第14讲塑性影响因素

1、主要内容Main Content塑性的概念及塑性指标 超塑性现象1=影响塑性的主要因素7.2影响塑性的主要因素金属的化学成分及组织 -变形的温度一速度条件 变形的力学条件其它因素7.2.2变形的温度一速度条件Z Lesson Fourteen1变形温度和变形速度皆为决定金属塑性大 小的重要因素。III变形过程中金属的硬化和软化同时存在， 所以在研究对塑性的影响时应对变形温度 和变形速度进行综合考虑。但在分析此问 题时，为突出其各自的作用，往往将此二 因素加以分别讨论。通常随着轧制温度的升高, 金属的塑性增加Ill变形温度升高原子热运动的能量增加出现新的滑移系统非晶机构、溶解机构的参与有利于软化

2、过程的发展变形过程中所产生的破坏和缺陷得到恢复变形温度对碳钢的塑性的影响四低三高 I区：在此区域内金属的塑性极低，到200 C时塑性几乎完全消失，这大概是由于 原子热运动能力极低的缘故。 II区：位于200-400 C的范围内，此区域为蓝脆区。由于时效的原因，柯氏气团钉扎 住位错，位错运动受阻，使得塑性降低。 HI区：800-950C o此区域的出现与相变有 关。在相变时由于铁素体和奥氏体的共存, 使金属产生不均匀的变形，塑性降低。也 有人认为，此区域的出现与硫的影响有关, 并称此区域为红脆（热脆）区。 IV区：因此区域的温度过高，使金属的温度接近熔化温度，可能产生过热或过烧的现象，使晶间强度

3、减弱，塑性大为降低。a 1区：位于IOO-2OOC范围内，其塑性的逐渐增加，是由于原子热振动增加的缘故。 2区:位于700-800 C的范围,由于再结晶和扩散过程的发生，使金属的塑性升高。 3区：位于950-1250C的范围，在此区域内金属具有均匀的奥氏体组织，产生充分 的软化效应。I鉢朋Hebei Poly techTemperatureStrength, hardness, ductilityGrainsizeResidual stressesCoM-waled CW)Iirdal he.2皂 eziec. sfrei heating 3 at 58CCgraiiLS by iec. on

4、es 4 s.hr 脆性化合物是引起难熔金属和合金红脆的原因， 使沿晶界的连续面血邢/G攵#Hebei Polytechnic university当变形速度升高时，会抑制“红脆”的出现。这 是因为抑制了控制晶间破坏的热活化扩散过程和 减少了晶间变形对总变形的贡献。在低变形速度和在红脆温度区间的具有最低塑性 的温度条件下，杂质原子在应力作用下的迁移加 速。杂质沿晶界产生偏析，促使晶间断裂。虽然金属的塑性和变形温度、变形速度的关系非常复杂，但在金属塑性加工的实际 中，当变形速度在0.001100秒的区间独，仍可找出一定的基本规律。如下图所Zjl OIII变形温度分别为（a）:T=（0.910）几

5、八（b）:T=（0509）几、（c）:T=（0205）几、（d）:T=（0.002）几（几是金属的熔点温度） I釧b/检。攵#Hebei Polytechnic university在0.9Tm的温度区间，提高温度会使金属的塑 性急剧下降（过热和过烧）。对具有高变形抗力的 钢和合金来讲，提高变形速度会产生不好的效果。这是因为由于热效应稍使变形金属的温度升高,就会促使晶间的低熔点物质熔化，出现晶间断裂 （图a）。从相应的显微照片中可以看到沿晶界有低 熔共晶体和内部氧化（过烧）的痕迹。|=对于某些合金，其中包括银基的弥散强化合金， 其高塑性区(0.7-0.9)Tm的温度界限是很窄的。 在此温度区间

6、大多数钢在各种变形速度下都有高 塑性。在红脆区(0.5-0.8) Tm,纯的细晶变态钢和合金 具有较高的塑性，并随变形速度的增加变化甚小 (图b1)o工业纯的粗晶粒钢和合金呈现出红脆性, 当变形速度升高时，其塑性有所改善(图b3),并 可阻止晶间裂纹的扩展。在温加工温度区间(0.2-0.5) Tm,晶内滑移占优 势。当变形温度接近上限时，金属的塑性有明显 的升高。ijiju在绝热过程中，在变形速度非常高的情况下，变 形速度的增加使金属的塑性升高(图c)；或者在带 有弥散强化的金属中，在低速情况下，随着变形 速度的升高，金属的塑性也增加，其对变形温升敏感。在冷变形温度区间(0-0.2)Tm,也出

