第1章金属的塑性第3节-影响塑性的因素
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影响金属塑形因素碳碳对碳钢的塑性影响最大磷磷是钢中的有害杂质,引起冷脆性碳和杂质元素的影响硫硫也是钢中的有害杂质,引起热脆性氮蓝脆,引起时效脆性氢白点,氢脆氧热脆(也叫红脆,由于氧化物)化学成分1、固溶体的影响:合金元素使铁的晶格发生不同程度的畸变,从而使其抗力提高,塑性降低。
2、碳化物的影响:合金元素与钢中的碳形成硬而脆的碳化物,使钢强度提高,塑性降低合金元素的影响3、硫、氧化物的影响:合金元素与钢中的氧、硫形成氧化物和硫化物夹杂,造成钢的热脆性,降低了钢的热塑性4、相的影响:合金元素可改变钢中相的组成,造成组织的多相性,从而使钢的塑性下降5、组织与晶粒的影响:合金元素也可通过影响钢的铸造组织与晶粒大小来改变钢材的塑性。
6、低熔点元素的影响:造成钢的热脆性7、稀土元素的影响:可明显影响钢的性能,但加入量要合适。
相组成的影响:属单相系的纯金属和固溶体比多相系的塑性好(单相比多相的好)组织的影响:晶粒大小的影响:金属和合金的晶粒度越小,塑性越好。
其原因是:1)变形分散进行;2)晶界作用深化;3)有利位向晶粒数多铸造组织的影响铸锭的成分和组织不均匀,其塑性变形能力低。
其原因有如下几方面:1)非连续组织的存在;2)不均匀组织的存在;3)不利附加应力的存在:变形温度 -100℃:超低温脆性区,原子热运动几乎完全被冻结100-200℃原子热运动加剧200-400℃蓝脆,时效催化,晶界、滑移面上析出氮化物、氧化物700-800℃再结晶、扩散现象800-950℃硫化共晶产物、红脆950-1250℃均匀化奥氏体、硫化物扩散到晶粒内部>1250℃过热、过烧变形速度:提高变形速度还有下列影响:第一,降低摩擦系数;第二,减少热加工时的热量散失;第三,由于“惯性作用”,使复杂工件易于成形。
变形程度的影响:1)变形量(越大)与加工硬化程度(越大)相关2)变形量与热脆现象相关(变形量越大,晶界结合力越弱)3)变形量(越多)与变形内应力(越大)相关应力状态的影响:压应力个数越多,且数值越大,即静水压力越大,则金属的塑性越好应变状态的影响:主应变图中压缩分量越多,对于充分发挥材料的塑性越有利。
9.2 影响塑性主要因素及提高塑性的途径影响金属的塑性的因素:•内在因素:金属的化学成分、组织结构;•外部条件:变形过程的工艺条件——变形温度、速度,变形程度和应力状态;其它外部条件——尺寸、介质与气氛。
9.2.1 影响塑性的内部因素一、化学成分(1)碳及杂质碳使碳钢的塑性降低,强度提高。
碳含量越高,碳钢熔化温度越低,奥氏体晶粒长大的倾向越大,再结晶速度越慢,对热成形不利。
磷使钢的强度,硬度显着提高,塑性,韧性显著降低。
当含磷量大于0.3%时,钢完全变脆冲击韧性接近于零。
磷具有极大的偏析能力,使钢中局部地区达到较高的含磷量而变脆。
在热变形时,含磷量不大于1~1.5%时,磷完全溶于铁中,对钢的塑性影响不大。
硫不溶于铁中,以FeS及Ni的硫化物夹杂形式存在。
FeS的熔点低,当钢在800~1200℃范围热加工时,晶界处硫化铁熔化,导致锻件开裂。
氮室温或稍高温度下,氮以Fe4N形式析出,使钢的强度、硬度提高,塑性、韧性降低,即时效脆性。
在300℃左右加工还会出现“兰脆”现象。
氢引起氢脆现象,使钢的塑性大大降低。
氧在钢中形成氧化物夹杂物,降低钢的疲劳强度和塑性。
FeO还会和FeS 形成低熔点的共晶组织,分布于晶界处,造成钢的热脆性。
(2)合金元素对塑性的影响合金元素对铁素体伸长率影响1.形成固溶体,使铁原子晶格点阵畸变,钢的变形抗力提高,塑性降低。
2.与钢中的碳结合形成碳化物:——硬而脆碳化物,使钢的强度提高,塑性下降。
——高度分散极小颗粒的碳化物,起弥散强化作用,钢的强度提高,塑性的影响不大。
——在晶界含有大量共晶碳化物,会使塑性很低。
3. 造成组织的多相性,使钢的塑性降低。
4. 与钢中氧、硫形成氧化物或硫化物夹杂,造成钢的热脆性。
5. 钢材加热时出现晶粒长大倾向,如Si、Ni、Cr等促使铸钢中柱状晶成长,Mn、Si等使奥氏体晶粒加热中粗大化,影响钢的塑性。
Ti、V、W等元素在钢材加热时有强烈的阻止晶粒长大倾向作用。