金屬塑性變形與軋制原理(教案)

1、. 備 課 本課程名稱 金屬塑性變形與軋制原理 課 時(shí) 數(shù) 64 適用班級 金屬材料081、082 授課教師 孫斌 使用時(shí)間 2011學(xué)年第 1學(xué)期 冶 金 工 程 學(xué) 院緒 論0.1金屬塑性成形及其特點(diǎn)金屬壓力加工：即金屬塑性加工，對具有塑性的金屬施加外力作用使其產(chǎn)生塑性變形，而不破壞其完整性，改變金屬的形狀、尺寸和性能而獲得所要求的產(chǎn)品的一種加工方法。金屬成型方法分類：（1）減少質(zhì)量的成型方法:車、刨、銑、磨、鉆等切削加工；沖裁與剪切、氣割與電切；蝕刻加工等。（2）增加質(zhì)量的成型方法：鑄造、焊接、燒結(jié)等。（3）質(zhì)量保持不變的成型方法(金屬塑性變形)：利用金屬的塑性，對金屬施加一定的外力作用

2、使金屬產(chǎn)生塑性變形，改變其形狀尺寸和性能而獲得所要求的產(chǎn)品的一種加工方法。 如軋制、鍛造、沖壓、拉拔、擠壓等金屬壓力加工方法。金屬壓力加工方法的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）因無廢屑,可節(jié)約大量金屬； 2）改善金屬內(nèi)部組織及物理、機(jī)械性能； 3）產(chǎn)量高，能量消耗少，成本低，適于大量 生產(chǎn)。 缺點(diǎn)：1）對要求形狀復(fù)雜，尺寸精確，表面十分光潔的加工產(chǎn)品尚不及金屬切削加工方法； 2）僅用于生產(chǎn)具有塑性的金屬；0.2 金屬塑性成形方法的分類0.2.1按溫度特征分類1.熱加工 在充分再結(jié)晶溫度以上的溫度范圍內(nèi)所完成的加工過程，T=0.750.95T熔 。2.冷加工 在不產(chǎn)生回復(fù)和再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的加工T=0.25

3、T熔以下。3.溫加工 介于冷熱加工之間的溫度進(jìn)行的加工.0.2.2按受力和變形方式分類由壓力的作用使金屬產(chǎn)生變形的方式有鍛造、軋制和擠壓1.鍛造：用鍛錘的往復(fù)沖擊力或壓力機(jī)的壓力使金屬進(jìn)行塑性變形的過程。分類： 自由鍛造：即無模鍛造，指金屬在鍛造過程的流動不受工具限制（摩擦力除外）的一種加工方法。 模鍛：鍛造過程中的金屬流動受模具內(nèi)腔輪廓或模具內(nèi)壁的嚴(yán)格控制的一種工藝方法。 圖0-1 鍛造工藝示意圖a鐓粗；b模鍛2.軋制軋制：金屬坯料通過旋轉(zhuǎn)的軋輥縫隙進(jìn)行塑性變形。分類： 縱軋：金屬在相互平行且旋轉(zhuǎn)方向相反的軋輥縫隙間進(jìn)行塑性變形，而金屬的行進(jìn)方向與軋輥軸線垂直。 斜軋：金屬在同向旋轉(zhuǎn)且中心線

4、相互成一定角度的軋輥縫隙間進(jìn)行塑性變形。橫軋：金屬在同向旋轉(zhuǎn)且中心線相互平行的軋輥縫隙間進(jìn)行塑性變形。3.擠壓擠壓：將金屬放入擠壓機(jī)的擠壓筒內(nèi)，以一端施加壓力迫使金屬從?？字袛D出，而得到所需形狀的制品的加工方法。 擠壓分為正擠壓和反擠壓。正擠壓時(shí)，擠壓桿的運(yùn)動方向和從?？字袛D出的金屬方向一致；反擠壓時(shí)擠壓桿的運(yùn)動方向和從?？字袛D出的金屬方向相反。 擠壓法具有以下優(yōu)點(diǎn): 具有比軋制、鍛造更強(qiáng)的三向壓縮應(yīng)力，避免了拉應(yīng)力的出現(xiàn)，金屬可以發(fā)揮其最大的塑性，使脆性材料的塑性提高； 擠壓不僅能生產(chǎn)簡單的管材和型材,更主要的還能生產(chǎn)形狀極其復(fù)雜的管材和型材； 生產(chǎn)上具有較大的靈活性， 非常適用于小批量多品

5、種的生產(chǎn)； 產(chǎn)品尺寸精確,表面質(zhì)量較高，精確度、粗糙度的表面特性都好于熱軋和鍛造產(chǎn)品。擠壓法也有一些缺點(diǎn): 擠壓方法所采用的設(shè)備較為復(fù)雜，生產(chǎn)率比軋制方法低； 擠壓的廢料損失一般較大； 工具的損耗較大； 制品的組織和性能沿長度和斷面上不夠均勻一致。4拉拔金屬通過固定的具有一定形狀的?？字欣纬鰜恚瑥亩菇饘贁嗝婵s小長度增加的一種加工方法。 拉拔法具有以下特點(diǎn): 拉拔方法可以生產(chǎn)長度較大、直徑極小的產(chǎn)品,并且可以保證沿整個長度上橫斷面完全一致； 拉拔制品形狀和尺寸精確,表面質(zhì)量好； 拉拔制品的機(jī)械強(qiáng)度高； 拉拔方法的缺點(diǎn)是每道加工率較小,拉拔道次較多，能量消耗較大。5沖壓 （拉延）壓力機(jī)的沖頭把

6、板料頂入凹模中進(jìn)行拉延，加工方法如圖，用來生產(chǎn)薄壁空心制品，如子彈殼，各種儀表器件、器皿及鍋碗盆勺等。0.3金屬塑性變形與軋制原理的基本內(nèi)容1掌握塑性變形時(shí)金屬流動和變形分布的基本規(guī)律，分析影響金屬塑性和變形抗力的各種因素，以尋求最優(yōu)和加工條件，獲得尺寸精度高、性能優(yōu)良的產(chǎn)品。2研究金屬塑性成形過程中的摩擦與潤滑，以便正確選用塑性成形時(shí)的摩擦定律來計(jì)算變形力和變形功，采用合理的潤滑劑改善塑性加工條件，達(dá)到高產(chǎn)低消耗的目的。3在研究加工變形中變形物體內(nèi)部應(yīng)力及變形分布的基礎(chǔ)上，介紹了材料成形過程中應(yīng)力應(yīng)變的分布規(guī)律和確定變形力、變形功的主要方法（工程計(jì)算法、滑移線法、上限法、下限法、有限無法等）

