13.4影响塑性和变形抗力的因素课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四节影响塑性和变形抗力的因素,一、塑性、塑性指标和塑性图,塑性：,金属在外力作用下发生,永久,变形而不破坏其完整性的能力1、塑性反映了材料产生塑性变形的能力；,2、塑性不是固定不变的，同一种材料，在不同的变形条件下，会表现出不同的塑性3、影响金属塑性的因素主要有两方面：,1）内因：金属本身的晶格类型、化学成分和金相组织等；,2）外因：变形时外部条件，如变形温度和受力状况等塑性指标：,为衡量金属塑性的高低而确定的数量上的指标，一般以金属材料开始发生破坏时的塑性变形量来表示,常用的塑性指标：,拉伸试验伸长率,(),断面收缩率,（）,100,100,为试样的原始标准间距和试样断裂后标距间长度；,、,、,为试样的原始横截面积和试样断裂处的最小横截面积塑性指标还可以用镦粗实验和扭转试验测定镦粗试验（试样的高度为直径的1.5倍）中，以出现第一条裂纹时的变形程度为塑性指标：,注：只有相同的指标才能相互比较,100,、,试样原始高度和表面出现第一条裂纹时的高度,塑性图：,在不同的变形速度下，以不同温度下的各种塑性指标（、,a,k,等）为纵坐标、以温度为横坐标绘制成的函数曲线。

碳钢塑性图,二、对塑性的影响因素,内部因素：,化学成分,组织结构,外部因素：,变形温度,应变速度,应力状态,（一）化学成分和合金成分对金属塑性的影响,金属的塑性随其纯度的提高而增加，如纯铝99.96伸长率为45，98伸长率为30,产生脆化现象，使冷热变形都非常困难如碳钢中：,P,冷脆,S,热脆,N,时效脆性,H,氢脆,杂质的存在状态、分布情况和形状不同，对塑性的影响也不同；如：,Pb、S、Sn,等,不溶于金属 降低金属塑性,溶于金属 塑性变化不大,单质或化合物,晶界处,杂质元素之间相互作用对金属的塑性产生影响；,硫,+Fe,FeS（,熔点,1190,），,热脆,+Mn MnS（,熔点1600,），,塑性提高合金元素特性、数量、元素之间的相互作用及分布等对金属的塑性产生影响碳：形成单相固溶体（,fcc）,铁素体和奥氏体有较好的塑性；,形成脆性过剩相渗碳体塑性降低铬、钨、钼、钛、钒：形成硬而脆的碳化物塑性下降钛、钒：形成高度弥散的碳化物细小颗粒对塑性影响不大注：对冷加工用钢而言，含碳量应尽量低碳含量对碳钢力学性能的影响,4、,氮,在钢中主要以氮化物,Fe,4,N,形式存在当含量较小时，对钢的塑性影响较小；当含量增加时，钢的塑性下降。

当含氮量较高的钢从高温快冷至低温时，,铁被过饱和，随后以,Fe,4,N,形式析出，使钢的塑性、韧性大大下降，这种现象称为,时效脆性,5、,氢,钢中溶氢，会使钢的塑性、韧性下降，造成所谓“,氢脆,”（白点）6、,氧,在钢中溶解度很小，主要以氧化物的形式出现，降低钢的塑性与其它夹杂物形成共晶体，分布于晶界处，造成钢的,热脆性,二）组织状态对金属塑性的影响,晶格类型的影响,面心立方,12,个滑移系，同一滑移面上3个滑移方向，塑性最好，如铝、铜和镍等体心立方,12,个滑移系，同一滑移面上2个滑移方向，塑性较好，如钒、钨、钼等密排六方3个滑移系，塑性最差，如镁、锌、钙等晶粒度的影响,晶粒度越小，越均匀，塑性越高相组成的影响,单相组织塑性好；多相组织塑性差晶界、晶内；硬相、软相）,铸造组织的影响,铸造组织具有粗大的柱状晶粒，具有偏析、夹杂、气泡、疏松等缺陷，因而塑性较差三）变形温度对金属塑性的影响,对大多数金属而言，总的趋势是随着温度升高，塑性增加,1）发生回复与再结晶，消除了加工硬化；,2）原子动能增加，位错活动加剧，出现新的滑移系，改善晶粒之间变形的协调性3）晶间滑移作用增强：晶界切变抗力降低；晶界滑移引起的微裂纹被消除。

