第九章--金屬塑性變形抗力(1)

1、金屬塑性變形抗力的影響因素學(xué)生姓名黃文博學(xué)號20130603218班 級13材控2學(xué)院名稱機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)名稱材料成型及控制工程指導(dǎo)教師宋美娟金屬的塑性和變形抗力從金屬成形工藝的角度出發(fā)，我們總希望變形的金屬或合金具有高的塑性和低的變形抗力。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多低塑性、高強(qiáng)度的新材料，需要采取相應(yīng)的新工藝進(jìn)行加工。因此研究金屬的塑性和變形抗力，是一個十分重要的問題。本章的目的在于闡明金屬塑性和變形抗力的概念，討論各種因素對它們的影響。1. 塑性、塑性指標(biāo)、塑性圖和變形抗力的概念所謂塑性，是指固體材料在外力作用下發(fā)生永久變形而又不破壞其完整性的能力。人們常常容易把金屬的塑性和硬度看作成反比

2、的關(guān)系，即認(rèn)為凡是硬度高的金屬其塑性就差。當(dāng)然，有些金屬是這樣的，但并非都是如此，例如下列金屬的情況：Fe HB80 80Ni HB60 60Mg HB8 3Sb HB30 0可見 Fe、Ni 不但硬度高，塑性也很好；而 Mg、Sb 雖然硬度低，但塑性也很差。塑性是和硬度無關(guān)的一種性能。同樣，人們也常把塑性和材料的變形抗力對立起來，認(rèn)為變形抗力高塑性就低，變形抗力低塑性就高，這也是和事實(shí)不符合的。例如奧氏體不銹鋼在室溫下可以經(jīng)受很大的變形而不破壞，既這種鋼具有很高的塑性，但是使它變形卻需要很大的壓力，即同時它有很高的變形抗力?？梢?，塑性和變形抗力是兩個獨(dú)立的指標(biāo)。為了衡量金屬塑性的高低，需要一

3、種數(shù)量上的指標(biāo)來表示，稱塑性指標(biāo)。塑性指標(biāo)是以金屬材料開始破壞時的塑性變形量來表示。常用的塑性指標(biāo)是拉伸試驗(yàn)時的延伸率和斷面縮小率，和由下式確定： 式中 l0、F0試樣的原始標(biāo)距長度和原始橫截面積；lK、FK試樣斷裂后標(biāo)距長度和試樣斷裂處最小橫截面積。實(shí)際上，這兩個指標(biāo)只能表示材料在單向拉伸條件下的塑性變形能力，金屬的塑性指標(biāo)除了用拉伸試驗(yàn)之外，還可以用鐓粗試驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)等來測定。鐓粗試驗(yàn)由于比較接近鍛壓加工的變形方式，是經(jīng)常采用的一種方法。試件做成圓柱體，高度 H。為直徑 D。的 l.5 倍(例如 D020mm，H020mm)。取一組試樣在壓力機(jī)或錘上進(jìn)行鐓粗，分別依次鐓粗到預(yù)定的變形程度，

4、第一個出現(xiàn)表面裂紋的試樣的變形程度，即為塑性指標(biāo)：式中H0試樣原始高度；HK第一個出現(xiàn)裂紋的試樣鐓粗后高度。為了減少試樣的數(shù)量和試驗(yàn)工作量，可做一個楔形塊當(dāng)作試樣(圖 5.2)。這樣。一個楔形塊鐓粗后便可獲得預(yù)定的各種變形程度，以代替一組圓柱形試樣。只要計算出第條裂紋處的變形程度，就是材料鐓粗時的塑性指標(biāo)。如果把若干組試樣(或者若干楔形塊)分別加熱到不同的預(yù)定溫度，進(jìn)行鐓粗試驗(yàn)，則可測定金屬和合金在不同溫度下的塑性指標(biāo)。鐓粗試驗(yàn)時試樣裂紋的出現(xiàn)，是由于側(cè)表面處拉應(yīng)力作用的結(jié)果。工具與試樣接觸表面的摩擦力、散熱條件、試樣的幾何尺寸等因素，都會影響到拉應(yīng)力的大小。因此，用鐓粗試驗(yàn)測定塑性指標(biāo)時，為