7、主要討論了工程計(jì)算法求解鍛造、軋制過程的變形力、變形功及軋制力矩等，以便正確選擇壓力加工設(shè)備和加工工具的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度。4詳細(xì)講述了軋制過程的基本概念、金屬在軋制過程中的變形律、連軋過程、軋制時(shí)的彈塑性曲線等基礎(chǔ)理論。1 應(yīng)力及變形理論本章主要研究以下幾個問題:1.應(yīng)力,應(yīng)變概念;2.物體內(nèi)各點(diǎn)應(yīng)力分量和應(yīng)變分量函數(shù)之間的關(guān)系;3.物體內(nèi)的一點(diǎn)沿各個不同方向應(yīng)力之間和應(yīng)變之間的關(guān)系,即一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)和一點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)的分析;4.塑性變形時(shí),應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系,標(biāo)志進(jìn)入塑性流動的應(yīng)力條件即屈服條件或塑性方程等.1.1外力和應(yīng)力外力:受力物體之外的物體施加給受力物體的力。外力可分為兩類：接觸力和體力。

8、 接觸力分為作用力和約束反力。 體力；作用在物體每個質(zhì)點(diǎn)上的力，如重力磁力及慣性力。 作用力：塑性加工設(shè)備的可動工具部分對工件所作用的力也叫主動力。 約束反力：工件在主動力的作用下，其運(yùn)動將受到工具所阻礙而產(chǎn)生變形的力。主要有正壓力和摩擦力。內(nèi)力：物體受外力作用產(chǎn)生變形時(shí)，內(nèi)部各部分因相對位置改變而引起的相互作用力。分析內(nèi)力用切面法。應(yīng)力（全應(yīng)力）：單位面積上的內(nèi)力。全應(yīng)力可分解成兩個分量，正應(yīng)力和剪應(yīng)力1.2直角坐標(biāo)系中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)：過一點(diǎn)所有不同方位的截面上的應(yīng)力集合稱為該點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。取六面體中三個相互垂直的表面作為微分面，如果這三個微分面上的應(yīng)力為已知，則該單元體任意方向上的

9、應(yīng)力分量都可以定出。這說是說，可以用質(zhì)點(diǎn)在三個相互垂直的微分面上的應(yīng)力完整地描述該質(zhì)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。三個相互垂直微分面上的應(yīng)力都可以按坐標(biāo)軸的方向分成三個分量。三個應(yīng)力分量中有一個是正應(yīng)力分量另外兩個則是剪應(yīng)力分量ABCD面叫x面，CDEF面叫y面，CFGB面叫z面。每個應(yīng)力分量的符號都帶有兩個下角標(biāo)。第一個角標(biāo)表示該應(yīng)力分量的作用面，第二個角標(biāo)則表示它的作用方向按以上的規(guī)則，共需九個應(yīng)力符號，三個正應(yīng)力六個剪應(yīng)力 它們統(tǒng)稱為一點(diǎn)的應(yīng)力分量。對各應(yīng)力分量的正負(fù)號按以下方法確定：在單元體上，外法線的指向與坐標(biāo)軸的正向一致的微分面叫正面，反之稱為負(fù)面。在正面上，應(yīng)力分量指向坐標(biāo)軸正向的取正號，指向負(fù)

10、向的取負(fù)號。負(fù)面上的應(yīng)力分量則相反，指向坐標(biāo)軸負(fù)向的為正，反之為負(fù)。按此規(guī)定，正應(yīng)力分量以拉為正，以壓為負(fù)。、1.3應(yīng)力平衡微分方程在外力作用下處于平衡狀態(tài)的變形物體內(nèi)，各點(diǎn)的應(yīng)力分量是不同的，但是必須滿足應(yīng)力平衡方程式。下面討論平衡微分方程用直角坐標(biāo)系表示。如果忽略體積力，則變形體內(nèi)任意個體素必須滿足以下六個靜力平衡方程式： x=0,y=0 ,z=0 Mx=0, My=0 , Mz=0 經(jīng)整理則得以下方程組1.4斜面上的應(yīng)力現(xiàn)假定，已知物體內(nèi)任意一點(diǎn)的六個應(yīng)力分量 可以證明，過此點(diǎn)所作的任意斜切面上的應(yīng)力，皆可通過這六個應(yīng)力分量求出。也就是說，當(dāng)已知一點(diǎn)上述六個應(yīng)力分量時(shí)，該點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)即可

11、完全確定作用在斜面上的合力全應(yīng)力S向斜面ABC法線N上投影，就是該面上的正應(yīng)力，也等于全應(yīng)力S的各分量SX、SY、SZ分別向N方向的投影之和： 斜面上的剪應(yīng)力如果質(zhì)點(diǎn)處在物體的邊界上，斜面恰為物體的外表面，那么該面上作用的就是外力P，它們在各坐標(biāo)軸上的分量分別為PX、PY、PZ1.5主應(yīng)力和應(yīng)力圖示（1）主應(yīng)力：沒有剪應(yīng)力的微分面稱為過該點(diǎn)的主平面,主平面作用的正應(yīng)力稱為主應(yīng)力。主平面的法線方向稱為該點(diǎn)應(yīng)力主方向或應(yīng)力主軸。對應(yīng)于任一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，一定存在相互垂直的三個主方向、三個主平面和三個主應(yīng)力。若選三個相互垂直的主方向作為坐標(biāo)軸，那么可以使問題大為簡化。三個主應(yīng)力用1 、2 、3 表示，

12、 （2）主應(yīng)力圖示：表示一點(diǎn)的主應(yīng)力大小和方向的應(yīng)力狀態(tài)圖示。主應(yīng)力圖示有九種。四個為三向主應(yīng)力圖，三個為平面主應(yīng)力圖，二個單向主應(yīng)力圖示如下圖1.6 主變形和主變形圖示（1）主變形；主應(yīng)力方向的變形 絕對主變形：壓下量 寬展量 延伸量相對主變形： 相對壓下量 相對寬展量相對延伸量真實(shí)相對主變形：三個主變形間的關(guān)系：兩邊取對數(shù)：結(jié)論：物體變形后其三個真實(shí)相對主變形之代數(shù)和等于零；當(dāng)三個主變形同時(shí)存在時(shí)，則其中之一在數(shù)值上等于另外兩個 主變形之和，且符號相反。當(dāng)一個主變形為0時(shí)，其余兩個主變形數(shù)值相等符號相反，即 延伸系數(shù)壓下系數(shù)寬展系數(shù)變形圖示： 在小立方體素的面上用箭頭表示三個主變形是否存在

13、和方向，但不表示變形大小的圖示。變形圖示有以下三種：1.一向縮短兩向伸長，如軋制和自由鍛壓。2.一向伸長一向縮短，如軋制寬板帶鋼。3.兩向縮短一向伸長，如擠壓和拉拔。平均應(yīng)力1.7變形速度變形速度：變形程度對時(shí)間的變化率，或者說是應(yīng)變對時(shí)間的變化率。一般用最大主變形方向的變形速度來表示各種變形過程的變形速度。如軋制和鍛壓時(shí)用高向變形速度表示鍛壓軋制拉伸1.8球應(yīng)力分量與偏差應(yīng)力分量一般來說,物體的變形可以看作是體積變形和形狀變形的總和.因此,一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)可分為兩部分:1.體積變化的應(yīng)力分量,稱之為球應(yīng)力分量或靜水壓力分量.2.物體幾何形狀變化的應(yīng)力分量,稱之為偏差應(yīng)力分量.球應(yīng)力分量僅引起物