4）金属的组织、结构的变化：多相单相；晶格的结构改变，如钛：室温,hcpbcc,，,在加热的某些温度区间，由于相态或晶界状态的变化而出现脆性区，使金属的塑性降低蓝脆区：,中温（200-400）区，由于氧化物、氮化物以沉淀形式在晶界、滑移面上析出；,热脆区：,高温（800-950）区，珠光体转变为奥氏体，使得铁素体和奥氏体共存，另外，晶界处可能析出,FeS-FeO,低熔点的共晶体,；,高温脆区：,加热温度超过1250后，由于过热、过烧，晶粒粗大，晶界出现氧化物和低熔物质的局部熔化,碳钢的塑性随温度的变化曲线,18,提高应变速率可以降低摩擦系数，从而降低金属的流动阻力、改善金属的充填性提高应变速率可以减少热成形时的热量损失，减少毛坯温度下降和温度分布的不均匀性，这对于具有薄壁、高筋等形状复杂的工件成形是有利的五）应力状态对塑性的影响,主应力图：,自变形体中某点取一立方微单元体，用箭头表示作用在该单元体主应力，称为主应力图，主应力图只表示出应力的,个数,和,方向,，并不表示应力的大小主应力图有,九种,：,单向主应力图：,二向主应力图：,三向主应力图：,变形抗力：,金属在发生塑性变形时，产生抵抗变形的能力，称为变形抗力，一般用接触面上平均单位面积变形力表示,变形抗力大小,取决于材料在一定变形条件下的真实应力，还取决于塑性加工时的应力状态、接触摩擦状态和变形体的尺寸因素等。

注：只有在单向应力状态下，材料的变形抗力才等于材料在该变形条件下的真实应力注：塑性,和,变形抗力,是两个不同的概念,塑性 反映材料塑性变形的能力,变形抗力 反映塑性变形的难易程度,塑性好不一定变形抗力低，反之亦然二）组织结构的影响,结构变化：,组织状态不同，变形抗力不同；,组织结构的变化（相变），变形抗力也发生变化晶粒大小：,晶粒越细，同一体积内的晶界越多，变形抗力就高（室温晶界强度高于晶内）单相组织和多相组织：,单相组织合金元素含量越高，晶格畸变越严重，变形抗力越大单相组织比多相组织的变形抗力小多相组织中第二相的性质、形状、大小、数量和分布状况对变形抗力都有影响硬而脆的第二相在基体相晶粒内呈颗粒状弥散分布时，合金的变形抗力就高；,第二相越细，分布越均匀，数量越多，变形抗力就越大三）变形温度的影响,几乎所有的金属和合金，变形抗力都随温度的升高而降低；,但是当金属和合金随着温度的变化而发生物理-化学变化和相变时，会出现相反的情况，如钢在加热过程中发生的蓝脆和热脆现象四）变形程度的影响,随变形程度的增加，会产生加工硬化，使继续变形发生困难，因而变形抗力增加当变形程度较高时，促进了回复与再结晶过程的发生与发展，变形抗力的增加变得比较缓慢。

六）应力状态的影响,应力状态不同，变形抗力不同如,挤压时金属处于三向压应力状态，拉拔时金属处于一向受拉二向受压的应力状态挤压时的变形抗力远比拉拔时变形抗力大拉拔和挤压时不同的应力状态和变形抗力,。