5、便于比較，必須制定相應(yīng)的規(guī)程，說明試驗(yàn)的具體條件。通常根據(jù)鐓粗試驗(yàn)的塑性指標(biāo),材料可如下分類：6080，為高塑性；4060，為中塑性；2040，為低塑性。塑性指標(biāo)在20以下，該材料實(shí)際上難以鍛壓加工。鈕轉(zhuǎn)試驗(yàn)的塑性指標(biāo)，是以試樣扭斷時的扭轉(zhuǎn)角(在試樣標(biāo)距 l0起點(diǎn)和終點(diǎn)兩個截面間的相對扭轉(zhuǎn)角)或扭轉(zhuǎn)圈數(shù)來表示。由于扭轉(zhuǎn)時應(yīng)力狀態(tài)近于零靜水壓，且試樣從試驗(yàn)開始到破壞止，在其整個長度上塑性變形均勻地進(jìn)行，始終保持均勻的圓柱形，不象拉伸試驗(yàn)時會出現(xiàn)頸縮和鐓粗實(shí)驗(yàn)時會出現(xiàn)鼓形，從而消除了變形不均勻性的影響，這對塑性理論的研究無疑是很重要的。將不同溫度時，在各種試驗(yàn)條件下得到塑性指標(biāo)(、及K等)，以溫度

6、為橫坐標(biāo)，以塑性指標(biāo)為縱坐標(biāo)，繪成函數(shù)曲線，這種曲線圖，稱為塑性圖。圖 5.3 是碳鋼的塑性圖。一個完整的塑性圖，應(yīng)該給出壓縮時的變形程度、拉伸時的強(qiáng)度極限b、延伸率、斷面縮小率、鈕轉(zhuǎn)時的鈕角或轉(zhuǎn)數(shù)、以及沖擊韌性K等機(jī)械性能和試驗(yàn)溫度的關(guān)系，它是確定金屬塑性加工熱力規(guī)范的重要依據(jù)。塑性加工時，使金屬發(fā)生塑性變形的外力，稱為變形力。金屬抵抗變形之力，稱為變形抗力。變形抗力和變形力數(shù)值相等，方向相反，一般用平均單位面積變形力表示其大小。當(dāng)壓縮變形時，變形抗力即是作用于施壓工具表面的單位面積壓力，故亦稱單位流動壓力。變形抗力和塑性，如上所述，是兩個不同的慨念，塑性反映材料變形的能力，變形抗力則反應(yīng)材

7、料變形的難易程度。變形抗力的大小，不僅決定于材料的真實(shí)應(yīng)力(流動應(yīng)力)，而且也決定于塑性成形時的應(yīng)力狀態(tài)、接觸摩擦以及變形體的相對尺寸等因素(見下文)。只有在單向拉伸(或壓縮)時，變形抗力等于材料在該變形溫度、變形速度、變形程度下的真實(shí)應(yīng)力。因此，離開上述具體的加工方法等條件所決定的應(yīng)力狀態(tài)、接觸摩擦等因素，就無法評論金屬和合金的變形抗力。為了研究問題時的方便，我們在討論各種因素對變形抗力的影響時，在某些情況下姑且把單向拉伸(或壓縮)時的真實(shí)應(yīng)力（或強(qiáng)度極限)當(dāng)作衡量變形抗力大小的指標(biāo)。實(shí)際上也可以認(rèn)為，塑性成形時變形抗力的大小，主要決定于材料本身的真實(shí)應(yīng)力(或強(qiáng)度極限)。但是它們之間的概念不