14、體體積變化,偏差應(yīng)力分量引起物體形狀變化.1.9應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系彈性變形時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系：由材料力學(xué)知,單向應(yīng)力狀態(tài)時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系是虎克定律,一般應(yīng)力狀態(tài)的各向同性材料,應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系服從廣義虎克定律:E彈性模量；G剪切模量，塑性變形時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系：塑性變形時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變之間關(guān)系是非線性的，不可恢復(fù)的，應(yīng)力與應(yīng)變之間沒有一一對應(yīng)關(guān)系，且與加載歷史或應(yīng)變路線有關(guān)。目前為止，所有描述塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的理論可分為兩大類：1 塑性變形時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變增量之間的關(guān)系增量理論；2 塑性變形時(shí)全量應(yīng)變和應(yīng)力之間的關(guān)系全量理論。列維-米塞斯（Levy-Mises）方程應(yīng)變增量和偏差應(yīng)力分量成正比關(guān)系，即：

15、塑性變形的全量理論：應(yīng)力與應(yīng)變?nèi)恐g的關(guān)系。2 金屬塑性變形流動規(guī)律2.1金屬塑性變形時(shí)的體積不變條件不論是冷加工或熱加工,金屬體積改變都是很小的,以致在塑性變形過程中可以忽略這些變化,而認(rèn)為變形前后體積不發(fā)生變化.也變是說,金屬塑性變形時(shí),其變形前的體積V1和變形后的體積V2相等.這種關(guān)系稱之為體積不變條件,用數(shù)學(xué)式表示為：V1=V2金屬或合金在外力的作用下，首先產(chǎn)生彈性變形，然后產(chǎn)生塑性變形。金屬在彈性變形過程中，除發(fā)生形狀改變外，體積也要發(fā)生改變，但改變甚小。例如鋼試樣拉伸時(shí)，當(dāng)應(yīng)力為19.6107Pa，體積改變僅為0.04%左右。金屬塑性變形過程中體積也要發(fā)生一些改變，除彈性變形的存

16、在外，還由于冷變形過程中晶粒破碎，亞結(jié)構(gòu)的形成使金屬密度減小，體積略有增加。實(shí)驗(yàn)證實(shí)其體積變化僅為0.1%0.2%。以鐓粗為例分析變形程度的各種表示形式及其物理概念 絕對主變形：壓下量 寬展量 延伸量相對主變形： 相對壓下量 相對寬展量相對延伸量真實(shí)變形程度：在變形過程中,如原始尺寸H經(jīng)過無窮多個中間數(shù)值變成h,則由H到h的終了變形程度可看作是各階段相對變形的總和:真變形與一般的相對變形相比較具有以下特點(diǎn):1. 一般的相對變形表示方法不能確切地反映變形的實(shí)際情況,變形程度愈大,誤差也愈大.2. 真變形具有可加性,而一般相對變形無可加生3. 真變形為可比變形,相對變形為不可比變形.4. 根據(jù)體積

17、不變條件,軋制時(shí)變形前后的體積應(yīng)相等.5. 真變形可以表示相對的位移體積.2.2金屬流動及最小阻力定律2.2.1最小阻力定律最小阻力定律認(rèn)為:如果變形物體內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)有向各個方向流動的可能,則變形物體內(nèi)每個質(zhì)點(diǎn)將沿力最小方向移動。2.2.2均勻變形和不均勻變形變形區(qū)內(nèi)各金屬質(zhì)點(diǎn)處的變形狀態(tài)相同,不僅是在變形區(qū)高度方向上,而且在橫斷面內(nèi)的兩個互相垂直方向上的變形都是均勻的，稱為均勻變形。均勻變形有如下特點(diǎn)：1變形前彼此平行的直線和平面，變形后仍保持平行；2變形前位于同一圓面上或球面上的各點(diǎn)，變形后仍落于同一橢圓面上或同一球面上。要實(shí)現(xiàn)均勻變形狀態(tài)必須滿足以下條件；1變形物體的等向性；2. 變形物體內(nèi)

18、任意質(zhì)點(diǎn)處物理狀態(tài)完全徹底均勻，特別是物體內(nèi)任意質(zhì)點(diǎn)處的溫度相同，變形抗力相等；3接觸表面任意質(zhì)點(diǎn)承受相同的絕對和相對壓下量；4整個變形物體同時(shí)處于工具的直接作用下；5接觸表面上完全沒有外摩擦或沒有外摩擦引起的應(yīng)力變化。二、基本應(yīng)力、附加應(yīng)力、工作應(yīng)力、殘余應(yīng)力（1）基本應(yīng)力由外力作用所引起的應(yīng)力叫做基本應(yīng)力。表示這種應(yīng)力分布的圖形叫基本應(yīng)力圖。（2）附加應(yīng)力由于物體內(nèi)各層的不均勻變形受到物體整體性的限制，而引起其間相互平衡的應(yīng)力叫做附加應(yīng)力。3）工作應(yīng)力 基本應(yīng)力與附加應(yīng)力的代數(shù)和即為工作應(yīng)力。 1)當(dāng)附加應(yīng)力等于零時(shí)，則基本應(yīng)力等于工作應(yīng)力 2)當(dāng)附加應(yīng)力與基本應(yīng)力同號時(shí)，則工作應(yīng)力的絕對

19、值大于基本應(yīng)力的； 3)當(dāng)附加應(yīng)力與基本應(yīng)力異號時(shí)，則工作應(yīng)力的絕對值小于基本應(yīng)力的。 （4）殘余應(yīng)力：塑性變形結(jié)束后附加應(yīng)力仍殘留在變形物體中時(shí)，這種應(yīng)力即稱之為殘余應(yīng)力。圖5-1 在凸形軋輥上軋制矩形坯的情形2.3變形及應(yīng)力不均勻分布的原因和后果2.3.1引起變形及應(yīng)力不均勻分布的原因引起變形及應(yīng)力不均勻分布的原因主要有接觸面上的外摩擦，變形區(qū)的幾何形狀和尺寸，工具和變形體的輪廓形狀，變形物體的外端，變形體內(nèi)溫度不均勻分布、金屬本身性質(zhì)的不均勻：化學(xué)成分及性質(zhì)不均等等。下面分別討論這些因素對變形及應(yīng)力分布的影響。2.3.1.1接觸面的外摩擦鐓粗圓柱體時(shí)，由于接觸表面外摩擦的影響，使接觸表面