7、现类似温加 工时的现象。其区别是在高速变形中金属的热效 应更大些(图d)。在体心立方金属中，随着变形速 度的升高，由于滑移机构被李生机构所代替，金 属的塑性下降。这一点与温加工变形类此只不过 更强烈些。对面心立方金属来讲，随着变形速度 的升高，金属塑性下降得稍差些。723变形的力学条件应力状态是影响金属塑性的重要因素。实践证明,当金属由单向拉应力状态过渡到三向拉应力状态 时其塑性有显著下降，在某些情况下可能发生脆 性断裂。金属在塑性变形中所承受的应力状态对其塑性的发挥有显著的影响，静水压力值越大，金属的塑性发挥得越好。大理石和红砂石三向受压的试验结果幻大理石b）红砂石?|轴向压力一侧向压力,两

8、常番盘雙霉關麻同可将其对金属塑性的影响HL昊断。静水压力越大，变形金在塑性加工的实际中，即使其应力状态图相同， 但对金属塑性的发挥也可能不同。例如，金属的 挤压，圆柱体在两平板间压缩和板材的轧制等， 箕基本的应力状态图皆为三向压应力状态图，但 对塑性的影响程度却不完全一样。一这就要根据其静水压力提高金属塑性的原因:（1）体压缩能够遏止晶粒边界的相对移动，使 晶间变形困难。因为在塑性加工实际中，有时是 不允许晶间变形存在的。在没有修复机构（再结晶 机构和溶解沉积机构）时，晶间变形会使晶间显微 破坏得到积累，进而迅速地引起多晶体的破坏。(2)体压缩能促进由于塑性变形和其它原因而 破坏了的晶内联系的

9、恢复。这样，随着明显的体 压缩的增加，使金属变得更为致密，其各种显微 破坏得到修复，甚至其宏观破坏(组织缺陷)也得 到修复。(3)体压缩能完全或局部地消除变形物体内数 量很小的某些夹杂物甚至液相对塑性的不良影响o(4)体压缩能完全抵偿或者大大降低由于不均 匀变形所引起的拉伸附加应力，从而减轻了拉应 力的不良影响。变形状态对塑性的影响因为压缩变形有利于塑性的发挥而延伸变 形有损于塑性，所以主变形图中压缩分量 越多，对充分发挥金属的塑性越有利。按 此原则可将主变形图排列为：两向压缩一 向延伸的主变形最好，一向压缩一向延伸 次之，两向延伸一向压缩的主变形图最差。(&)Vx占 三3杂质（C） 纤维方向

10、主变形图对金属中缺陷形态的影响由三向压缩主应力图和两向压缩一向延伸的主变形图相 组合的变形力学图是易利于发挥金属塑性。在实际的压 力加工生产中挤压就具备了这种变形力学图。虽然三向压应力状态最能发挥金属的塑性，但在塑性加工时会使单位变形力增加。因此，在选择加工方法时应视具体条件而定。7.2.4其它因素分散变形的影响尺寸因素的影响周围介质的影响由于在分散变形中每次所给予的变形量都比较小, 远低于塑性指标，有：变形金属内所产生的应力较小，不足以引起金属 的断裂。在各次变形的间隙时间内由于软化的发生，使塑 性在一定程度上得以恢复。对其组织有一定的改善。所有这些都为进一步加工创造了有利的条件，结果使断裂前可能发生的总变形程度大大提高。尺寸因素的影响就聽瞬积雛磊誅下降,但当体积般都存在大量的组织因素的影响。在实际的变形金属内，组织缺陷。这些组织缺陷在变形物体内是不均匀分布的。在 单位体积内平均缺陷数量相同的条件下，变形物体的体积越 大，它们的分布越不均匀，使其应力的分布也越不均匀，因 而引起金属塑性的降低。因此，大钢锭的塑性总比小钢锭的塑性低。表面因素的影响。