8、同，它們的數(shù)值在極大多數(shù)情況下也不相等。2. 金屬的化學(xué)成分和組織狀態(tài)對塑性和變形抗力的影響2.1 化學(xué)成分的影響在碳鋼中，鐵和碳是基本元素。在合金鋼中，除了鐵和碳外，還有合金元素，如Si、Mn、Cr、Ni、W、Mo、V、Ti 等。此外，由于礦石、冶煉加工等方面的原因，在各類鋼中還有一些雜質(zhì)，如 P、S、N、H、O 等。下面先以碳鋼為例，討論化學(xué)成分的影響。這些影響在其他各類鋼中也大體相似。碳碳對鋼性能的影響最大。碳能固溶到鐵里，形成鐵素體和奧氏體，它們都具有良好的塑性和低的強(qiáng)度。當(dāng)含碳量增大時，超過鐵的溶解能力，多余的碳和鐵形成化合物 Fe3C，稱滲碳體。它有很高的硬度，塑性幾乎為零，對基體

9、的塑性變形起阻礙作用，因而使碳鋼的塑性降低，強(qiáng)度提高。隨著含碳量的增大，滲碳體的數(shù)量也增加，塑性的降低和強(qiáng)度的提高也更甚(圖 5.11)。磷一般說，磷是鋼中有害雜質(zhì)。磷能溶于鐵素體中，使鋼的強(qiáng)度、硬度顯著提高，塑性、韌性顯著降低。當(dāng)含磷量達(dá) 0.3時，鋼完全變脆，沖擊韌性接近于零，稱冷脆性。當(dāng)然鋼中含磷不會如此之多，但要注意，磷具有極大的偏析能力，會使鋼中局部地區(qū)達(dá)到較高的磷含量而變脆。鋼中加入合金元素，不僅改變鋼的使用性能，也改變鋼的塑性和真實(shí)應(yīng)力。由于各種合金元素對鋼塑性和真實(shí)應(yīng)力的影響十分復(fù)雜，需要結(jié)合具體鋼種根據(jù)變形條件作具體的分析，不宜作一般性概括。2.2 組織狀態(tài)的影響金屬材料的組

10、織狀態(tài)和其化學(xué)成分有密切關(guān)系，但也不是完全由化學(xué)成分所決定，它還和制造工藝(如冶煉、澆鑄、鍛軋、熱處理)有關(guān)。組織狀態(tài)的影響分下面幾點(diǎn)說明。2.2.1基體金屬對塑性，前己指出，基體金屬是面心立方晶格(A1、Cu、F、Ni)，塑性最好；是體心立方晶格(Fe、Cr、W、V、Mo)，塑性其次；是密排六方晶格(Mg、Zn、Cd、Ti)，塑性較差。因?yàn)槊芘帕骄Ц裰挥腥齻€滑移系，而面心立方晶格和體心立方晶格各有12個滑移系；又面心立方晶格每一滑移面上的滑移方向數(shù)比體心立方晶格每一滑移面上的滑移方向數(shù)多一個(參閱圖 2.20)，故其塑性最好。對真實(shí)應(yīng)力，基體金屬元素的類別，決定了原子間結(jié)合力的大小，對于各

11、種純金屬，一般說原子間結(jié)合力大的，滑移阻力便大，真實(shí)應(yīng)力也就大。2.2.2 單相組織和多相組織合金元素以固溶體形式存在只是一種方式，在很多情況下形成多相組織。單相固溶體比多相組織塑性好，例如護(hù)環(huán)鋼(50Mnl8Cr4)在高溫冷卻時，700左右會析出碳化物，成為多相組織，使塑性降低，常要進(jìn)行固溶處理。即鍛后加熱到 10501100并保溫，使碳化物固溶到奧氏體中，然后用水和空氣交替冷卻，使迅速通過碳化物析出的溫度區(qū)間，最后單相固溶體的護(hù)環(huán)鋼50。而 45 號鋼雖然合金元素含最少得多，但因是兩相組織，16，塑性比護(hù)環(huán)鋼低。對真實(shí)應(yīng)力來說，則單相固溶體中合金元素的含量越高，真實(shí)應(yīng)力便越高。這是因?yàn)椋瑹o