20、附近變形金屬流動困難，使圓柱體坯料轉(zhuǎn)變成鼓形。在此種情況下，可將變形金屬整個體積大致分為三個區(qū)域，圖中表示由于摩擦影響而產(chǎn)生的難變形區(qū)；表示與外作用力約成45的最有利方位的易變形區(qū)；表示變形程度居于中間的自由變形區(qū)。由于不均勻變形的結(jié)果，在區(qū)及區(qū)內(nèi)產(chǎn)生附加拉應(yīng)力，在區(qū)內(nèi)的附加拉應(yīng)力一般說來沒有危險(xiǎn)，因?yàn)樵谠搮^(qū)內(nèi)主要是三向壓應(yīng)力狀態(tài)圖示。圖5-2 鐓粗時(shí)摩擦力對變形及應(yīng)力分布的影響在區(qū)由于附加拉應(yīng)力作用，使應(yīng)力狀態(tài)圖示發(fā)生了變化：環(huán)向（切向）出現(xiàn)拉應(yīng)力，并且越靠近外層越大；徑向壓應(yīng)力減弱，并且越靠近外層越小。鐓粗有時(shí)在側(cè)面出現(xiàn)裂紋，即為此環(huán)向拉應(yīng)力作用的結(jié)果。由于外摩擦的影響，也使接觸表面上的應(yīng)

21、力分布不均勻；沿試樣邊部的應(yīng)力等于金屬的屈服點(diǎn)；由邊緣向中心部分，應(yīng)力逐漸升高。2.3.1.2變形區(qū)的幾何因素在鐓粗試件時(shí)：當(dāng)H/d2.0，即壓縮低件時(shí)，將產(chǎn)生單鼓的不均勻變形；當(dāng)H/d2.0，即壓縮高件時(shí)，將產(chǎn)生雙鼓的不均勻變形。圖5-3 切向附加拉應(yīng)力引起的縱裂紋圖5-4 當(dāng)鐓粗高件時(shí)不同區(qū)域的變形分布情況2.3.1.3工件和工具的輪廓形狀加工工具和物體的輪廓形狀，其影響實(shí)質(zhì)是造成某方向上所經(jīng)受的變形量不一致，從而使物體內(nèi)的變形與應(yīng)力分布不均勻。 例1：橢圓孔型中軋制矩形件 例2：當(dāng)軋輥軸線安裝不平行時(shí)，若軋制窄扁鋼，若軋制寬帶鋼時(shí)，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？圖5-5 沿孔型寬度上延伸分布圖 例3：

22、把一塊矩形鉛板兩邊向里彎折，然后在平輥上軋制。根據(jù)彎折部分的寬度不同軋后會出現(xiàn)什么結(jié)果？第一種結(jié)果是中部出現(xiàn)破裂。圖5-6 中部周期性破裂 第二種結(jié)果是折迭部分寬度逐漸變小，使得中間受的拉應(yīng)力減小，兩邊受的壓應(yīng)力增加，但拉應(yīng)力未引起金屬破裂，近似為等強(qiáng)度。第三種結(jié)果是邊圖5-7 邊部在附加壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生皺紋（浪形）示意圖 緣部分產(chǎn)生皺紋（浪形）。 2.3.1.4變形體溫度分布不均勻例：在軋鋼生產(chǎn)中，由于加熱不足而造成鋼坯的上面溫度高，下面溫度低現(xiàn)象。圖5-8 由于上部金屬比下部金屬延伸大而造成的彎曲現(xiàn)象 2.3.1.5變形物體的外端的影響變形物體的外端，是指在變形過程中某一瞬間不直接承受工具

23、作用而處于變形區(qū)以外的部分。外端又稱外區(qū)或剛端。外端的強(qiáng)迫拉齊作用，使縱向變形不均勻性減小。橫向變形不均勻性增加。矩形坯在平輥間軋制后，其長度上兩端部分寬展特別大，且端部略為凸出。2.3.1.5金屬本身性質(zhì)的不均勻金屬的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)（晶粒大小、方位等）、夾雜物等分布不均勻時(shí)，都促使變形體內(nèi)應(yīng)力及變形分布不均勻。2.3.2 變形及應(yīng)力不均勻分布所引起的后果及克服措施一、變形及應(yīng)力不均勻分布的后果（1）使單位變形力增大 （2）使塑性降低 （3）使產(chǎn)品質(zhì)量降低（4）工具磨損不均勻，操作技術(shù)復(fù)雜 二、減輕應(yīng)力及變形不均勻分布的措施 （1）正確選定變形的溫度-速度制度（2）減少金屬表面上的外摩擦（

24、3）合理設(shè)計(jì)加工工具形狀 （4）盡可能保證變形金屬的成分及組織均勻2.4 殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力是變形物體由于變形分布不均勻產(chǎn)生附加應(yīng)力，變形結(jié)束后殘留在變形物中的內(nèi)應(yīng)力稱之為殘余應(yīng)力。一、殘余應(yīng)力所引起的后果（1）使物體發(fā)生不均勻的塑性變形 （2）縮短了零件的使用壽命 （3）物體的尺寸、形狀發(fā)生變化（4）降低金屬的機(jī)械性能和耐蝕性 二、減輕或消除殘余應(yīng)力的措施 （1）變形后進(jìn)行熱處理（2）變形后進(jìn)行機(jī)械處理3 金屬在塑性加工變形中組織性能的變化課型：新課教學(xué)目的與要求：1、了解在冷加工、熱加工、溫加工變形中組織性能的變化2、了解回復(fù)與再結(jié)晶教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 冷加工、熱加工、溫加工變形中組織性能的變

25、化教學(xué)過程：3.1 在冷加工變形中組織性能的變化一、金屬組織的變化1、晶粒被拉長在冷變形中，隨著金屬外形的改變，其內(nèi)部晶粒的形狀也大體上發(fā)生相應(yīng)的變化，即均沿最大主變形方向被拉長、拉細(xì)或壓扁，如圖3-1。圖2-1 冷軋前后晶粒形狀變化（a）變形前的退火狀態(tài)組織；（b）變形后的冷軋變形組織在晶粒被拉長的同時(shí)，晶間夾雜物和第二相也跟著被拉長或拉碎呈點(diǎn)鏈狀排列，這種組織稱為纖維組織。變形程度越大，纖維組織越明顯。由于纖維組織的存在，使變形金屬的橫向（垂直于延伸方向）機(jī)械性能降低，而呈現(xiàn)各向異性。2、亞結(jié)構(gòu)圖3-2 塑性變形時(shí)的亞結(jié)構(gòu)亞結(jié)構(gòu)是指金屬經(jīng)過冷變形后，其各個晶粒被分割成許多單個的小區(qū)域，如圖

