承受的应力状态对其变形抗力有很大的影响。 例如，挤压时的变形抗力要比轧制时大；在孔型中轧制时要比在平轧辊上轧制时大；模锻时要比在平锤头间锻造时大等等。这些都表明，应力状态对变形抗力有较明显的影响。 在图示中压应力状态越强，变形抗力越大。挤压时为三向压应力状态图示，而拉拔时为单向拉伸和两向压缩的应力状态图示，所以挤压时金属的变形抗力就大于拉伸时的变形抗力。 金属的变形抗力在很大程度上取决于静水压力。对许多金属和合金来说，当静水压力从0增加到5000MPa时，其变形抗力可增加一倍。 拉伸金属和合金时径向压力的影响 静水压力的影响通常可在下述情况表现比较明显： 金属合金中的已有组织或在塑性变形过程中发生的组织转变有脆性倾向。这时，静水压力可以使金属变得致密，消除可能产生的完整性的破坏，从而既提高了金属的塑性，又提高了金属的变形抗力。通常，金属越倾向于脆性状态，静水压力的影响越显著。 金属合金的流变行为与粘－塑性体的行为相一致。对粘性体来讲，变形速度和静水压力对其变形抗力有明显的影响。对粘－塑体来讲也同样是这样。并且粘性性质越明显，这种影响就越大。在一定的温度－速度条件下(特别是在温度接近熔点且变形速度不大时)，金属合金的流动行为与粘－塑性体的流变行为相一致。此时，变形速度和静水压力对金属合金便产生相应的影响。 关于静水压力对变形抗力产生影响原因尚需进一步研究。 有人认为，变形速度对变形抗力的影响越大时，静水压力对变形抗力的影响也越大。由于静水压力的作用，可使金属内的空位减少，使塑性形变因难。特别是当变形速度较大，实现塑性变形的时间不够时更是如此。空位的数量越大，静水压力对变形抗力的影响也超大。 变形温度 在讨论温度对变形抗力的影响时必须注意到由于温度的升高所引起的软化效应和其它变形机构的参与作用。 从绝对零度到熔点Tm，可分为三个温度区间： 从0～0.3 Tm为完全硬化区间 从0.3 Tm～0.7 Tm为部分软化区间 从0.7 Tm～1.0 Tm为完全软化区间 对纯金属当温度高于(0.25~0.3) Tm时在变形金属内产生回复，高于0.4 Tm时有再结晶出现。 在软化温度区间持续时间的长短对金属的软化程度也有影响。随着温度的升高，消除硬化所需的时间越短。并且温度越高，此缩短的程度就越大，这是因为软化需要在一定的时间内进行。由此可以看出，变形速度对金属的软化过程有很大的影响。随着变形速度的减小，软化程度增大。因此，温度越高和变形速度越小时，金属的软化程度就越大。 在0.3 Tm温度以下，塑性变形的基本机构是滑移机构(剪切机构)、晶块间机构、孪生机构和晶粒间的脆化机构。当温度高于0.3 Tm时，非晶机构开始变得明显，然后溶解沉淀机构和晶粒边界上的粘性流动机构等参与作用。同时，像晶粒间脆化机构和孪生机构等机构便会消除或几乎消除。 温度升高后，剪切机构和甚至是晶块间机构都会大大改变其特性。它们的变化是：随着温度的升高，伴随上述机构发生的力学现象变得不显著，并开始清楚地显示出滑移的扩散特性。 硬化随温度的升高而降低的总效应决定于： 回复和再结晶的软化作用； 随着温度的升高，新塑性机构的参与作用 剪切机构(基本塑性机构)特性的变化。 总的来看，对于从0到1的相对温度区间的整个间隔内都没有物理－化学变化的合金，其硬度、强度极限、屈服极限、变形抗力等的对数值随温度的变化呈线性关系。 库尔纳科夫温度定律 如果合金的变形抗力对数直线的进程在从0到1的相对温度区间有n次变化，那么该合金在此温度区间就将有n十1次变态。每一次温度变态都可用该改变态的温度系数a，对应变态开始温度Tk的开始变形抗力Pk和对应变态终了温度Tz的终了变形抗力Pz。 对于每一次变态，温度系数可由下式确定： 对于每一温度变态，库尔纳科夫定律可以写成如下的近似形式： 在0.7～0.95相对温度范围内的强度极限 变形速度 对于每种金属材料，在设定的温度条件下都有其自己的特征变形速度。在小于特征变形速度数值的范围内改变变形速度，对变形过程没有影响。如果变形速度高于此特征速度，则很高变形速度会引起变形抗力的升高，同时也会使所有的软化过程、物理化学过程和需要时间来实现有强烈扩散性质的塑性变形机构受到阻碍。 此外，在变形过程中由于变形速度的升高，会引起变形物体的热效应。 为完全实