12、論是間隙固溶體(例如碳在鐵中)還是置換固溶體(例如鎳、鉻在鐵中)，都引起晶格的畸變。加入的量越多，引起的晶格畸變越嚴(yán)重，金屬的真實(shí)應(yīng)力也就越大。單相固溶體和多相組織相比，一般說真實(shí)應(yīng)力較低。當(dāng)多相組織時，對于塑性的影響，如果合金各相的塑性接近時，則影響不大；如果各相的性能差別很大，則使得合金變形不均勻，塑性降低；這時，第二相的性質(zhì)、形狀、大小、數(shù)量和分布狀況起著重要的作用。如果第二相為低溶點(diǎn)化合物且分布于晶界時，例如 FeS 和 FeO 的共晶體，則是發(fā)生熱脆的根源；如果第二相是硬而脆的化合物，則塑性變形主要在塑性好的基體相內(nèi)進(jìn)行，第二相對變形起阻礙作用，這時如果第二相呈網(wǎng)狀分布，分布在塑性相

13、的晶界上，則塑性相被脆性相分割包圍，其變形能力難以發(fā)揮，變形時易在晶界處產(chǎn)生應(yīng)力集力，很快導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋，使合金的塑性大大降低。脆性相數(shù)量越多，網(wǎng)的連續(xù)性越嚴(yán)重，合金的塑性就越差。如果硬而脆的第二相呈片狀層狀，分布于第一相晶粒內(nèi)部，則合金塑性有一定程度的降低，對合金塑性變形的危害性較小。如果硬而跪的第二相呈細(xì)顆粒狀彌散質(zhì)點(diǎn)，均勻分布于第一相晶粒內(nèi)，則對合金的塑性影響最小，因?yàn)槿绱朔植嫉拇嘈韵?，幾乎不影響基體的連續(xù)性，它可以隨基體的變形而“流動”，本會導(dǎo)致明顯的應(yīng)力集中。對于真實(shí)應(yīng)力的影響，在多相組織中，也和對塑性的影響相似，第二相的性質(zhì)、形狀、大小、數(shù)量和分布狀況，起著重要的作用。一般說，硬而脆

14、的第二相在基體相晶粒內(nèi)呈顆粒狀彌散質(zhì)點(diǎn)均勻分布，合金的真實(shí)應(yīng)力就高；第二相越細(xì)、越彌散、數(shù)量越多，則真實(shí)應(yīng)力越高。因?yàn)檫@樣，大量彌散均勻的細(xì)質(zhì)點(diǎn)成為塑性變形的障礙物，阻礙著滑移過程的進(jìn)行，使合金的真實(shí)應(yīng)力顯著提高。例如，硬鋁 LYl2在退火狀態(tài)下強(qiáng)度為 24 公斤毫米2，淬火并時效后強(qiáng)度達(dá)到 41.5 公斤毫米2，主要原因是，在退火狀態(tài)第二相集聚為較大顆粒，在淬火時效狀態(tài)，則第二相以彌散質(zhì)點(diǎn)分布在基體上。2.2.3晶粒大小金屬和合金晶粒越細(xì)化，塑性越好，原因是晶粒越細(xì)，在同一體積內(nèi)晶粒數(shù)目越多，于是在一定變形數(shù)量下，變形分散在許多晶粒內(nèi)進(jìn)行，變形比較均勻，這樣，比起粗晶粒的材抖，由于某些局部地