26、3-2。3、變形織構(gòu) （1）定義：由原來位向紊亂的晶粒到出現(xiàn)有序化，并有嚴(yán)格位向關(guān)系的組織結(jié)構(gòu)，稱為變形織構(gòu)。 （2）種類：按照坯料或產(chǎn)品的外形可分為絲織構(gòu)和板織構(gòu)。 1）絲織構(gòu)在拉拔和擠壓條件下形成的織構(gòu)稱為絲織構(gòu)。特點(diǎn)：各晶粒有一共同晶向相互平行，并與拉伸軸線一致，以此晶向來表示絲織構(gòu)。如圖3-3所示。2）板織構(gòu)（a） （b）圖3-3 多晶體晶粒的排列情況（a）晶粒的紊亂排列；（b）晶粒的整齊排列在軋制過程中形成的織構(gòu)稱為板織構(gòu)。特點(diǎn)：晶面與軋制面平行，晶向又與軋制方向一致（見圖3-3）。二、金屬性能的變化1.機(jī)械性能的改變金屬的變形抗力指標(biāo)隨變形程度的增加而升高，金屬的塑性指標(biāo)隨變形程度

27、的增加而降低。2、物理及物理-化學(xué)性質(zhì)的變化（1）金屬的密度降低 （2）金屬的導(dǎo)電性降低（或電阻增大） （3）導(dǎo)熱性降低 （4）化學(xué)穩(wěn)定性降低 （5）金屬與合金經(jīng)冷變形后所出現(xiàn)的纖維組織及結(jié)構(gòu)，皆會使變形后的金屬與合金產(chǎn)生各向異性，即材料的不同方向上具有不同的性能。3.2 在熱加工變形中對組織與性能的影響一、熱加工的變形特點(diǎn) 在一定的條件下，熱加工變形較其冷加工方法，具有一系列的優(yōu)點(diǎn)：（1）變形抗力低 （2）塑性升高，產(chǎn)生斷裂的傾向性減少 （3）不易產(chǎn)生織構(gòu) （4）生產(chǎn)周期短 （5）組織與性能基本滿足要求 不足之處：（1）生產(chǎn)細(xì)或薄的產(chǎn)品時(shí)較困難（2）產(chǎn)品表面質(zhì)量差（3）組織與性能的不均勻 （

28、4）產(chǎn)品的強(qiáng)度不高 （5）金屬的消耗較大 （6）對含有低熔點(diǎn)的合金不宜加工 二、金屬組織性能的變化（1）使鑄態(tài)組織得到壓密和焊合。（2）使晶粒細(xì)化和夾雜物破碎。（3）形成纖維組織。（4）產(chǎn)生帶狀組織。3.3 回復(fù)與再結(jié)晶一、動態(tài)回復(fù)與動態(tài)再結(jié)晶1、動態(tài)回復(fù)金屬在熱變形中發(fā)生的一種軟化過程，是通過位錯的攀移、交滑移和位錯從結(jié)點(diǎn)的脫釘來實(shí)現(xiàn)。在動態(tài)回復(fù)過程中在變形金屬內(nèi)出現(xiàn)亞晶。亞晶的出現(xiàn)標(biāo)志著民已經(jīng)發(fā)生了動態(tài)回復(fù)。2、動態(tài)再結(jié)晶金屬在熱變形中發(fā)生的一種軟化過程，其軟化作用遠(yuǎn)大于動態(tài)回復(fù)。變形初期隨著變形程度的增大，應(yīng)力升高，并達(dá)到最大值。超過此最大值后，變形程度再增大時(shí)，應(yīng)力開始下降，最后達(dá)到穩(wěn)

29、定值或在穩(wěn)定值附近上下呈周期性波動。這時(shí)在最大應(yīng)力值附近開始出現(xiàn)動態(tài)再結(jié)晶。二、靜態(tài)回復(fù)與靜態(tài)再結(jié)晶1、靜態(tài)回復(fù)依靠變形金屬所具有的熱量，使其原子運(yùn)動的動能增加，而恢復(fù)到穩(wěn)定位置上去。由于回復(fù)的結(jié)果，部分地恢復(fù)了由變形所改變的力學(xué)、物理及物理-化學(xué)性質(zhì)，如電阻大部分得到恢復(fù)，強(qiáng)度和硬度等力學(xué)性能部分地恢復(fù)。2、靜態(tài)再結(jié)晶再結(jié)晶完全消除了加工硬化所引起的一切后果：使拉長的晶粒變成等軸形；消除了由晶粒拉長所形成的纖維組織及與其有關(guān)的方向性，消除在回復(fù)后尚遺留在物體內(nèi)的第二種和第三種殘余應(yīng)力，使勢能降低；消除了某些晶內(nèi)和晶間破壞；加強(qiáng)了變形的擴(kuò)散機(jī)制的進(jìn)行；使金屬化學(xué)成分的分布更為均勻；恢復(fù)了金屬的

30、力學(xué)性能(變形抗力降低，塑性升高)和物理、物理化學(xué)性質(zhì)。3.4 在溫加工變形中對組織與性能的影響溫加工是指在回復(fù)溫度以上，再結(jié)晶開始溫度以下進(jìn)行的加工。采用的溫軋、溫鍛、溫?cái)D和溫拉均屬溫加工。一般，溫加工制品的表面光潔度和尺寸精度要比熱加工時(shí)高，軋輥、鍛模、按壓模和拉模等變形工具的使用壽命要比熱加工時(shí)長。溫加工時(shí)金屬的變形抗力比冷加工時(shí)低，能量消耗比冷加工時(shí)少，金屬的塑性一般要比冷加工時(shí)大。溫加工不僅具有冷加工和熱加工的某些特點(diǎn)，而且在加工中也有其自身的作用。在生產(chǎn)實(shí)踐中采用溫加工的目的主要有二：一是改善金屬材料的加工性能；二是改善產(chǎn)品的使用性能。4 金屬塑性成形過程摩擦與潤滑課型：新課教學(xué)目

31、的與要求：1.了解塑性加工中摩擦的特點(diǎn)。2.掌握摩擦的作用及減小摩擦的方法。3.了解一些潤滑的理論和一些常用的潤滑劑。4.了解有關(guān)摩擦系數(shù)的測定和估算方法。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：掌握摩擦的作用及減小摩擦的方法教學(xué)過程： 4.1金屬塑性成形時(shí)外摩擦4.1.1外摩擦的定義及特點(diǎn)兩相互接觸的物體在產(chǎn)生相對移動或有運(yùn)動趨勢時(shí),產(chǎn)生的彼此相互阻礙現(xiàn)象叫摩擦。1與機(jī)械摩擦相比特點(diǎn)如下：(1)工具與工件接觸面上的單位壓力比機(jī)械摩擦?xí)r大得多。(2)接觸表面溫度較高。(3)接觸表面不斷更新和擴(kuò)大。(4)作為摩擦對的工具與工件性質(zhì)差別大。2塑性加工中的摩擦作用 摩擦引起的不良后果如下：（1）引起變形和能耗增加。（2）摩

