第6章 变形-抗力.ppt

第六章 金属的变形抗力 §6.1 基本概念及测定方法 §6.2 影响塑性变形抗力的主要因素 §6.3 加工硬化曲线 §6.4 变形抗力的计算 基本知识点：变形抗力及其测定方法、影响变形抗力的主要因素、加工硬化曲线、变形抗力的计算。 重点：变形抗力及其测定方法、影响变形抗力的主要因素、加工硬化曲线。 难点：影响变形抗力的主要因素、加工硬化曲线。 4.1 基本概念及测定方法 金属的塑性变形抗力是指金属在一定的变形条件下进行塑性变形时于单位横截面积上抵抗此变形的力。 为排除复杂应力状态的影响，变形抗力通常用单向应力状态（单向拉伸、单向压缩）下所测定的流动应力来度量。有的书称此应力为真实变形抗力。 实际塑性加工时，如轧制、锻压、挤压、拉拔等，多数是在三向或两向应力状态下进行的。因此，对同一种加工金属材料，在主作用力方向上的单位变形力在数值上一般要比单向应力状态下所测定的变形抗力为大。 其关系可用下式表示: 测定方法 测定金属塑性变形抗力的基本方法有拉伸法、压缩法和扭转法。其中，最常用的前两种方法。 拉伸法 在拉伸实验中通常使用的是圆柱体试样。并认为在拉伸过程中在试样出现细颈以前，在其标距内工作部分的应力状态为均匀分布的单向拉应力状态。这时，所测出的拉应力σ便为变形物体在此变形条件下的变形抗力。 根据金属在变形过程中的体积不变条件，可得： 假设，在试样标距的工作部分内金属的变形也是均匀分布的。所以，此时变形物体的真实变形ε应为 P为试样在拉伸某瞬间所承受的拉力，F、l分别为在该拉伸瞬间试样工作部分的实际横断面积和长度，F0、l0分别为拉伸试样工作部分的原始横断面积和长度。 在实验中，根据P和l变化，按公式便可算出其相应的变形抗力和变形程度的变化。在此所得出的是平均变形抗力和平均变形程度。因为实验时在试样中的每个晶粒处所呈现的应力和变形都可能有所差别。 拉伸法所测出的变形抗力比较精确，且方法简单。但实验时的变形程度一般不应大于20％~30％，否则实验时拉伸试样会出现细颈，造成在细颈处呈现三向拉应力状态和应力状态的分布不均。倘若必须计算此刻的变形抗力时，则必须对所测出的应力加以修正。 压缩法 §6.2 影响塑性变形抗力的主要因素 1 化学成分和显微组织的影响 碳：在较低的温度下随着钢中含碳量的增加，钢的塑性变形抗力升高。温度升高时其影响减弱。图6－1示出，在不同变形温度和变形速度条件下，压下率为30％时含碳量对变形抗力的影响。可见，低温时的影响比高温时大得多。 锰：由于钢中含锰量的增多，可使钢成为中锰钢和高锰钢。其中中锰结构钢（15Mn~50Mn）的变形抗力稍高于具有相同含碳量的碳钢，而高锰钢（Mn12）有更高的变形抗力。 硅：钢中含硅对塑性变形抗力有明显的影响。用硅使钢合金化时，可使钢的变形抗力有较大的提高。例如，含硅量为1.5％~2.0％的结构钢（55Si2 60Si2）在一般的热加工条件下，其变形抗力比中碳钢约高出20％~25％。含硅量高达5％~6％以上时，热加工较为困难。 铬：对含铬为0.7％~1.0％的铬钢来讲，影响其变形抗力的主要不是铬，而是钢中的含碳量。这些钢的变形抗力仅比具有相应含碳量的碳钢高5％~10％。对高碳铬钢GCr6~ GCr15（含铬量0.45％~1.65％），其变形抗力虽稍高于碳钢，但影响变形抗力的也主要是碳。 镍：镍在钢中可使变形抗力稍有提高。但对25NiA、30 NiA和13 Ni2A等钢来讲，其变形抗力与碳钢相差不大。当含镍量较高时，例如Ni25~ Ni28，其变形抗力与碳钢相比有很大的差别。 在钢中同时加入几种合金元素，例如同时加入铬和镍，这时钢中的碳、铬和镍对变形抗力都要产生影响。Cr18Ni9Ti钢的变形抗力比碳钢高50%。 金属的变形抗力与其显微组织有密切的关系。晶粒大小就是其中的一个重要因素。晶粒越细小，变形抗力越大。金属中的夹杂物对变形抗力也有影响。在一般的情况下，夹杂物会使变形抗力升高。钢中有第二相时，变形抗力也会相应提高。 2 变形温度的影响 从绝对零度到熔点Tm的整个温度区间可分为三个温度区间：①0~0.3Tm为完全硬化温度区间；②0.3~0.7Tm为部分软化温度区间；③0.7~1.0Tm为完全软化温度区间。在不同温度区间内变形抗力不同。 在0.3Tm温度以下，基本的塑性变形机制为滑移、孪生和晶间脆化机制。当温度高于0.3Tm时，非晶机制的作用开始变得明显。之后，溶解－沉积机制和晶界上的粘性流动机制等也都参与作用。此时，晶间脆化、孪生等机制的作用会消失或几乎消失。随温度的升高，剪切机制，甚至晶块间机制也会有明显地改变其特征，其力学现象变得不明显，开始显示出滑移的扩散特性。 随着温度的升高，硬化减小的总效应决定于以下方面： 回复