影響金屬材料塑性變形的因素有哪些

A. 影響金屬塑性變形的因素

金屬的塑性變形是以金屬塑性為主要依據，而變形產生的抗力與眾多因素有關。從工藝角度出發，總是希望變形金屬具有高塑性和低的變形抗力。但金屬塑性和變形抗力是不同的兩個概念, 塑性是反映材料塑性變形的能力，而變形抗力卻是反映塑性變形的難易程度。它們都與材料的化學成分和組織、變形溫度、變形速度及變形程度等因素有關。一般而言，金屬材料的屈服強度越大，使其產生塑性變形所需的外力就越大，而產生塑性變形的困難就越大。所以，分析各種因素對塑性和變形抗力的影響，對金屬的塑性變形是十分必要的。

一、金屬的化學成分和組織對塑性和變形抗力的影響。

1.化學成分的影響。

2.金相組織的影響。

二、變形溫度、變形速度對塑性和變形抗力的影響。

1.變形溫度的影響。

2.變形速度的影響。

三、應力狀態對塑性和變形抗力的影響。

金屬物體受外力的作用而產生應力時，在一般情況下，其內部各質點的應力狀態不盡相同，並且在變形過程中還會發生改變。

四、提高金屬塑性和降低變形抗力的措施。

金屬額塑性成形大都是由形狀簡單的原始坯料，通過塑性變形來達到工藝要求。固態成形一般變形抗力很大，所以設備噸位也大、而工、模具壽命較低。因此，要通過一定的措施來改善塑性和減小變形抗力。

B. 晶粒大小對金屬材料的塑性變形有何影響

晶粒大小對金屬材料的塑性變形的影響：

1.晶粒越細，變形抗力越大。

2.晶粒越細小，金屬的塑性就越好。

C. 塑性變形的影響因數

塑性變形的影響因數
金屬在室溫下的塑性變形，對金屬的組織和性能影響很大，常會出現加工硬化、內應力和各向異性等現象。
加工硬化
塑性變形引起位錯增殖，位錯密度增加，不同方向的位錯發 塑性變形力學原理
生交割，位錯的運動受到阻礙，使金屬產生加工硬化。加工硬化能提高金屬的硬度、強度和變形抗力，同時降低塑性，使以後的冷態變形困難。
內應力
塑性變形在金屬體內的分布是不均勻的，所以外力去除後，各部分的彈性恢復也不會完全一樣，這就使金屬體內各部分之間產生相互平衡的內應力，即殘余應力。殘余應力降低零件的尺寸穩定性，增大應力腐蝕的傾向。
各向異性
金屬經冷態塑性變形後，晶粒內部出現滑移帶或孿晶帶。各晶粒還沿變形方向伸長和扭曲。當變形量很大(如70％或更大)而且是沿著一個方向時，晶粒內原子排列的位向趨向一致，同時金屬內部存在的夾雜物也被沿變形方向拉長形成纖維組織，使金屬產生各向異性。沿變形方向的強度、塑性和韌性都比橫向的高。當金屬在熱態下變形，由於發生了再結晶，晶粒的取向會不同程度地偏離變形方向，但夾雜物拉長形成的纖維方向不變，金屬仍有各向異性。
再結晶和回復