32、擦引起變形不均勻及許多不良后果。（3）引起工具磨損，縮短工具壽命，降低產(chǎn)品表面質(zhì)量和尺寸精度，工具消耗也大。 某些情況下，摩擦也起著有益作用：例如：軋制時(shí)增加摩擦可改善軋輥咬入軋件的條件以增大每道壓下量。4.1.2金屬塑性成形時(shí)外摩擦的分類塑性成形時(shí)的摩擦根據(jù)其特點(diǎn)可分為干摩擦、邊界摩擦和流體潤滑摩擦三種，分述如下：4.1.2.1干摩擦機(jī)構(gòu)干摩擦是指金屬與工具之間不存任何外來介質(zhì)或薄膜，只是金屬間的接觸。（圖4-1所示）。但在實(shí)際生產(chǎn)中，這種絕對理想的干摩擦是不存在的。因?yàn)榻饘偎苄约庸み^程中，其表面多少存在氧化膜，或吸附一些氣體和灰塵等其它介質(zhì)。但通常說的干摩擦指的是不加潤滑劑的摩擦狀態(tài)。干摩

33、擦理論有以下三種主要理論，如機(jī)械摩擦理論、粘著摩擦理論和分子機(jī)械摩擦理論。1機(jī)械摩擦理論摩擦力與作用于摩擦表面的垂直壓力成正比例，與摩擦表面的大小無關(guān)；2粘著摩擦理論當(dāng)兩表面相接觸時(shí)，在載荷作用下，某些接觸點(diǎn)的單位壓力很大，這些點(diǎn)將牢固的粘著，使兩表面形成一體即稱為粘著或冷焊。當(dāng)一表面相對另一表面滑動時(shí)，粘著點(diǎn)則被剪斷，而剪斷這些連接的力就是摩擦力。3分子-機(jī)械摩擦理論該理論認(rèn)為，摩擦是一個混合的過程，它既要克服分子相互作用力，又要克服機(jī)械變形阻力。發(fā)生在接觸部分總的阻力就是我們測得的摩擦力。4.1.2.2邊界摩擦機(jī)構(gòu)這是一種介于干摩擦與流體摩擦之間的摩擦狀態(tài)，稱為邊界摩擦（圖4-2）。L 圖

34、4-2 接角面的放大模型圖在實(shí)際生產(chǎn)中，由于摩擦條件比較惡劣，理想的流體潤滑狀態(tài)較難實(shí)現(xiàn)。此外，在塑性加工中，無論是工具表面，還是坯料表面，都不可能是“潔凈”的表面，總是處于介質(zhì)包圍之中，總是有一層薄膜吸附在表面上，這種薄膜可以是自然污染膜，油性吸附形成的金屬膜，物理吸附形成的邊界膜，潤滑劑形成的化學(xué)反應(yīng)膜等。因此理想的干摩擦不可能存在。4.1.2.3流體摩擦機(jī)構(gòu)當(dāng)金屬與工具表面之間完全被潤滑劑隔開，摩擦發(fā)生在流體內(nèi)部分子之間者稱為流體摩擦。它不同于干摩擦，摩擦力的大小與接觸面的表面狀態(tài)無關(guān)，而是與流體的粘度、速度梯度等因素有關(guān)。因而流體摩擦的摩擦系數(shù)是很小的。塑性加工中接觸面上壓力和溫度較高

35、，使?jié)櫥瑒┏Ｒ讛D出或被燒掉，所以流體摩擦只在有條件的情況下發(fā)生和作用。4.2影響外摩擦系數(shù)的主要因素一、工具材料和表面狀態(tài) 工具表面狀態(tài)是影響摩擦系數(shù)的一個重要因素。工具表面粗糙度小，表面凸凹不平愈小，這時(shí)被加工金屬表面“犁削”的現(xiàn)象愈少，因此摩擦系數(shù)也愈小。二、金屬化學(xué)成分的影響不同種類和化學(xué)成分的金屬、合金，在相同的變形條件下，它們的摩擦系亦不相同。例如，用光鋼壓頭在常溫下壓縮時(shí)，低碳鋼的摩擦系數(shù)為0.17，鋁的摩擦系數(shù)為0.18，黃銅的摩擦系數(shù)為0.10等。三、變形溫度的影響高溫變形條件下，由于表面生成的氧化層性質(zhì)、厚度等不同，因此對摩擦系數(shù)的影響也不同。其次，溫度提高金屬強(qiáng)度降低，硬度

36、減小，也使摩擦系數(shù)減小。潤滑劑性質(zhì)也發(fā)生變化。四、潤滑劑1.固體與熔體潤滑劑在接觸表面用液體不能形成很厚的潤滑層以及加工溫度較高時(shí)由于油的分解、蒸發(fā)、燃燒和失去粘度的情況下，使用固體和熔體潤滑劑。（1）固體潤滑劑 一般說來凡剪切強(qiáng)度比工件金屬小的任何物質(zhì)，原則上都可以作為固體潤滑劑。（2）熔體潤滑劑 鋼鐵材料及一些合金，在熱鍛和熱擠壓過程常用玻璃作為潤滑劑。2.液體潤滑劑（1）優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格便宜；易涂布；破裂的潤滑膜易修復(fù)；對工具有冷卻作用；制品表面光整等。（2）分類：礦物潤滑油； 動植物潤滑油； 合成潤滑油。五、變形速度對摩擦系數(shù)的影響許多實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明；隨接觸面相對運(yùn)動速度增加，摩擦系數(shù)下降。4

37、.3 軋制時(shí)的摩擦系數(shù)一、摩擦系數(shù)的測定方法1.最大咬入角法： 按軋件開始接觸軋輥時(shí)軋輥對軋件的力平衡條件可導(dǎo)出最大咬入角max的正切等于開始咬入時(shí)的摩擦系數(shù)b，即b=tanmax，才可是咬入。這樣，只要確定出剛好開始咬入時(shí)極限狀態(tài)下的咬入角max，就可求出b。max可按下式確定 max=arc2.軋件強(qiáng)迫制動法在軋件后端作用一制動力Q，強(qiáng)迫軋件在轉(zhuǎn)動的軋輥間停下來，在開始打滑瞬間測定制動力Q和軋制力P。3.軋制力矩法測定前滑為零時(shí)的純軋力矩M和軋制力P，按下式計(jì)算：另外還有一種方法，即4.圓環(huán)鐓粗法二、估算摩擦系數(shù)的方法1.熱軋時(shí)的摩擦系數(shù)艾克隆德公式式中 K1 軋輥材質(zhì)影響系數(shù)，對于鋼軋輥

38、=1.0，鑄鐵軋輥=0.8； K2軋制速度影響系數(shù)，可按實(shí)驗(yàn)曲線圖4-7確定； K3軋件材質(zhì)影響系數(shù)，可據(jù)表4-4所列的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選?。?t 軋制溫度（7001200之間適用）。2.冷軋時(shí)的摩擦系數(shù)式中 K一一潤滑劑的種類與質(zhì)量的影響系數(shù)，v軋制速度，米秒。小結(jié)：1.熟悉塑性加工中摩擦的特點(diǎn)。2.掌握摩擦的作用及減小摩擦的方法。3.熟悉一些潤滑的理論和一些常用的潤滑劑。4.了解有關(guān)摩擦系數(shù)的測定和估算方法。5 金屬的塑性和變形抗力課型：新課教學(xué)目的與要求：1.掌握金屬的塑性基本概念，塑性的指標(biāo)及其測量方法，以及金屬塑性指標(biāo)于變形溫度及加載方式的關(guān)系曲線圖形塑性圖2.掌握金屬多晶體塑性變形的機(jī)制3

