金属的塑性第3节-影响塑性的因素

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1、第一章金属的塑性第三节影响塑性变形的因素第一节金属的塑性第二节塑性变形的主要机制第四节屈服准则1第一章第3节影响塑性变形的因素2可锻性——常用金属材料在经受压力加工产生塑性变形的工艺性能来表示。塑性是指金属材料在外力作用下产生永久变形，而不破坏其完整性的能力。变形抗力是指金属对变形的抵抗力。材料的性质(内因)加工条件(外因)➣化学成分的影响➣组织结构的影响➣变形温度的影响➣变形程度的影响➣变形速度的影响➣应力状态的影响➣接触摩擦等的影响31.杂质的影响例3.铁中的杂质：磷—→冷脆性；硫—→热脆性；碳、氮

2、—→时效脆性；氢—→氢脆现象，白点(细小裂纹)一般而言，金属的塑性是随纯度的提高而增加的例2.化学纯铁具有非常大的塑性，但工业纯铁，例如阿姆克铁，其塑性却不完全如此。铸态的阿姆克铁在1000℃左右，塑性急剧下降。例1.纯铝：纯度99.96%，延伸率45%98%，延伸率30%一、化学成分的影响4钢铁材料52.合金元素的影响一般而言，合金元素对塑性的影响程度取决于合金元素的特性、加入数量和元素间的相互作用。5040302010024681012020406080100δ,%,σb,×10MPaHB,公斤/毫米2

3、δ,%,σb,×10MPaHB,×10MPa2520151050246810020406080100Al,%Zn,%Mg-Al-Zn系变形镁合金中的铝、锌含量对塑性和强度有影响6铁碳合金相图PaFe3C亚共析钢共析钢过共析钢78二、组织结构的影响晶粒大小结构变化单组织和多组织9晶粒大小金属和合金的晶粒愈细，同一体积内的晶界愈多。在室温下由于晶界强度高于晶内，所以金属和合金的变形抗力就高。晶粒度级别晶粒度级别越高，晶粒越细。工业中常用的细晶粒是7-8级，晶粒尺寸为0.022mm左右10结构变化金属和合金的性质

4、取决于结构，即取决于原子间的结合方式和原子在空间排布情况。当原子的排布方式发生变化时，即发生了相变，则抗力也会发生一定的变化.11单组织和多组织当合金为单相组织时，单相固溶体中合金元素含量愈高，变形抗力则愈高，这是晶格崎变的后果，当合金为多相组织时，第二相的性质、大小、形状、数量与分布状况对变形抗力都有影响。一般而言，硬而脆的第二相在基本相晶粒内呈颗粒状弥散分布，合金的抗力就高。第二相越细，分布越均匀，数量越多，则变形抗力越高。举例：1.两相黄铜（Cu-Zn合金）中，若相（软相）以细针状分布于晶粒的基体中，

5、则有较大的塑性；若相以细小圆形夹杂物形态析出，则黄铜的塑性较低。2.钢中的碳化物，呈板状渗碳体，则加工性能不好，当经过球化热处理使其呈球状分布时，则提高了塑性12三、变形温度的影响温度升高：（1）回复再结晶（2）多相组织变为单相组织，滑移系可能增多（3)晶界的临界剪切应力降低，使晶界滑动容易进行(4)原子热振动加剧，晶格中的原子处于一种不稳定状态，产生热塑性（扩散塑性）几乎所有金属与合金的变形抗力都随温度升高而降低。但是对于那些随温度变化产生物理－化学变化和相变的金属与合金，则存在例外。13塑性指标温度，K

6、温度对塑性影响的典型曲线低温脆性区、中温脆性区高温脆性区一般金属有1-2个脆性区14其塑性随温度而变化的曲线图，称为塑性图。塑性图表明了该金属最有利的加工温度范围，是拟定热变形规程的必备资料之一纯铝无氧铜几种铝合金及铜合金的塑性图15在370~420℃的温度范围内进行热轧时，不但塑性较好，而且变形抗力也较小塑性温度，℃碳钢的塑性随温度变化图塑性16变形物体的温度不均匀，会造成金属各部分变形和流动的差异。变形首先发生在那些变形抗力最小的部分。一般，在同一变形物体中高温部分的变形抗力低，低温部分的变形抗力。轧制

7、前使两者的温度不同，可减小弯曲程度17四、变形程度的影响无论在室温或高温条件下，只要回复和再结晶过程来不及进行，则随着变形程度的增加必然产生加工硬化，使变形抗力增大，通常变形程度在30％以下时，变形抗力增加显著。当变形程度较大时，变形抗力增加缓慢，这是因为变形程度的进一步增加，晶格崎变能增加，促进了回复与再结晶过程的发生与发展，也使变形热效应增加。伴随加工硬化过程和回复再结晶过程18五、变形速度的影响变形速度对塑性的影响，实质上是加工硬化和变形热效应的共同作用。热效应：金属在塑性变形时塑性变形能转化为热能的

8、现象。温度效应：塑性变形过程中，因金属发热而促使温度升高的效应铝合金冷挤压时因热效应所增加的温度合金号挤压系数挤压速度（毫米/秒）金属温度℃L411150158~195LD211~16150294~315LY1111~16150340~350LY11316530819变形温度、变形速度对塑性和变形抗力的影响应统一考虑，通常称为温度-速度条件。20冲头试样试验腔室液体注入口σ1-σ2大气压σ1-σ2大气压（a）大理