軋鋼理論--第三講

1、3.1 金屬的塑性 3.2 變形抗力和屈服條件3. 1. 1 塑性的基本概念 3. 1. 2 塑性指標(biāo)及其測量方法 3. 1. 3 塑性狀態(tài)圖及其應(yīng)用 什么是塑性？ 塑性是金屬在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞其完整性的能力。塑性與柔軟性的區(qū)別是什么？ 塑性反映材料產(chǎn)生永久變形的能力，表示變形后產(chǎn)生的變形量的大小。 柔軟性反映材料的軟硬程度，表示變形的難易程度。 塑性好的材料不一定軟，塑性差的材料不一定硬。鉛-塑性好，變形抗力小A不銹鋼-塑性好，但變形抗力大白口鑄鐵-塑性差，變形抗力大結(jié)論：塑性與柔軟性是兩個(gè)完全不同的概念探索塑性變化規(guī)律尋求改善塑性途徑選擇合理加工方法確定最佳工藝制度提高產(chǎn)品質(zhì)

2、量塑性指標(biāo) 塑性指標(biāo)的測量方法概 念： 金屬在破壞前產(chǎn)生的最大變形程度，即極限變形量。表示方法： 延伸率與斷面收縮率(拉伸試驗(yàn)) 沖擊韌性ak（ 沖擊試驗(yàn)） 最大壓縮率(壓縮或軋制試驗(yàn)) 扭轉(zhuǎn)周數(shù)n （ 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)） 彎折次數(shù)等拉伸試驗(yàn)法壓縮試驗(yàn)法扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)法軋制模擬試驗(yàn)法00100%hLLL00100%hFFF式中：L0拉伸試樣原始標(biāo)距長度； Lh拉伸試樣破斷后標(biāo)距間的長度； F0拉伸試樣原始斷面積； Fh拉伸試樣破斷處的斷面積 簡單加載條件下，壓縮試驗(yàn)法測定的塑性指標(biāo)用下式確定： 00100%hHHH式中： 壓下率； H0試樣原始高度； Hh試樣壓縮后，在側(cè)表面出現(xiàn)第一條 裂紋時(shí)的 高度 對(duì)于

3、一定試樣，所得總轉(zhuǎn)數(shù)越高，塑性越好，可將扭轉(zhuǎn)數(shù)換作為剪切變形（ ） 。 030nRL式中：R試樣工作段的半徑； L0試樣工作段的長度； n試樣破壞前的總轉(zhuǎn)數(shù)。 在平輥間軋制楔形試件，用偏心軋輥軋制矩形試樣，找出試樣上產(chǎn)生第一條可見裂紋時(shí)的臨界壓下量作為軋制過程的塑性指標(biāo)。 概念：表示金屬塑性指標(biāo)與變形溫度及加載方式的關(guān)系曲線圖形，簡稱塑性圖。應(yīng)用：選擇合適的加工方法， 確定相應(yīng)的變形溫度、變形速度應(yīng)力狀態(tài)及最大變形量等工藝制度。一、 影響塑性的內(nèi)部因素 二、 影響金屬塑性的外部因素 三、 提高金屬塑性的主要途徑四、 金屬的超塑性 1化學(xué)成分 （1）基本元素Fe 和C：純鐵的塑性較好； C與Fe

4、形成的固溶體也有較好的塑性，而Fe3C很脆；隨C，塑性；（2）雜質(zhì)元素：S、P、N、H、O (3) 合金元素：Si、Mn、Cr、 Ni、Cu、 W、Mo、V、Ti對(duì)塑性的影響 (4) 五害元素： (5)稀土元素：2組織結(jié)構(gòu) （1）不同晶體結(jié)構(gòu)的金屬塑性不同 (2) 單相組織比多相組織的塑性好 (3) 金屬晶粒越細(xì)塑性越好1變形溫度2、變形速度3、變形力學(xué)條件4、其他因素溫度圖11-4 碳鋼的塑性隨溫度變化圖塑塑性性1變形溫度對(duì)碳鋼的影響塑性變形速度，1/秒圖11-5 變形速度對(duì)塑性的影響爆炸成型能大大提高金屬的塑性軋制時(shí)一般隨變形速度，金屬的塑性。T1+D3T1+D3最有利于發(fā)揮金屬的塑性最有

5、利于發(fā)揮金屬的塑性 圖11-6 主變形圖對(duì)金屬中缺陷形狀的影響 （a）未變形的情況；（b）經(jīng)兩向壓縮向延伸變形后的情況； （c）經(jīng)向壓縮兩向延伸后的情況 力 學(xué)性能12體積 變形物體體積對(duì)力學(xué)性能的影響 1塑性； 2變形抗力； 某些金屬材料的延伸率大大超過100%，最大達(dá)到1000%甚至于2000%。人們把這種現(xiàn)象叫做超塑性。 把能超過100%延伸率的材料稱為超塑材料。 超塑性：細(xì)晶超塑性和相變超塑性提高塑性的主要途徑有以下幾個(gè)方面：(1)控制化學(xué)成分、改善組織結(jié)構(gòu)，提高材料的成分和組織的均勻性；(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，減小變形的不均勻性，盡量造成

6、均勻的變形狀態(tài)；(4)避免加熱和加工時(shí)周圍介質(zhì)的不良影響。 3. 2. 1 變形抗力及其表示3. 2. 2 開始塑性變形的條件 3. 3. 3 影響變形抗力的因素 3. 3. 4 減小變形抗力的方法l金屬或合金對(duì)變形的抵抗能力叫做變形抗力（變形阻力）l常用屈服極限s表示（拉伸試驗(yàn)）l對(duì)應(yīng)于一定變形溫度、變形速度及變形程度的變形抗力指標(biāo)稱為真實(shí)變形抗力（真實(shí)應(yīng)力）一、極限應(yīng)力狀態(tài)與塑性方程 1金屬開始塑性變形時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)稱為極限應(yīng)力狀態(tài)。表示塑性變形即將開始時(shí)主應(yīng)力與屈服極限之間關(guān)系的數(shù)學(xué)方程式稱為塑性方程式。 2單向拉伸試驗(yàn)： 彈性變形屈服均勻塑性變形塑性失穩(wěn)斷裂當(dāng)拉應(yīng)力1達(dá)到金屬的屈服極限時(shí)

7、發(fā)生屈服 3復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下：各應(yīng)力分量與和達(dá)到什么關(guān)系時(shí)材料屈服？ 屈服條件，兩種判別準(zhǔn)則。材料為各向同性的均質(zhì)體；金屬有明顯的屈服極限；不考慮Banschinger效應(yīng)，即認(rèn)為屈服極限不隨應(yīng)力方向改變而變化 ； 金屬屈服不受靜水壓力影響。Tresca 屈服準(zhǔn)則（最大剪應(yīng)力準(zhǔn)則） s312K-Tresca屈服準(zhǔn)則未反映中間主應(yīng)力2的影響，存在一定誤差 Mises 屈服準(zhǔn)則 經(jīng)簡化得： s213232221)-()-()-(211.1551ms31m-討論： 當(dāng)1=2 或2=3時(shí)，m=1，兩準(zhǔn)則重合； 當(dāng)2=0.5(1+3)時(shí)， m=1.155，兩準(zhǔn)則差別最大； 一般情況下，m=11.155 （例題講解：P158，例一、例二。） 化學(xué)成份的影響碳鋼中的C及雜質(zhì)元素合金元素組