39、.了解金屬的超塑性教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 塑性狀態(tài)圖、金屬多晶體塑性變形的主要機(jī)制、影響金屬塑性的因素、金屬的超塑性。金屬多晶體塑性變形的主要機(jī)制、影響金屬塑性的因素、金屬的超塑性。教學(xué)過程： 課型：新課教學(xué)目的與要求：1.了解金屬變形抗力的概念及測定方法。2.掌握影響金屬變形抗力的因素。3.掌握減少金屬變形抗力的措施。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)： 掌握金屬變形抗力的測定方法和影響金屬變形抗力的因素，掌握減少金屬變形抗力的措施。教學(xué)過程： 5.1 金屬塑性和變形抗力的概念5.1.1金屬塑性的概念及測定方法所謂塑性，是指金屬在外力作用下，能穩(wěn)定地產(chǎn)生永久變形而不破壞其完整性的能力。金屬塑性的大小，用金屬在斷裂前產(chǎn)

40、生的最大變形程度來表示。它表示塑性加工時(shí)金屬塑性變形的限度，叫“塑性極限”或“塑性指標(biāo)”。塑性指標(biāo)可以借助于各種實(shí)驗(yàn)方法來測定，如拉伸，鐓粗和冷、熱扭轉(zhuǎn)等試驗(yàn)方法。注意：不能把塑性和柔軟性混淆起來。柔軟性反映金屬的軟硬程度，它用變形抗力的大小來衡量，表示變形的難易。不要認(rèn)為：變形抗力小的金屬塑性就好，或是變形抗力大的金屬塑性就差。例如：室溫下奧氏體不銹鋼的塑性很好，能經(jīng)受很大的變形而不破壞，但它的變形抗力卻非常大；過熱和過燒的金屬與合金，其塑性很小，甚至完全失去塑性變形的能力，而變形抗力也很??；室溫下的鉛，塑性很高而變形抗力又小。3.1.2.1金屬塑性的測定方法1、塑性指標(biāo)表示金屬與合金塑性變

41、形性能的主要指標(biāo)有：1）拉伸試驗(yàn)時(shí)延伸率（）與斷面收縮率（）2）扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的扭轉(zhuǎn)周數(shù)。3）沖擊試驗(yàn)時(shí)的沖擊韌性4）鍛造及軋制時(shí)剛出現(xiàn)裂紋瞬間的相對壓下量5）深沖試驗(yàn)時(shí)的壓進(jìn)深度，損壞前的彎折次數(shù)。2、金屬塑性的測定方法測定金屬塑性的方法最常用的有機(jī)械性能試驗(yàn)方法和模擬試驗(yàn)法兩大類。（1）機(jī)械性能試驗(yàn)法 1）拉伸試驗(yàn)：是在材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的。在拉伸試驗(yàn)中可以確定延伸率和斷面收縮率%兩個塑性指標(biāo)，這兩個指標(biāo)越高，說明金屬的塑性越好。 圖5-1 W18Cr4V高速鋼破斷前扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)與試驗(yàn)溫度的關(guān)系 2）扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)：是在專用的扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的。試驗(yàn)時(shí)，將圓柱形試樣的端固定，另一端扭轉(zhuǎn)，用破斷前扭轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)（

42、n）表示塑性的大小。3）沖擊彎曲試驗(yàn)。沖擊韌性值 不完全是一種塑性指標(biāo)，它是彎曲變形抗力和試樣彎曲撓度的綜合指標(biāo)。當(dāng)s變化不大或有所降低而 值顯著增大，這表明是由塑性急劇增高而引起的；而在值較高的溫度范圍內(nèi)值很高，則不能證明在此度范圍內(nèi)塑性最好。（2）模擬試驗(yàn)法 1）頂鍛試驗(yàn)：也稱鐓粗試驗(yàn)是將圓柱形試樣在壓力機(jī)或落錘上鐓粗，把試樣側(cè)面出現(xiàn)第一條可見裂紋時(shí)的變形量，作為塑性指標(biāo)即式中 H 試樣的原始高度，mm。 h試樣的變形后高度，mm。2）楔形軋制試驗(yàn)一種是在平輥上將楔形試樣軋成扁平帶狀。軋后觀察、測量首先出現(xiàn)裂紋處的變形量(h/H），此變形量就表示塑性大小。另一種方法是在偏心輥上將矩形軋件軋

43、成楔形。根據(jù)厚度變化的楔形件最初出現(xiàn)裂紋處的變形量h/H來確定其塑性大小。 3 、塑性圖（1）定義塑性指標(biāo)與變形溫度關(guān)系的曲線圖，稱之為塑性圖。（圖5-2）（2）用途1）由熱拉伸、熱扭轉(zhuǎn)等機(jī)械性能試驗(yàn)法測繪的塑性圖，可確定變形溫度范圍；2）由頂鍛和楔形軋制的塑性圖，不僅可以確定變形溫度范圍，還可以分別確定自由鍛造和軋制時(shí)的許用最大變形量。5.2 影響塑性的因素及提高塑性的途徑影響塑性的因素大致可分三個方面：1.金屬的自然性質(zhì) 2.變形的溫度速度條件3.變形的力學(xué)條件一、金屬的自然性質(zhì)對塑性的影響 1、組織狀態(tài)的影響（1）純金屬有最好的塑性（2）單相組織（純金屬或固溶體）比多相組織塑性好（3）晶

44、粒細(xì)化有利于提高金屬的塑性（4）化合物雜質(zhì)呈球狀分布對塑性較好；呈片狀、網(wǎng)狀分布在晶界上時(shí)，使金屬的塑性下降（5）經(jīng)過熱加工后的金屬比鑄態(tài)金屬的塑性高2、化學(xué)成分的影響（1）鐵、硫、錳化學(xué)純鐵具有很高的塑性，工業(yè)純鐵在900左右時(shí)，塑性突然下降。硫是鋼中有害雜質(zhì)，易產(chǎn)生“紅脆”現(xiàn)象錳可提高鋼的塑性，但錳鋼對過熱的敏感性強(qiáng)，在加熱過程中晶粒容易粗大，使鋼的塑性降低。（2）碳碳在碳鋼中含碳量越高，塑性越差，熱加工溫度范圍越窄。當(dāng)C0.5%時(shí)，對塑性不利， Si2.0%時(shí),鋼的塑性降低， Si4.5%時(shí)，在冷狀態(tài)下塑性很差。鋁對鋼的塑性有害。（7）磷鋼中P11.5%時(shí)，在熱加工范圍內(nèi)對塑性影響不大。

