影响金属塑性的因素

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1、席兵1104240595影响金属塑性的因素金属的塑性不是固定不变的，它受到许多内在因素和外部条件的影响。同一种材料，在不同的变形条件下，会表现出不同的塑性。因此，塑性是金属及合金的一种状态属性。它不仅与其化学成分、组织结构有关，而且与变形速度、变形温度、变形程度、应力状态诸因素有关，下面分别加以讨论。一．影响塑性的内部因素1．化学成分化学成分对金属塑性的影响是很复杂的。工业用的金属除基本元素之外大都含有一定的杂质，有时为了改善金属的使用性能还人为地加入一些其它元素，这些杂质和加入的合金元素，对金属的塑性均有影响。（1）杂质一般而言，金属的塑性是随纯度的提高而增加的。例如

2、纯度为99.96%的铝，延伸率为45%，而纯度为98%的铝，共延伸率则只有30%左右。金属和合金中的杂质，有金属、非金属、气体等，它们所起的作用各不相同。应该特别注意那些使金属和合金产生脆化现象的杂质。因为由于杂质的混入或它们的含量达到一定的值后，可使冷热变形都非常困难，甚至无法进行，例如钨中含有极少量（百万分之一）的镍时，就大大降低钨的塑性。因此，在退火时应避免钨丝与镍合金接触，又如纯铜中的铋和铅都为有害杂质，含十万分之几的铋，使热变形困难；当铋含量增加到万分之几时，冷热变形难于进行。铅含量超过0.03%~0.05%时引起热脆现象。杂质的有害影响，不仅与杂质的性质及数

3、量有关，而且与其存在状态，杂质在金属基体中的分布情况和形状有关，例如铅在纯铜及低锌黄铜中的有害作用，主要是由于铅在晶界形成低熔点物质，破坏热变形时晶间的结合力，产生热脆性。但在两相黄铜中则不同，分散于晶界上的铅由于的相转变而进入晶内，对热变形无影响，此时的铅不仅无害，而且是作为改善切削性能的添加元素。通常金属中含有铅、锡、锑、铋、磷、硫等杂质，当它们不溶于金属中，而以单质或化合物的形式存在于晶界处时，将使晶界的联系削弱，从而使金属冷热变形的能力显著降低。当其在一定条件下能溶于晶内时，则对合金的塑性影响较小。在讨论杂质元素对金属与合金塑性的有害影响时，必须注意各杂质元素之

4、间的相互影响。因为某杂质的有害作用可能因为另一杂质元素的存在而得到改善。例如铋在铜中的溶解度约为0.002%，若铜中含铋量超过了此数，则多余的铋能使铜变脆。这是由于铋和铜之间的界面张力的作用，促使铋沿着铜晶粒的边界面扩展开，铜晶粒被覆一层金属铋的网状薄膜，显著降低晶粒间的联系而变脆，故一般铜中允许的含铋量不大于0.005%。但若在含铋的铜中加入少量的磷，又可使铜的塑性得到恢复。因为磷能使铋和铜之间的界面张力降低，改善了铋的分布状态，使之不能形成连续状的薄膜。又如，硫几乎不溶于铁中，在钢中硫以FeS及Ni的硫化物（NiS,Ni3S2）的夹杂形式存在。FeS的熔点为1190

5、℃，Fe—FeS及FeS—FeO共晶的熔点分别为985℃和910℃；NiS和Ni—Ni3S2共晶的溶点分别为797℃和645℃。当温度达到共晶体和硫化物的熔点时，它们就熔化、变形中引起开裂，即产生所谓的红脆现象。这是因为Fe、Ni的硫化物及其共晶体是以膜状包围在晶粒外边的缘故。如在钢加入少量Mn，形成球状的硫化锰夹杂，并且MnS的熔点又高（1600℃），因此，在钢中同时有硫和适量的锰元素存在而形成MnS以代替引起红脆的硫化铁时，可使钢的塑性提高。气体夹杂对金属塑性的有害作用可举工业用钛为例来说明。氮、氧、氢是钛中的常见杂质，微量的氮（万分之几）可使钛的塑性显著下降。氧可

6、以高温中强烈的以扩散方式渗入钛中，使钛的塑性变坏，氢甚至可以使存放中的钛及其合金的半成品发生破裂。因此，规定氢在钛及其合金中的含量不得超过0.015%。（2）合金元素对塑性的影响，在本质上与前述杂质的作用相同，不过合金元素的加入，多数是为了提高合金的某种性能（为了提高强度、提高热稳定性、提高在某种介质中的耐蚀性等）而人为加入的。合金元素对金属材料塑性的影响，取决于加入元素的特性，加入数量，元素之间的相互作用。当加入的合金元素与基体的作用（或者几种元素的相互作用）使在加工温度范围内形成单相固溶体（特别是面心立方结构的固溶体）时，则有较好的塑性，如果加入元素的数量及组成不适

7、当，形成过剩相，特别是形成金属间化合物或金属氧化物等脆性相，或者使在压力加工温度范围内两相共存，则塑性降低。Zn,%图5-12铜锌合金的力学性能与含锌量的关系紫铜的塑性是很好的，如果往铜中加入适量的锌，组成铜锌合金-普通黄铜，则因黄铜是面心立方结构的相固溶体组织，塑性仍然较好。可是，当加入的锌量超过39%~50%，就形成两相组织（）或单相组织（相）。相是体心立方结构，其低温塑性较差，这可由铜—锌系状态图及铜锌合金的机构性能随锌含量变化的图5-12中看出。又如在锰黄铜中，由于锰可以溶于固态黄铜中，添加少量的锰对黄铜组织无显著影响，并可提高其