影響碳鋼變形抗力、塑性的因素

PAGEPAGE2論文目錄緒論 3金屬塑性的基本概念 3影響塑性的因素及提高塑性的途3金屬的自然性質(zhì)（內(nèi)在3變形溫度對塑性的影響 6變形速度的影響 6變形力學(xué)條件對塑性的影6其他因素對塑性的影響 7提高塑性的途徑 8變形抗力 8變形抗力的幾個概念 8影響變形抗力的因素 8熱軋時的真實變形抗力 11降低變形抗力常用的工藝措11影響碳鋼變形抗力、塑性的因素摘要的影響。本文闡述了影響塑性的幾個因素及提高塑性的途徑，影響變形抗力的因素以及降低變形抗力常用的工藝措施。關(guān)鍵詞緒論21世紀(jì)世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展的一個顯著特點是鋼材市場競爭愈演愈烈，競爭的焦點是鋼材的質(zhì)提高金屬的塑性和降低變形抗力的常用工藝措施進行了分析。1、金屬塑性的基本概念如室溫下的鉛等。PAGEPAGE4形量，以便使低塑性難變形的金屬與合金能順利實現(xiàn)成型過程。2、影響塑性的因素及提高塑性的途徑金屬的自然性質(zhì)（內(nèi)在）對這方面的了解還不全面。下面以鋼為研究對象，分析化學(xué)成分和組織對塑性的影響。化學(xué)成分的影響A碳碳對碳鋼的性能影響最大，碳能固溶于鐵形成鐵素體和奧氏體，它們都具有良好的塑性和較低的變形抗力。當(dāng)碳的含量超過鐵的溶碳能力時，多余的碳便于鐵形成化合物Fe3C，該化合物稱為滲碳體。滲碳體具有很高的硬度而塑性幾乎為零，使碳鋼的塑性降低，抗力提高。隨著含碳量的增加，滲碳體的數(shù)量也增加，塑性的降低與變形抗力的提高就1在熱成形時，雖然碳能全部溶于奧氏體中，但碳含量越高，碳鋼的熔化溫度越低，熱加工的溫度范圍也越窄，奧氏體晶粒長大的傾向也越大，再結(jié)晶速度也越慢，這些對熱成形都CFeCSi、Mn、Cr、Ni、WMo、V、Co、TiPA碳碳對碳鋼的性能影響最大，碳能固溶于鐵形成鐵素體和奧氏體，它們都具有良好的塑性和較低的變形抗力。當(dāng)碳的含量超過鐵的溶碳能力時，多余的碳便于鐵形成化合物Fe3C，該化合物稱為滲碳體。滲碳體具有很高的硬度而塑性幾乎為零，使碳鋼的塑性降低，抗力提高。隨著含碳量的增加，滲碳體的數(shù)量也增加，塑性的降低與變形抗力的提高就1在熱成形時，雖然碳能全部溶于奧氏體中，但碳含量越高，碳鋼的熔化溫度越低，熱加工的溫度范圍也越窄，奧氏體晶粒長大的傾向也越大，再結(jié)晶速度也越慢，這些對熱成形都是不利的。磷磷一般說來是鋼中有害雜質(zhì)，磷能溶于鐵素體中，使鋼的強度、硬度增加，但塑性、韌性則著降低這種脆化現(xiàn)象在低溫時更為嚴(yán)重故稱為冷脆一般希望冷脆轉(zhuǎn)變溫度低于工件的工作溫度，以免發(fā)生冷脆。冷脆對在高寒地帶和其他低溫條件下工作的結(jié)構(gòu)件具有嚴(yán)重的危害性。此外磷具有極大的 圖1碳含量對碳鋼力學(xué)性能的影響偏析傾向，這會使局部含磷量增高，造成該區(qū)域為冷脆的發(fā)源地。硫硫是鋼中有害雜質(zhì)，它在鋼中幾乎不溶解，而與鐵形成FeS，F(xiàn)eSFe21），并且它在鋼中不是以網(wǎng)狀包圍晶粒，而是以球狀形式存在，從而使鋼的塑性提高。另外，硫化物夾雜促使鋼中帶狀組織形成，惡化冷軋板的深沖性能，降低鋼的塑性。圖2硫?qū)Φ吞间撍苄缘挠绊懕?各種硫化物和共晶體熔點氮PAGEPAGE6若將含氮量較高的鋼自高溫較快地冷卻時Fe4N氫出現(xiàn)白點的鋼種的連鑄坯原則上不能采用熱送熱裝，要等連鑄坯中的氫原子充分地向鋼表面擴散后，才能送往加熱爐加熱，軋制。氧銅度。硅硅在鋼中大部分溶于鐵素體，是鐵素體強化，特別是能顯著地提高彈性極限。此外，由于硅鋼促使石墨化，加熱時脫碳比較嚴(yán)重。鋁素加入鋼中是為了得到特殊性能。含鋁量較高的鉻鋁合金，在冷狀態(tài)下塑性較低。組織的影響鋼的化學(xué)成分一定而組織不同時，塑性也有很大差別。