45、在冷狀態(tài)下，磷使鋼的強(qiáng)度增加塑性降低，產(chǎn)生“冷脆”現(xiàn)象。（8）鉛、錫、砷、銻、鉍鋼中五大有害元素，它們在加熱時(shí)熔化，使金屬失去塑性。（9）氧、氮、氫氧能使鋼的塑性降低，氮也會使鋼的塑性變差，氫對鋼的塑性無明顯的影響。（10）稀土元素適當(dāng)加入一些，能使鋼的塑性得到改善。3、鑄造組織的影響 鑄坯的塑性低、性能不均勻。造成原因：（1）鑄態(tài)材料的密度較低，因?yàn)樵诮咏T錠的頭部和軸心部分，分布有宏觀和微觀的孔隙，沸騰鋼鋼錠有皮下氣泡。（2）用一般方法熔煉的鋼錠，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有害雜質(zhì)（如硫、磷等）的很大偏析，特別是在鑄錠的頭部和軸心部分。（3）對于大鋼錠，枝晶偏析會有較大的發(fā)展。（4）在雙相和多相的鋼與合金中

46、，第二相組織成粗大的夾雜物，常常分布在晶粒邊界上。二、變形溫度速度對塑性的影響1、變形溫度的影響一般是隨著溫度的升高，塑性增加。但并不是直線上升的?，F(xiàn)以溫度對碳鋼塑性的影響的一般規(guī)律分析說明：1區(qū)位于100200之間，塑性增加是由于在冷變形時(shí)原子動能增加的緣故（熱振動）。2區(qū)位于700800之間，由于有再結(jié)晶和擴(kuò)散過程發(fā)生，這兩個過程對塑性都有好的作用。3區(qū)位于9501250的范圍內(nèi)，在此區(qū)域中沒有相變，鋼的組織是均勻一致的奧氏體。熱軋時(shí)應(yīng)盡可能地使變形在3區(qū)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，而冷加工的溫度則應(yīng)為1區(qū)。 圖7-3溫度對碳素鋼塑性的影響 2、變形速度的影響 圖5-4變形速度對塑性的影響 區(qū)，即變形

47、速度小于臨界變形速度，該區(qū)隨變形速度的增加，塑性是隨之下降的。 區(qū)，是在大于臨界變形速度的情況下，隨變形速度的增加，塑性是增加的。 三、變形力學(xué)條件對塑性的影響1、應(yīng)力狀態(tài)的影響在進(jìn)行壓力加工的應(yīng)力狀態(tài)中，壓應(yīng)力個數(shù)越多，數(shù)值越大（即靜水壓力越大），金屬塑性越高。三向壓應(yīng)力狀態(tài)圖最好，兩壓一拉次之，三向拉應(yīng)力最壞。其影響原因歸納如下：（1）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。（2）三向壓應(yīng)力狀態(tài)能促使由塑性變形和其它原因而破壞了的晶內(nèi)和晶間聯(lián)系得到修復(fù)。 （3）三向壓應(yīng)力狀態(tài)能完全或局部地消除變形體內(nèi)數(shù)量很少的某些夾雜物甚至液相對塑性不良的影響； （4）三向壓應(yīng)力狀態(tài)可以完全抵消

48、或大大降低由不均勻變形而引起的附加拉力，使附加拉應(yīng)力所造成的破壞作用減輕。 2、變形狀態(tài)的影響主變形圖中壓縮分量越多，對充分發(fā)揮金屬的塑性越有利。兩向壓縮一向延伸的變形圖最好，一向壓縮一向延伸次之，兩向延伸一向壓縮的主變形圖最差。四、其他因素對塑性的影響1、不連續(xù)變形的影響當(dāng)熱變形時(shí)，不連續(xù)變形可提高金屬的塑性。2、尺寸（體積）因素的影響隨著物體體積的增大塑性有所降低，但降低一定程度后，體積再增加其影響減小。五、提高塑性的途徑提高塑性的主要途徑有以下幾個方面：（1）控制金屬的化學(xué)成份，改善組織結(jié)構(gòu)。（2）采用合適的變形溫度-速度制度。（3）選用三向壓應(yīng)力較強(qiáng)的變形過程。（4）盡量造成均勻的變形

49、過程。（5）避免加熱和加工時(shí)周圍介質(zhì)的不良影響。5.3 變形抗力概念一、基本概念抵抗變形力的力稱為變形抗力。金屬或合金的變形抗力通常以單向應(yīng)力狀態(tài)（單向拉伸、單向壓縮）下所測得的屈服極限s來度量。但是金屬塑性加工過程都是復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，對于同一種金屬材料來說，其變形抗力值一般要比單向應(yīng)力狀態(tài)時(shí)大得多。二、測定方法（1）拉伸法使用圓柱試樣，認(rèn)為在拉伸過程中在試樣出現(xiàn)細(xì)頸前，在其標(biāo)距內(nèi)工作部分的應(yīng)力狀態(tài)為均勻分布的單向拉應(yīng)力狀態(tài)。這時(shí)，所測出的拉應(yīng)力便為變形物體在此變形條件下的變形抗力。此時(shí)變形物體的真實(shí)變形應(yīng)力為：特點(diǎn)：測量精確，方法簡單，但變形程度不應(yīng)大于20%30%。（2）壓縮法變形程度為：

50、由此所測得得變形抗力為：特點(diǎn)：能允許式樣具有比拉伸更大的變形，但完全保證試樣處于單向壓應(yīng)力狀態(tài)較困難。一般取H/D22.5三、變形抗力的確定三、要計(jì)算金屬塑性變形過程中所需的外力，必須知道變形抗力的值。確定方法：先在變形的熱力參數(shù)為某一種等值的條件下求出金屬的變形抗力，并將它作為基礎(chǔ)值。然后再用熱力參數(shù)修正系數(shù)來修正此基礎(chǔ)值。5.4 影響變形抗力的因素5.4.1金屬化學(xué)成分和顯微組織的影響不同的金屬材料具有不同的變形抗力，同一種金屬材料在不同的變形溫度、變形程度下，變形抗力也不同。前者是金屬材料本身的屬性,稱之為影響金屬變形抗力的內(nèi)因;而后者則是屬于變形過程的工藝條件(變形溫度,變形速度變形程度和應(yīng)力狀態(tài))及其它外部條件對變形抗圖片的影響,常稱為影響金屬變形抗力的外因。例如鉛的變形抗力比鋼的變形抗力低得多，鉛的屈服極限為1 .6kgf/mm2碳素結(jié)構(gòu)鋼0.8F為18kgf/mm2，1、化學(xué)成分的影響（1） 碳 在較低的溫度下隨著鋼中含碳量的增加，鋼的變形抗力升高。一般鋼中增加0.1的碳可使鋼的強(qiáng)度極