15、區(qū)應(yīng)力集中而出觀裂紋以致斷裂這一過程會發(fā)生得遲些，即在斷裂前可以承受較大的變形量。同樣，金屬和合金晶粒越細(xì)化，同一體積內(nèi)晶界就越多，由于室溫時晶界強(qiáng)度高于晶內(nèi)，所以金屬和合金的真實(shí)應(yīng)力就高。但在高溫時，由于能發(fā)生晶界粘性流動，細(xì)晶粒的材料反而真實(shí)應(yīng)力較低。3. 變形溫度、變形速度對塑性和變形抗力的影響3.1 變形溫度的影響變形溫度對金屬和合金的塑性和變形抗力，有著重要影響。就大多數(shù)金屬和合金來說，總的趨勢是：隨著溫度升高，塑性增加，真實(shí)應(yīng)力降低。但在升溫過程中，在某些溫度區(qū)間，某些合金的塑性會降低，真實(shí)應(yīng)力會提高。由于金屬和合金的種類繁多，很難用一種統(tǒng)一的規(guī)律，來概括各種材料在不同溫度下的塑性

16、和真實(shí)應(yīng)力的變化情況。下面舉幾個例子來說明。圖 5.13 表明了碳鋼延伸率和強(qiáng)度極限b隨溫度變化的情形。在大約-100時，鋼的塑性幾乎完全消失，因?yàn)槭窃阡摰拇嘈赞D(zhuǎn)變溫度以下。從室溫開始，隨著溫度的上升，有些增加，b有些下降。大約200350溫度范圍內(nèi)發(fā)生相反的現(xiàn)象，明顯下降，b明顯上升，這個溫度范圍一般稱為藍(lán)脆區(qū)。這時鋼的性能變壞，易于脆斷，斷口呈蘭色。其原因說法不一，一般認(rèn)為是由于氮化物、氧化物以沉淀形式在晶界、滑移面上析出所致。隨后又繼續(xù)增加，b繼續(xù)降低，直至大約 800一 950范圍，又一次出現(xiàn)相反的現(xiàn)象，即塑性稍有下降，強(qiáng)度稍有上升，這個溫度范圍稱為熱脆區(qū)。有的學(xué)者認(rèn)為這與相變有關(guān)，鋼

17、由珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，由體心立方晶格轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎骄Ц?，要引起體積收縮，產(chǎn)生組織應(yīng)力；有的學(xué)者認(rèn)為，這是由于分布在晶界的 FeS 與 FeO 形成的低熔點(diǎn)共晶體所致。過了熱脆區(qū)，塑性繼續(xù)上升，強(qiáng)度繼續(xù)下降。一般當(dāng)溫度超過1250，由于鋼產(chǎn)生過熱，甚至過燒，和b均急劇降低，此區(qū)稱為高溫脆區(qū)。圖 5.14 是高速鋼的強(qiáng)度極限b和延伸率隨溫度變化的曲線。高速鋼在 900以下b很高，塑性很低；從珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的溫度約為 800，此時為塑性下降區(qū)。900以上，上升，b也迅速下降。約 1300是高速鋼奧氏體共晶組織的熔點(diǎn)，高速鋼急劇下降。圖 5.15 是黃銅 H68 強(qiáng)度極限b和塑性、隨溫度變化的曲線

18、。隨溫度的上升，b一直下降；、開始也下降，約在300500范圍內(nèi)降至最低，此區(qū)為 H68 的中溫脆區(qū)。在 690一 330范圍內(nèi) H68 的塑性最好。下面從一般情況出發(fā)，分析溫度升高時，金屬和合金塑性增加和真實(shí)應(yīng)力降低的原因。 1隨著溫度的升高，發(fā)生了回復(fù)和再結(jié)晶?；貜?fù)能使變形金屬稍許得到軟化，再結(jié)晶則能完全消除變形金屬的加工硬化，使金屬和合金塑性顯著提高，真實(shí)應(yīng)力顯著降低。2溫度升高，臨界切應(yīng)力降低，沿移系增加。因?yàn)闇囟壬?，原子的動能就大，原子間的結(jié)合力就弱，使臨界切應(yīng)力降低。而且，在高溫時，還可能出現(xiàn)新的滑移系。例如面心立方的鋁，在室溫時滑移面為(111)，當(dāng) 400時，除了(111)面