經過冷變形的金屬，如加熱到一定溫度並保持一定的時間，原子的激活能增加到足夠的活動力時，便會出現新的晶核，並成長為新的晶粒，這種現象稱為再結晶。經過再結晶處理後，冷變形引起的晶粒畸變以及由此引起的加工硬化、殘余應力等都會完全消除。 再結晶溫度 通常以經一小時保溫完成再結晶的溫度為金屬的再結晶溫度。各種金屬的再結晶溫度，按絕對溫度(K)計大約相當於該金屬熔點的40～50％。 低碳鋼的再結晶溫度約460℃。當變形程度較小時,在再結晶過程中，尤其是當溫度偏高時，再結晶的晶粒特別粗大。因此如要晶粒細小，金屬材料在再結晶處理前會有較大的變形量。 再結晶溫度對金屬材料的塑性加工非常重要。在再結晶溫度以上進行的塑性加工和變形稱為熱加工和熱變形；在再結晶溫度以下進行的塑性加工和變形稱為冷加工和冷變形。熱變形時，金屬材料在變形過程中不斷地發生再結晶，不引起加工硬化，假如緩慢地冷卻，也不出現內應力。 回復 冷變形後的金屬，當加熱到稍低於再結晶溫度時，通過原子的擴散會減少晶體的缺陷，降低晶體的畸變能，從而減小內應力；但是不出現新的晶粒，金屬仍保留加工硬化和各向異性，這就是金屬的回復。這樣的熱處理稱為去應力退火。
變形量和塑性
塑性變形變形量的大小，常依變形方式的不同用不同的指標來表示。有的用坯料變形前後截面積的變化表示,有的用某一方向長度的變化表示,扭轉時用轉角的大小表示。鐓粗和壓縮的變形量在工程上常用壓縮率表示。如坯料原始高H 0,鐓粗後高H1（圖2），則壓下量△H＝H 0－H 1，壓縮率為 公式1
金屬在鍛壓過程中所能承受的變形量有一定的限值。金屬能承受較大的變形量而不破裂的性能稱為塑性。金屬的塑性可由實驗測定(見鍛造性能試驗)。金屬塑性的好壞與化學成分、內部組織結構、變形溫度和速度、變形方式等因素有關。純金屬和合金元素低的金屬（如鋁、紫銅、低碳鋼等）塑性好，高合金和含雜質多的金屬塑性差。一般金屬在低溫時塑性差，高溫時塑性好。金屬的塑性還與變形方式有關，例如在自由鍛鐓粗時，坯料的周圍向外凸出，材料受拉應力，金屬的塑性低，容易開裂。擠壓時，坯料三向受壓，金屬的塑性高。在很小的變形下就開裂的金屬稱為脆性材料，如鑄鐵。脆性材料通常不宜鍛壓加工。 變形力 在鍛壓過程中，坯料內部一般處於三向應力狀態。開始塑性變形的應力不是由某一方向的應力單獨確定的。用1、2、3代表坯料內任意一點單元體上三個相互垂直方向的主應力(圖3)，實驗表明，如要這個單元體發生塑性變形，則三個主應力所引起的彈性畸變能應達到一定值。它的數學表達式為 公式3
式中Y為金屬的變形抗力，由抗拉試驗或抗壓試驗測定。上式表示金屬坯料內任意一點開始塑性變形時三個方向主應力所應達到的條件，稱為屈服准則。在鍛壓過程中，坯料內某些面上各點都會發生塑性變形，這時所加的外力稱為變形力。 影響變形力P 的主要因素有4個，即 公式2
式中Y為金屬的靜載變形抗力,它與化學成分、溫度、變形過程等有關。低碳鋼的變形抗力低，高合金鋼的變形抗力高；低溫時變形抗力高，高溫時變形抗力低； 塑性變形
室溫下的退火金屬在開始鍛壓時變形抗力低，經過變形產生加工硬化後變形抗力增高。A為鍛件加力方向的橫截面積。α1為應變速率系數。在慢速的液壓機上鍛壓時,α1=1～1.5；在應變速率高的鍛錘上鍛壓時,α1埍3。α2為多餘功系數，它與變形方式有關，例如自由鍛時壞料側表面不受約束,α 2=1～2.5；模鍛和擠壓時，金屬的流動受模膛約束，α2=2.5～6。另外,模膛表面的粗糙度和潤滑狀況也有影響，鍛模表面光潔且有良好的潤滑時α 2較小；模具表面粗糙且沒有潤滑時，α 2較大。