單相組織（純金屬或固溶體）比多相組織塑性好。多相組織由于各相性能不同而使變形礙作用。晶粒細(xì)化有利于提高金屬的塑性。因為在一定的體積內(nèi)，金屬細(xì)晶粒數(shù)目必然比粗晶粒所以，開裂的機會也少，斷裂前可承受的塑性變形量增加。經(jīng)過熱加工后的金屬比鑄態(tài)金屬的塑性高。鑄造組織的影響鑄坯的塑性低，性能不均勻是來源于其化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)的不均勻。沸騰鋼鋼錠有皮下氣泡。用一般方法熔煉的鋼錠，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有有害雜質(zhì)（如硫、磷等）錠的頭部和軸心部分。對于大鋼錠，枝晶偏析會有較大的發(fā)展。應(yīng)力，在這種應(yīng)力的作用下，很容易在宏觀或微觀孔隙、脆性相以及在高溫熔化的液態(tài)相處開裂。這就不難理解為什么鑄錠的塑性低并且在其中心層塑性更差的事實。變形溫度對塑性的影響變形速度的影響（表示變形的快慢程度33PAGEPAGE7件容易的事情。圖3變形速度對塑性的影響1000（銹鋼等耐熱合金變形力學(xué)條件對塑性的影響應(yīng)力狀態(tài)的影響（即平均應(yīng)力越大），金屬塑性越高。反之拉應(yīng)力個數(shù)愈多、數(shù)值愈大（平均應(yīng)力愈?。?。其影響原因歸納如下：三向壓應(yīng)力狀態(tài)能遏止晶間相對移動，使晶間變形困難。因為晶間變形在沒有修復(fù)機構(gòu)（再結(jié)晶機構(gòu)和溶解沉積結(jié)構(gòu)）時，會引起晶間顯微破壞的積累，從而引起多晶體迅速斷裂。PAGEPAGE10三向壓應(yīng)力狀態(tài)能促使由塑性變形和其他原因而破壞了的晶內(nèi)和晶間聯(lián)系得到修復(fù)。隨三向壓應(yīng)力的增加，顯微裂紋被壓合，金屬變得致密。若溫度足夠，即使宏觀破壞（組織缺陷）可被修復(fù)。良的影響；反之在拉應(yīng)力作用下，將在這些地方形成應(yīng)力集中，促進金屬破壞。力所造成的破壞作用減輕。變形狀態(tài)的影響主變形圖對塑性影響的這一規(guī)律可以認(rèn)為MnS）被延伸成條狀或線狀；對脆性夾雜（如Al2O3）（如鐓粗和有寬展軋制等）其他因素對塑性的影響不連續(xù)變形的影響實驗結(jié)果表面，在不連續(xù)變形（或多次變形）的情況下，可以提高金屬的塑性。這是由于不連續(xù)的變形，每次的變形量小，產(chǎn)生的應(yīng)力小，不容易超過金屬的塑性極限；同時，在各次變形的間隙時間內(nèi)，可以發(fā)生軟化過程，使得金屬的塑性在一定程度上得到恢復(fù)。尺寸（體積）因素的影響均勻，從而引起金屬的塑性降低。提高塑性的途徑來，提高塑性的主要途徑有以下幾個方面：高的元素。構(gòu)均勻，形成細(xì)小晶粒，對鑄態(tài)組織的成分偏析、組織不均勻應(yīng)采用合適的工藝來加以改善。遲再結(jié)晶進行。向壓應(yīng)力狀態(tài)的加工方式，并限制附加拉應(yīng)力的出現(xiàn)。變形抗力變形抗力的幾個概念變形抗力的概念由力和變形關(guān)系可知，欲使大量的原子定向地由原來的穩(wěn)定平衡位置移向新的穩(wěn)定平衡位置，必須在物體內(nèi)引起一定的應(yīng)力場以克服力圖使原子回到原來平衡位置上去的彈性力，可見，物體有變形程度下的變形抗力指標(biāo)，稱為真實變形抗力。金屬硬度的概念的淬火鋼球，施加一定的力分別去壓一塊鐵和一塊銅，則鐵和銅的表面都被壓出壓痕，銅表既不破壞零件，又可測得硬度值，還可近似地估算其強度指標(biāo)。影響變形抗力的因素影響變形抗力的因素主要有：金屬或合金的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、變形溫度、變形速度及變形程度等因素。