材料成型原理ppt课件.ppt

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1、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δ(％)断面收缩率Ψ（％）δ＝100％Ψ＝100％为试样的原始标准间距和试样断裂后标距间长度；

2、、、为试样的原始横截面积和试样断裂处的最小横截面积。拉伸试验电子拉伸试验机标准试件试件断口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镦粗试验原始样出现裂纹后的试样塑性图：在不同的变形速度下，以不同温度下的各种塑性指标（、、、、αk等）为纵坐标、以温度为横坐标绘制成的函数曲线。碳钢塑性图塑性加工时，使金属发生塑性变形的外力，称为变形力。金属抵抗变形之力，称为变形抗力。变形抗力和变形力数值相等，方向相反，一般用平均单位面积变形力

3、表示其大小。当压缩变形时，变形抗力即是作用于施压工具表面的单位面积压力，故亦称单位流动压力。变形抗力和塑性是两个不同的慨念，塑性反映材料变形的能力，变形抗力则反应材料变形的难易程度。例如：铅------------塑性好，变形抗力小不锈钢--------塑性好，但变形抗力高白口铸铁------塑性差，变形抗力高二、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98％的纯铝伸长率为30％，99.96％的纯铝伸长率为45％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

4、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

5、：对冷加工用钢而言，含碳量应尽量低。下面以碳钢为例，分析碳及杂质元素（P、S、N、H、o）对塑性的影响1、碳碳对碳钢性能的影响最大1）碳能固溶于铁，形成铁素体和奥氏体，它们具有良好的塑性。2）当铁中的碳含量超过其溶碳能力时，多余的碳便以渗碳体Fe3C形式出现，它具有很高的硬度，而塑性几乎为零。含碳量越高，渗碳体的数量越多，金属的塑性也越差。见下图碳含量对碳钢力学性能的影响2、磷钢中有害杂质，在钢中有很大的溶解度，易溶于铁素体，使钢的塑性降低，在低温时更为严重，这种现象称为冷脆性。此外，磷具有极大的偏析倾向，能促使奥氏体晶粒长大。3、硫钢中有害物质，主要与铁形成FeS，与其它元素形成硫

6、化物。硫化物及其共晶体（Fe-FeS），通常分布于晶界上，在钢的锻造温度范围内会发生变形开裂，即“热脆”现象。在钢中加入适量锰，生成MnS，硫化锰及其共晶体的熔点高于钢的锻、轧温度，不会产生热脆性，从而消除硫的危害。4、氮在钢中主要以氮化物Fe4N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，α铁被过饱和，随后以Fe4N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

7、体，分布于晶界处，造成钢的热脆性。7、其它元素：主要是降低钢的塑性，提高变形抗力合金元素对铁素体伸长率和韧性的影响（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