高线四棒车间轧钢工(质量)讲座授课课件-02.ppt

1、轧制原理基础知识讲 座 ( 2 ),首钢高级技工学校 冶金工程教研室,第二讲 金属的塑性,2-1 塑性的概念 2-2 塑性的指标 2-3 影响塑性的因素,2-1 塑性的概念 塑性固体金属在外力的作用下发生永久变形而不破坏其完整性的能力称为塑性。,塑性与柔软性是一个概念吗？,塑性与柔软性,铅：塑性很好，变形抗力也小； 奥氏体不锈钢：塑性好，变形抗力也大； 过烧的钢：塑性很差，变形抗力也低； 有加工硬化的金属：塑性差，变形抗力大。,注意：塑性与柔软性不是一个概念，柔软性代表的是变形抗力的大小；金属的塑性与其软硬程度无关。,22 塑性的指标 一、塑性指标 二、塑性图,一、塑性指标 金属开始破坏时的塑

2、性变形量称为塑性指标。 延伸率： =（lL）/ L100% 断面收缩率： =（F0Fn）/ F0100%,塑性指标的测定是在一定条件下进行的，它只代表某金属在这种条件下的塑性指标，并不代表该金属在其他条件时的塑性指标。,二、塑性图 以塑性指标为纵坐标，温度为横坐标所作出的“塑性指标随温度变化”的曲线图称为塑性图。 塑性图是压力加工时制定加工过程热力规范的重要依据。,W18Cr4V高速钢的塑性图, 23 影响塑性的因素 一、影响塑性的因素 二、提高塑性的途径,一、影响塑性的因素 影响金属塑性的因素分为两大部分：自然性质和加工条件。,1、自然性质 金属的自然性质分为两个部分：化学成分和组织结构。,

3、 金属化学成分对塑性的影响 对金属塑性影响较大的化学元素包括：碳、磷、硫、氮、氢、氧。,碳 碳能固溶于铁形成铁素体和奥氏体，其塑性好、变形抗力较低；多余的碳与铁形成渗碳体（Fe3C），导致钢的塑性降低，变形抗力提高；钢中含碳量越高，塑性下降越多。,渗 碳 体,渗碳体是铁与碳形成的化合物，含碳量669%，分子式Fe3C。渗碳体硬度很高，塑性几乎为零，是一个硬而脆的相。当其与其他相共存时，可以呈片状、粒状和网状。 渗碳体对铁碳合金的性能有很大的影响。,磷 磷能溶于铁素体中，固溶强化能力很强，使钢的强度和硬度显著提高，塑性和韧性显著下降；尤其在低温时更为严重，这种现象称为冷脆（蓝脆）。 特别应注意的

4、是磷有着极强的偏析能力，容易造成局部磷含量增加，成为冷脆的发源地。,硫 在钢中几乎不溶于铁，与铁形成FeS，FeS易与氧化物形成易熔共晶体，熔点为938 oC，分布于晶界，在热塑性加工时易导致工件开裂，这种现象称为红脆。,氮 铁素体对氮的溶解度很小，含氮量较高的钢在快冷时，易在铁素体中出现氮的过饱和溶解。 在室温时，随着时间的推移，氮将以Fe4N的形式析出，导致钢的硬度和强度增加，而塑性和韧性大大地降低，这种现象称为时效脆性。,氢 钢中含氢对钢的热加工没有明显的影响，因为在高温时钢中的氢可以部分地从钢中析出。但当钢中含氢较多时，如快冷极易形成“白点（微细裂纹）”，使钢的塑性大大降低，称为“氢脆

5、”。,氧 氧在铁素体中的溶解度很小，主要是以氧化物的形式存在于钢中，多分布在晶界上，使钢的塑性下降。 原因是：氧化物与其它化合物（如：FeS）形成的共晶体的熔点一般较低，在热加工范围内有的已经软化或熔化。, 金属组织结构对塑性的影响 对金属塑性产生影响的包括：金属基体的构成，单相组织和多相组织、晶粒的大小。,金属基体的构成 当金属组织的构成拥有的滑移系越多塑性越好。,面心立方晶格：Cu、Fe、Al （有12个滑移系） 体心立方晶格：Fe、W、Mo （有12个滑移系） 密排六方晶格：Mg、Ti （有3个滑移系）,单相组织和多相组织 单相组织的塑性一般优于两相或多相组织，多相组织中的各相塑性相近，

6、则对金属整体的塑性影响不大，反之则差。,硬相对金属塑性的影响程度与其在金属中的分布形式有关。,网状分布塑性最差。,片状分布的影响次之。,点状分布影响最小。,晶粒的大小 晶粒越细塑性越好，因为晶粒越细变形越均匀，不易出现应力集中。,2、加工条件 加工条件对塑性的影响主要有三个方面： 变形温度 变形速度 应力状态, 变形温度 对于大多数的金属而言，变形温度对塑性影响的总趋势是：金属随温度的升高，塑性增加。,原因： 随温度的升高，发生了回复和再结晶； 随温度的升高，原子的热运动加剧，易于离开原来的平衡位置；, 随温度的升高，有可能由多相转变为单相； 随温度的升高，热塑性作用增大； 温度升高，晶界强度

7、下降，使滑移易于进行；,并不是所有的金属在连续加热中塑性一直在增加。如：碳钢在加热过程中的200400 0C左右时，因氮化物的析出和相变，使钢的强度增加，塑性下降。而加热到1300 0C以上时，易出现过烧，塑性急剧下降。,注 意, 变形速度 、热效应和温度效应 热效应塑变时，物体吸收的一部分能量转变成热能，这种现象称为热效应。 温度效应塑变时产生的热效应使物体温度升高的现象称为温度效应。,、变形速度对塑性的影响 应注意的两点： a、当变形速度不大时，增加变形速度所获得的塑性变形其传播速度赶不上同时发生的弹性变形的传播速度，弹性变形先完成。弹性变形量越大则应力越大，使得金属比较快的达到断裂阶段，

8、金属整体塑性下降。,较低变形速度对塑性的影响,0,塑性,变形速度,、变形速度对塑性的影响 b、当变形速度比较大时，增加变形速度使得热效应和温度效应显著，提高了金属的塑性。,较高变形速度对塑性的影响,0,塑性,变形速度,变形速度对塑性的影响,0,塑性,变形速度,变形速度较高区,变形速度较低区, 应力状态的影响 在应力图中，压应力的个数越多、数值越大，金属的塑性越好；反之则越差。,原因： 、三向压应力可减轻晶界变形破坏； 、压应力有利于抑制晶体内由于变形而引起的各种微观破坏； 、三向压应力能抵消不均匀变形引起的附加拉应力。,应力状态示意图, 线应力状态, 面应力状态, 体应力状态,应力状态的应用举例,二、提高塑性的途径 增加对提高金属塑性有利的因素，减少不利因素。,1、控制金属的化学成分 将对塑性有害的元素含量降到最下限，加入适量有利于塑性提高的元素。,2、控制金属的组织结构 尽可能在单相区内进行压力加工，采取适当工艺措施，使组织结构均匀，形成细小的晶粒；对铸态组织的成分偏析、组织不均匀应采用合适的工艺来加以改善。,3、采用合适的变形温度和速度制度