19、，(100)面也開始發(fā)生滑移，因此在 450550的溫度范圍內(nèi)，鋁的塑性最好。由于滑移系的增加，金屬塑性也增加，并使多晶體內(nèi)由于晶粒位向不一致對提高真實(shí)應(yīng)力的影響減小。3金屬的組織發(fā)生變化?？赡苡啥嘞嘟M織變?yōu)閱蜗嘟M織，或由滑移系個數(shù)少的晶格變?yōu)榛葡祩€數(shù)多的晶格。例如，碳鋼在9501250范圍內(nèi)塑性好，這與此時處于單相組織和轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎骄Ц裼嘘P(guān)。又如鈦，在低溫時呈密排六方晶格，只有 3 個滑移系，當(dāng)溫度高于 882時，轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方晶格，有 12 個滑移系，塑性有明顯提高。4新的塑性變形方式熱塑性的發(fā)生。當(dāng)溫度升高時，原子熱振動加劇，晶格中的原子處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)晶體受外力時，原子就沿應(yīng)力

20、場梯度方向，非同步地連續(xù)地由一個平衡位置轉(zhuǎn)移到另一個平衡位置(并不是沿著一定的晶面和晶向)，使金屬產(chǎn)生塑性變形，這種變形方式稱為熱塑性(亦稱擴(kuò)散塑性)。熱塑性是非晶體發(fā)生變形的唯一方式，對晶體來說，是一種附屬方式。熱塑性較多地發(fā)生在晶界和亞晶界，晶粒越細(xì)，溫度越高，熱塑性的作用越大。在回復(fù)溫度以下，熱塑性對金屬塑性變形所起的作用并不顯著，只有在很低的變形速度下才有考慮的必要。在高溫時熱塑性作用大為加強(qiáng)，因而增加了金屬的塑性，降低了真實(shí)應(yīng)力。5晶界性質(zhì)發(fā)生變化，有利于晶間變形，并有利于晶間破壞的消除。因?yàn)榫Ы缭拥呐帕惺遣灰?guī)則的，有點(diǎn)近似于流體的性質(zhì)，原子處于不穩(wěn)定狀態(tài)，原子的移動和擴(kuò)散易于進(jìn)行

21、。當(dāng)溫度較高時，晶界的強(qiáng)度比晶粒本身下降得快。因此，不僅減小了晶界對晶內(nèi)變形的阻礙作用，而且晶界本身在高溫時就易于發(fā)生滑動變形。另外，在塑性變形過程中出觀的晶界破壞，由于高溫時原子的擴(kuò)散作用加強(qiáng)，很大程度上得到消除。這一切，使金屬和合金在高溫下有良好的塑性和低的真實(shí)應(yīng)力。4. 變形速度對塑性和變形抗力的影響4.1 熱效應(yīng)和溫度效應(yīng)為了討論變形速度對塑性和真實(shí)應(yīng)力的影響，先要討論一下熱效應(yīng)問題。塑性變形時物體所吸收的能量，將轉(zhuǎn)化為彈性變形位能和塑性變形熱能。這種塑性變形過程中變形能轉(zhuǎn)化為熱能的現(xiàn)象，稱熱效應(yīng)。塑性變形熱能 Am 與變形體所吸收的總能量 A 之比 ，稱為排熱率， 根據(jù)有關(guān)資料介紹，

