金属的塑性变形抗力
摘要：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。
关键字：塑性变形抗力 1、 金属塑性的概念
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，可用金属在断裂前产生的最大变形程度来表示。一般通 常称压力加工时金属塑性变形的限度，或 塑性极限”为塑性指标
2、 塑性和柔软性
应当指出，不能把塑性和柔软性混淆起来。不能认为金属比较软，在塑性 加工过程中就不易破裂。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。
3、塑性指标
表示金属与合金塑性变形性能的主要指标有: (1)拉伸试验时的延伸率(
、=~ L%
S )与断面收缩率(书)
甲=
L
F。-F Fo
(2)冲击试验时的冲击韧性 (3) 扭转试验的扭转周数n
k。
(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。
4、一些因素对塑性的影响规律 A化学成分的影响 (1) 碳
随着含碳量的增加，渗碳体的数量也增加，塑性的降低
（2）磷
磷一般说来是钢中有害杂质， 磷能溶于铁素体中， 使钢的强度、 硬度增加， 但塑性、韧性则显著降低。这种脆化现象在低温时更为严重，故称为冷脆。
（3）硫
硫是钢中有害杂质，它在钢中几乎不溶解，而与铁形成 共晶体其熔点很低，呈网状分布于晶界上。当钢在
FeS, FeS与Fe的
800?1200C范围内进行塑
性加工时，由于晶界处的硫化铁共晶体塑性低或发生熔化而导致加工件开裂， 这种现象称为热脆（或红脆）。另外，硫化物夹杂促使钢中带状组织形成，恶 化冷轧板的深冲性能，降低钢的塑性。
（4）氮
590°C时，氮在铁素体中的溶解度最大，约为
0.42% ;但在室温时则降至
0.01％以下。若将含氮量较高的钢自高温较快地冷却时，会使铁素体中的氮过 饱和，并在室温或稍高温度下，氮将逐渐以
Fe4N形式析出，造成钢的强度、
硬度提高，塑性、韧性大大降低，使钢变脆，这种现象称为时效脆性。
（5）氢
对于某些含氢量较多的钢种（即每10 0克钢中含氢达2毫升时就能降低 钢的塑性），热加工后又较快冷却，会使从固溶体析出的氢原子来不及向钢表 面扩散，而集中在晶界、缺陷和显微空隙等处而形成氢分子（在室温下原子氢 变为分子氢，这些分子氢不能扩散）并产生相当大的应力。在组织应力、温度 应力和氢析出所造成的内应力的共同作用下会出现微细裂纹，即所谓白点，该 现象在中合金钢中尤为严重。
（ 6 ）铜
实践表明，钢中含铜量达到 0.15%?0.30%时，钢表面会在热加工中龟裂。 （ 7 ）硅
含硅量在 0.5%以上时，由于加强了形成铁素体的趋势，对塑性产生不良 影响。在硅钢中，当含硅量大于 2.0%时，使钢的塑性降低。 当含硅量达到 4.5% 时，在冷状态下钢已变的很脆，如果加热到 100C左右，塑性就有显著改善。 一般冷轧硅钢片的含硅量都限定在 3.5%左右。
（8）铝
铝对钢及低合金钢的塑性起有害作用。 这可能是由于在晶界处形成氮化铝 所致。铝作为合金元素加入钢中是为了得到特殊性能。 含铝量较高的铬铝合金， 在冷状态下塑性较低。
B 组织的影响
（ 1 ）单相组织（纯金属或固溶体）比多相组织塑性好 （2） 晶粒细化有利于提高金属的塑性
（3） 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。
（4） 经过热加工后的金属比铸态金属的塑性高。 C 变形温度对不同的钢种塑性的影响 （ 1 ）温度对合金钢塑性的影响
将温度对典型合金钢塑性的影响归纳成五种基本规律，如图 5-9 所示。图 5-9 温度对合金钢塑性的影响
曲线1表示金属塑性随温度升高而增加，温度超过 1200 r以后，其塑性 直线下降。大多数工业用钢诸如各种碳素钢与合金结构钢都属于这一类型。
曲线2表示金属的塑性随温度升高而降低，温度超过 900r以后，下降 趋势更加显著。这一曲线只适用于少数高合金钢，如 1Cr25Ni20Si2 不锈钢属 于这一类。显然对这种合金钢加工非常困难。
曲线 3 表示随温度升高塑性很少变化， 滚动轴承钢 GCr15 就属于这种类 型。 曲线 4 表示在某一中间温度金属的塑性下降，而温度更高些或较低时都 有较好的塑性，工业纯铁属于这一类。
曲线 5 表示温度升高至某 —中间温度时塑性较高，继续升高温度时塑性 降低，如 1Cr18Ni9 Ti 不锈钢就属于这种类型
第五章--金属的塑性与变形抗力解析
