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5金属的塑性与变形抗力-新解析PPT课件

一般是随着温度的升高,塑性增加。但并不是直 线上升的。
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现以温度对碳钢塑性的影响的一般规律分析说明:
温度对碳素钢塑性的影响
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用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示塑性降低区,
1、2、3表示塑性增高区 。 Ⅰ区——钢的塑性很低,在零下200℃时塑性几乎
完全丧失,这大概是由于原子热运动能力极低所致。 Ⅱ区——位于200~400℃之间,此区域亦称为兰
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2、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方 法和模拟试验法两大类。
(1)机械性能试验法
1)拉伸试验:是在材料试验机上进行的。
在拉伸试验中可确定延伸率和断面收缩率两个塑 性指标,这两个指标越高,说明金属的塑性越好。
lL%
L
F0 F %
F0
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2)由顶锻和楔形轧制的塑性图,不仅可以确定 变形温度范围,还可以分别确定自由锻造和轧制时的 许用最大变形量。
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W18Cr4V高速钢的塑性图
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GHl30合金塑性图
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5.2 影响塑性的因素及提高塑性的途径
大致可分三个方面: 金属的自然性质 变形的温度、速度条件 变形的力学条件
一、 金属的自然性质对塑性的影响
1、组织状态的影响
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(1)纯金属有最好的塑性 (2)单相组织(纯金属或固溶体)比多相组织塑性 好
(3)晶粒细化有利于提高金属的塑性
(4)化合物杂质呈球状分布对塑性较好;呈片状、 网状分布在晶界上时,使金属的塑性下降
(5)经过热加工后的金属比铸态金属的塑性高
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(2)碳
碳在碳钢中含碳量越高,塑性越差,热加工温 度范围越窄。当C<1.4%时,有很好的塑性。
(3)镍
镍能提高钢的强度和塑性,减慢钢在加热时晶粒 的长大。
(4)铬
铬能使钢的塑性和导热性降低。
(5)钨、钼、钒
都能使塑性降低。
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(6)硅、铝 在奥氏体钢中,Si>0.5%时,对塑性不利,
Si>2.0%时,钢的塑性降低, Si>4.5%时,在冷状态下 塑性很差。
铝对钢的塑性有害。
(7)磷
钢中P<1~1.5%时,在热加工范围内对塑性影响不 大。
在冷状态下,磷使钢的强度增加塑性降低,产生 “冷脆”现象。
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(8)铅、锡、砷、锑、铋
钢中五大有害元素,它们在加热时熔化,使金属 失去塑性。 (9)氧、氮、氢
(2)用一般方法熔炼的钢锭,经常发现有害杂 质(如硫、磷等)的很大偏析,特别是在铸锭的头部 和轴心部分。
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(3)对于大钢锭,枝晶偏析会有较大的发展。 (4)在双相和多相的钢与合金中,第二相组织成粗 大的夹杂物,常常分布在晶粒边界上。
二、 变形温度、速度对塑性的影响
1、变形温度的影响
5 金属的塑性与变形抗力
5.1 金属塑性的概念及测定方法
一、 金属塑性的基本概念
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,用金属在断裂前产生的最大变 形程度来表示。它表示塑性加工时金属塑性变形的限 度,叫“塑性极限”或“塑性指标”。
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2 、 化学成分的影响 (1)铁、硫、锰
化学纯铁具有很高的塑性,工业纯铁在9000C左 右时,塑性突然下降。
硫是钢中有害杂质,易产生“红脆”现象
锰可提高钢的塑性,但锰钢对过热的敏感性强, 在加热过程中晶粒容易粗大,使钢的塑性降低。
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各种硫化物和共晶体熔点
轧后观察测量首先出现裂纹处的变形量(Δh/H) 此变形量就表示塑性大小。
另一种方法是在偏心辊上将矩形轧件轧成楔形。
根据厚度变化的楔形件最初出现裂纹处的变形 量Δh/H来确定其塑性大小。
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3 、塑性图
(1)定义
塑性指标与变形温度关系的曲线图,称之为塑性 图。
(2)用途
1)由热拉伸、热扭转等机械性能试验法测绘的 塑性图,可确定变形温度范围;
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注意:不能把塑性和柔软性混淆起来。
柔软性反映金属的软硬程度,它用变形抗力的大 小来衡量,表示变形的难易。
不要认为:变形抗力小的金属塑性就好,或是变形抗力 大的金属塑性就差。
例如: 室温下奥氏体不锈钢的塑性很好,能经受很大的
变形而不破坏,但它的变形抗力却非常大;
过热和过烧的金属与合金,其塑性很小,甚至完 全失去塑性变形的能力,而变形抗力也很小;
室温下的铅,塑性很高而变形抗力又小。
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二、 金属塑性指标及测定方法 1、塑性指标
表示金属与合金塑性变形性能的主要指标有: 1)拉伸试验时延伸率(%)与断面收缩率(%) 2)扭转试验的扭转周数。
3)冲击试验时的冲击韧性 4)锻造及轧制时刚出现裂纹瞬间的相对压下量 5)深冲试验时的压进深度,损坏前的弯折次数。
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(2)模拟试验法
1)顶锻试验:也称镦粗试验 是将圆柱形试样在压力机或落锤上镦粗,把试样
侧面出现第—条可见裂纹时的变形量,作为塑性指标 即
Hh100%
H
式中 H ——试样的原始高度,mm。 h——试样的变形后高度,mm。
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2)楔形轧制试验 一种是在平辊上将楔形试样轧成扁平带状。
氧能使钢的塑性降低,也会使钢的塑性变差, 氢对钢的塑性无明显的影响。
(10)稀土元素
适当加入一些,能使钢的塑性得到改善。
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3 、 铸造组织的影响
铸坯的塑性低、性能不均匀。 造成原因:
(1)铸态材料的密度较低,因为在接近铸锭的头部 和轴心部分,分布有宏观和微观的孔隙,沸腾钢钢锭 有皮下气泡。
脆区,即在钢材的断裂部分呈现兰色的氧化色,因此 称为“兰脆”。
Ⅲ区——位于800~950℃之间,称为热脆区。
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2)扭转试验:是在专用的扭转试验机上进行的。
试验时,将圆柱形试样的—端固定,另一端扭转, 用破断前扭转的转数(n)表示塑性的大小。
图5-1 W18Cr4V高速钢破断前扭转转数与试验温度的关系
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3)冲击弯曲试验。
冲击韧性值a K 不完全是一种塑性指标,它是弯曲 变形抗力和试样弯曲挠度的综合指标。
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