22、在室溫下塑性壓縮的情況下，鎂、鋁、銅、鐵等金屬的排熱率 =0.850.9，上述金屬的合金 0.750.85。可見 值十分可觀。塑性變形熱能 Am 一部分散失于周圍介質(zhì)中，余者使變形體溫度升高。這種由于塑性變形過程中產(chǎn)生的熱量而使變形體溫度升高的現(xiàn)象，稱溫度效應(yīng)。溫度效應(yīng)首先決定于變形速度，變形速度越高，單位時間的變形量大，所產(chǎn)生的熱量便多，熱量的散失相對來說便少，因而溫度效應(yīng)也就越大。?？梢钥吹竭@樣的情況，鍛造時使鍛錘重?fù)艨鞊簦鳒囟炔粌H不會降低，反而會發(fā)亮升高。其次，變形體與工具接觸面、周圍介質(zhì)的溫差越小，熱量散失就越少，溫度效應(yīng)也就越大。此外，溫度效應(yīng)與變形溫度有關(guān)。溫度越高，因材料真實(shí)

23、應(yīng)力降低，單位體積的變形能就越小，溫度效應(yīng)自然也越小。相反在冷塑性變形時，因材料真實(shí)應(yīng)力高，單位體積變形功便高，溫度效應(yīng)也就高。4.2 變形速度的影響變形速度對金屬塑性和真實(shí)應(yīng)力的影響向是十分復(fù)雜的。一般來說，變形速度大，由于沒有足夠的時間完成塑性變形，使金屬的真實(shí)應(yīng)力提高，塑性降低。彈性變形的擴(kuò)展速度與音速相同（以鋼為例，鋼中音速約為 5000 米秒)，這個速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于變形時的加載速度，因此彈性變形總是來得及完成的，但是塑性變形的擴(kuò)展速度要比彈性變形慢得多，這是由于塑性變形的機(jī)理比較復(fù)雜，需要有一定的時間來進(jìn)行。例如，晶體的位錯運(yùn)動，沿移面由不利方向向有利方向轉(zhuǎn)動，特別如熱塑性更需要時間。如

24、果變形速度大，則塑性變形來不及在整個體積內(nèi)均勻地傳播開，而更多地表現(xiàn)為彈性變形。根據(jù)虎克定律，彈性變形量越大，則應(yīng)力越大，這樣，就導(dǎo)致金屬的真實(shí)應(yīng)力增大。又經(jīng)研究證明，金屬的斷裂應(yīng)力與變形速度關(guān)系很小，既然真實(shí)應(yīng)力隨變形速度的增加而增加，而斷裂應(yīng)力卻變化不大，那么金屬就會較早地到達(dá)斷裂階段，即減小了金屬斷裂前的變形程度，也即使金屬的塑性降低。如果是在熱變形條件下，變形進(jìn)度大時，還可能由于沒有足夠的時間進(jìn)行回復(fù)和再結(jié)晶，使金屬的真實(shí)應(yīng)力提高，塑性降低。這對于那些再結(jié)晶溫度高、再結(jié)晶速度慢的高合金鋼，尤為明顯。然而，變形速度大，有時由于溫度效應(yīng)顯著，使金屬溫度升高，從而提高塑性，降低真實(shí)應(yīng)力。這種現(xiàn)象在冷變形條件下比熱變形時顯著，因冷變形時溫度效應(yīng)強(qiáng)。但是某些材料(例如萊氏體高合金鋼)，會因變形速度大引起升溫，進(jìn)入高溫脆區(qū)，反而使塑性降低。此外，變形速度還可能通過改變摩擦系數(shù)，而對金屬的塑性和變形抗力產(chǎn)生一定的影響。所以，隨著變形速度的增大，既有使塑性降低和真實(shí)應(yīng)力提高的可能，有時也有使塑性提高和真實(shí)應(yīng)力降低的可能；而且對于不同的金屬和合金，在不同的變形溫度下，變形速度的影響也不相同。下面，對變形速度的影響，從一般情況出發(fā)，加以概括和分析。1隨變形速度的增大，金屬和合金的真實(shí)應(yīng)力(或強(qiáng)度極限)提高。但提高的程度，與變形溫