轧钢原理-第4章.ppt

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1、轧钢原理第四章金属的塑性和变形抗力第一节金属塑性的概念金属之所以能够被进行压力加工而不产生断裂，主要就是由于金属具有塑性这一特点。所谓塑性，是指金属在外力作用下，能稳定地产生永久变形而不破坏其完整性的能力。金属塑性的大小，可以用金属在断裂前产生的最大变形程度来表示。它可以表示压力加工时金属塑性变形的限度。所以也叫“塑性极限”，也称为“塑性指标”。金属的塑性和柔软性之间不存在必然联系。如热轧高温加热时产生过热或过烧的钢，其变形抗力很小，也就是柔软性很好，但塑性很差，很容易开裂，甚至完全丧失变形能力。研究金属塑性的目的：选择合适的变形方法，确定最好的变形温度、速

2、度条件以及许用的最大变形量。1、金属塑性的测定方法测定金属塑性的方法，最常用的有机械性能试验法和模拟试验法(即模仿某加工变形过程的一般条件在小试样上进行试验的方法)两大类。要说明的是：每种实验方法测定的塑性指标，仅能表明金属在该变形过程中所具有的塑性。虽然如此，但也不应否定一般测定方法的应用价值，因为通过这些试验可以得到相对的和比较的塑性指标。这些数据可以定性地说明在一定变形条件下，哪种金属塑性高，哪种金属塑性低；或对同一金属，在哪种变形条件下塑性高，哪种变形条件下塑性低等。第二节塑性指标及塑性图常用的机械性能试验法：（1）拉伸试验拉伸试验是在材料试验机上进

3、行的。拉伸速度通常在3～10mm/s，相当于一般液压机的变形速度。拉伸试验中可以确定两个塑性指标——延伸率(δ％)和断面收缩率(ψ％)。这两个指标越高说明材料的塑性越好。（2）扭转试验扭转试验是在专用的扭转试验机上进行。试验时圆柱形试样一端固定另一端扭转，用破断前的扭转转数(n)表示塑性的大小，n越大说明金属的塑性越好。除此之外，还有冲击试验、深冲试验、锻造及轧制时刚出现第一条肉眼可见的裂纹时的相对压下量(H-h)/H×100%、扩口试验、压扁试验、弯曲试验等。可以根据不同的要求和目的选择不同的塑性指标。模拟试验法主要有镦粗试验和楔形轧制试验，这些方法都比较

4、难以在实验室实施。2、塑性图一般常把测得的塑性指标用变形温度的函数形式表示出来，也就是画出塑性指标与变形温度关系的曲线图，称为塑性图。利用塑性图可以找到在一定的变形条件下的最好加工温度范围，或者加工时避开金属的低塑性温度区域。下面以W18Cr4V高速钢为例，运用分析塑性图分析其的塑性指标。该塑性图中的塑性指标有延伸率(δ)、断面收缩率(ψ)、冲击韧性(αk)以及强度极限(σb)随温度的变化曲线。由图可见，该钢种在900～1200℃范围内具有最好的塑性，因此可将该钢种的塑性变形温度确定在以上范围内。要说明的是，为了正确确定金属的变形温度范围，仅有塑性因往往是不

5、够的，因为许多金属与合金的加工，不仅要保证顺利实现成形过程，还必须满足钢材的某些组织性能方面的要求，为此，在确定变形制度时，除了塑性图之外，还要配合引用合金状态图和再结晶图以及必要的显微组织检查，才能确定出最合适的变形温度和变形量。第三节影响塑性的主要因素及提高塑性的途径影响金属塑性的因素很多，大致可分为内因和外因两个方面：内因：金属的自然性质；外因：变形的温度—速度条件和变形的力学条件（即应力状态和变形状态）。内因是关于材质方面的因素，外因则属于加工条件方面的因素。1、金属的自然性质对塑性的影响（1）化学成分的影响纯金属的塑性最好，若其中有另外的元素，则其

6、塑性将会随各种元素的种类和含量变化。各元素对钢的塑性的影响关系如下：锰锰的硫化物熔点较高，并且它在钢中不是以膜状包围晶粒，而以球状夹杂形式存在。另外，锰和硫有较强的亲和力。因此，在钢中加入锰，就可形成硫化锰以取代易引起红脆性的硫化铁等其他硫化物，从而使钢的塑性提高。硫硫很少固溶于铁中，在钢中它常和其它元素组成硫化物。这些硫化物相互组成共晶时，熔点就降得很低。以夹杂形式出现的这些硫化物及其共晶体，通常多分布于晶粒边界上，当温度达到其熔点时，它们就会熔化，在变形中引起开裂，即产生红脆(或热脆)现象。碳钢中含碳量越高，塑性越差，热加工温度范围越窄。实践表明，含碳量

7、小于1.4％的铸态碳钢可以很好地经受锻造和轧制。随着含碳量进一步提高，由于会析出自由渗碳体甚至出现莱氏体，使塑性降低。磷钢中磷含量不大于1％—1.5％时，在热加工范围内对塑性影响不大。但在冷状下，磷可使钢的强度增加塑性降低．即产生冷脆现象；当含磷超过0.1％时，这种现象就特别明显，当含解量大于0.3％时，钢已全部变脆。硅硅在钢中大部分溶于铁素体，使铁素体强化。在奥氏体钢中，含硅量在0.5％以上时，由于加强了形成铁素体的趋势，对塑性产生不良影响。铝铝对碳钢及低合金钢的塑性起有害作用，这可能是由于在晶界处形成氮化铝所致。铜实践表明，钢中含铜量达0.15％—0.3

8、0％时，在热加工中钢的表面会产生龟裂。。硼在钢中含硼