這些因素的影響，都是通過改變金屬或合金內(nèi)部性質(zhì)而使其變形抗力增大或減小的?；瘜W(xué)成分的影響A碳鋼中的碳和磷的影響430%時含碳量對變形抗力的影響。低溫時的影響比高溫時大得多。PAGEPAGE14圖4在不同變形溫度和變形速度下含碳量對碳鋼變形抗力的影響B(tài)合金元素的影響合金元素加入鋼中使變形抗力提高。原因有三：合金元素溶于固溶體（鐵素體、奧氏體）而使變形抗力提高。合金元素與鋼中的碳形成脆而硬的碳化物，使鋼的變形抗力提高。碳化物的影響還與它NbTiVWMoTiCrC合金元素造成鋼中組織出現(xiàn)多相，從而使得鋼的變形抗力提高。性增加，在高的變形速度時，鋼會表現(xiàn)出比變形速度低時更高的變形抗力。金屬的變形抗力與其顯微組織有密切關(guān)系變形抗力也會相應(yīng)提高。變形溫度的影響著鋼的加熱溫度的升高，變形抗力降低。溫度升高，金屬變形抗力降低的原因有以下幾個方面：金屬的變形抗力有所降低。再結(jié)晶則完全消除了加工硬化，變形抗力顯著降低。越大，原子間的結(jié)合力就越弱，也即臨界剪應(yīng)力越低。顯下降。隨溫度的升高，新的塑性變形機制參與作用。變形速度對變形抗力的影響切相關(guān)。對不同的加工溫度范圍，其影響程度不同。熱變形時變形速度增加，變形抗力增加顯著；而冷變形時變形速度增加，變形抗力增加不大。下面解釋其原因：熱變形時，這是因為一方面在某一變形程度時，由于變形速度增加，使軟化過程（回復(fù)和再結(jié)晶）不能充分地進行，加工硬化過程不能完全消除，結(jié)果使變形抗力升高。另一方面，由于熱加工時溫度較高，變形抗力小，熱效應(yīng)也小，由此熱量引起的溫度升高同該切相關(guān)。對不同的加工溫度范圍，其影響程度不同。熱變形時變形速度增加，變形抗力增加顯著；而冷變形時變形速度增加，變形抗力增加不大。下面解釋其原因：熱變形時，這是因為一方面在某一變形程度時，由于變形速度增加，使軟化過程（回復(fù)和再結(jié)晶）不能充分地進行，加工硬化過程不能完全消除，結(jié)果使變形抗力升高。另一方面，由于熱加工時溫度較高，變形抗力小，熱效應(yīng)也小，由此熱量引起的溫度升高同該物體本身的溫度相比也是較少的。所以在熱加工溫度范圍

圖5ω（C）=0.15%果使變形抗力升高。另一方面，變形溫度低，形抗力降低。所以冷加工變形速度增加時，變形抗力增加不大。變形程度對變形抗力的影響金屬的加工硬化通常認(rèn)為是由于在塑性變形過程中，金屬的晶粒產(chǎn)生彈性畸變所引起的。鋼、耐熱合金等則屬于低塑性金屬。見圖6），這是由于隨溫度提高，軟化速度增大的緣故。由圖620%~30%以下，隨變形程度力增加緩慢，即強化強度減??；有時，由于熱效應(yīng)作用，變形抗力反而有下降趨勢。圖6在不同溫度下，采用不同的變形速度和變形程度時低碳鋼的加工硬化曲線應(yīng)力狀態(tài)對變形抗力的影響絕對值的增加，變形抗力也增加。熱軋時的真實變形抗力71Cr18Ni9Ti30軋制溫度后，可由曲線找出σφ,30，7的修正曲線，由實際變形程度找出修正系數(shù)C。這樣該道次的變形抗力為σφ=C·σφ,30式中σφ,30——壓下率為30%時的變形抗力；C——與實際壓下率有關(guān)的修正系數(shù)。圖7不銹鋼1Cr18Ni9Ti的變形溫度、變形速度對變形抗力的影響降低變形抗力常用的工藝措施從前面討論可知，要降低變形抗力，就要從影響變形抗力的因素中找出減少變形抗力的方法。減少變形抗力的方法有：選擇最有利的變形方式。從提高金屬塑性方面來看，平均應(yīng)力越高的變形方式，對提高金屬的塑性越有利。從減小變形抗力的角度考慮，當(dāng)加工件存在著幾種實際可行的方案時，應(yīng)選擇具有異號主應(yīng)力圖或平均應(yīng)力較小的變形方式。金屬的塑性越有利。從減小變形抗力的角度考慮