D. 塑性變形對金屬組織和性能有那些影響謝謝了……

冷塑性變形對金屬組織和性能影響
（1）組織的變化
1）晶粒形狀的變化
金屬經冷加工變形後，其晶粒形狀發生變化，變化趨勢大體與金屬宏觀變形一致。
2）晶粒內產生亞結構
3）晶粒位向改變（變形織構）
多晶體中原為任意取向的各個晶粒，會逐漸調整其取向而彼此趨於一致。這種由於塑性變形的結果而使晶粒具有擇優取向的組織，稱為 「 變形織構 」 。
（2）性能的變化
其中變化最顯著的是金屬的力學性能，即隨著變形程度的增加，金屬的強度、硬度增加，而塑性韌性降低，這種現象稱為加工硬化。
對於不能用熱處理方法強化的材料，藉助冷塑性變形來提高其力學性能就顯得更為重要。最後還要指出，加工硬化對金屬塑性成形也有不利的一面。它使金屬的塑性下降，變形抗力升高，繼續變形越來越困難，特別是對於高硬化速率金屬的多道次成形更是如此。
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熱變形：再結晶溫度以上的塑性變形。熱變形時加工硬化與再結晶過程同時存在，而加工硬化又幾乎同時被再結晶消除。由於熱變形是在高溫下進行的，金屬在加熱過程中表面易產生氧化皮，使精度和表面質量較低。自由鍛、熱模鍛、熱軋、熱擠壓等工藝都屬於熱變形加工。金屬塑性變形對組織和性能的影響 （一）變形程度的影響 塑性變形程度的大小對金屬組織和性能有較大的影響。變形程度過小，不能起到細化晶粒提高金屬力學性能的目的；變形程度過大，不僅不會使力學性能再增高，還會出現纖維組織，增加金屬的各向異性，當超過金屬允許的變形極限時，將會出現開裂等缺陷。 對不同的塑性成形加工工藝，可用不同的參數表示其變形程度。 鍛造比Y鍛：鍛造加工工藝中，用鍛造比Y鍛來表示變形程度的大小。 拔長：Y鍛=S0/S（S0、S分別表示拔長前後金屬坯料的橫截面積）； 鐓粗：Y鍛=H0/H（H0、H分別表示鐓粗前後金屬坯料的高度）。 碳素結構鋼的鍛造比在2~3范圍選取，合金結構鋼的鍛造比在3~4范圍選取，高合金工具鋼（例如高速鋼）組織中有大塊碳化物，需要較大鍛造比（Y鍛=5~12），採用交叉鍛，才能使鋼中的碳化物分散細化。以鋼材為坯料鍛造時，因材料軋制時組織和力學性能已經得到改善，鍛造比一般取1.1~1.3即可。 表示變形程度的技術參數：相對彎曲半徑（r/t）、拉深系數（m）、翻邊系數（k）等。擠壓成形時則用擠壓斷面縮減率（εp）等參數表示變形程度。 （二）纖維組織的利用 纖維組織：在金屬鑄錠組織中的不溶於金屬基體的夾雜物（如FeS等），隨金屬晶粒的變形方向被拉長或壓扁呈纖維狀。當金屬再結晶時，被壓碎的晶粒恢復為等軸細晶粒，而夾雜物無再結晶能力，仍然以纖維狀保留下來，形成纖維組織。纖維組織形成後，不能用熱處理方法消除，只能通過鍛造方法使金屬在不同方向變形，才能改變纖維的方向和分布。 纖維組織的存在對金屬的力學性能，特別是沖擊韌度有一定影響，在設計和製造零件時，應注意以下兩點： （1）零件工作時的正應力方向與纖維方向應一致，切應力方向與纖維方向垂直。 （2）纖維的分布與零件的外形輪廓應相符合，而不被切斷。 例如，鍛造齒輪毛坯，應對棒料鐓粗加工，使其纖維呈放射狀，有利於齒輪的受力；曲軸毛坯的鍛造，應採用拔長後彎曲工序，使纖維組織沿曲軸輪廓分布，這樣曲軸工作時不易斷裂

E. 影響金屬材料塑形變形的因素有哪些

⑴材料的化學成份和組織結構
⑵變形時的溫度
⑶變形速度
⑷變形程度
⑸應力狀態

F. 塑性變形對金屬的組織和性能有什麼影響

塑性變形對組織和結構的影響：

一、形成纖維結構：晶粒在變形方向上拉長或扁平；雜質呈薄帶狀或鏈狀分布。

二、形成變形紋理：

1、變形織構：由塑性變形引起的每一晶粒擇優取向的多晶材料的結構。

2、線（絲）織構：晶向傾向於與變形方向平行（如拉絲時形成）。

3、平面（板）織構：晶面傾向於與軋制面平行，晶向傾向於與主變形方向平行。

4、形成位錯細胞（亞結構）。

(6)影響金屬材料塑性變形的因素有哪些擴展閱讀：

塑性變形物理機制：

一、金屬塑性變形：

1、金屬晶體的塑性變形有兩種機制：一是單個原子從原來的位置移動到另一個位置；二是兩層晶體的位錯。

2、大多數金屬材料在高溫下的塑性變形能力較高，因而能夠成形，鉛在室溫下具有足夠的塑性變形能力，但在高溫下鑄鐵的塑性變形能力也很弱。

3、在納米尺度下，一些簡單金屬在立方系中的塑性變形在一定條件下是可逆的，此外，晶體的裂紋可能與差排纏繞在一起，使差排不能繼續滑動，晶體的塑性變形變得局部。

二、無定形體塑性變形：

不定體缺乏規則的結構，不適用差分排列的概念，在不定體中，原子之間有很大的空間，張力會壓縮這些空間，但壓縮後空間不會再膨脹，在某些材料中，拉伸部分會出現霧狀的顏色，這是由於一些納米纖維的形成。

三、馬氏體塑性變形：

馬氏體的塑性變形是復雜的，不能用簡單的理論來解釋，例如鎳鈦合金，根據上述理論，其塑性變形是不可逆的，但實際上是可逆的，為「偽彈性」，或形狀記憶。

G. 影響材料強度，塑性，韌性的因素有哪些如何提高材料的強度，塑性和韌性

硬度、強度、剛度、塑性是常說的主要機械性能，另外還有彈性、沖擊韌性、疲勞強度和斷裂韌性等。要了解它們的區別，首先要了解相關概念： 1、硬度：金屬材料抵抗更硬的物體壓入其內的能力。硬度是衡量金屬材料軟硬程度的一項重要的性能指標，它既可理解為是材料抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的能力，也可表述為材料抵抗殘余變形和反破壞的能力。硬度不是一個簡單的物理概念，而是材料彈性、塑性、強度和韌性等力學性能的綜合指標。硬度試驗根據其測試方法的不同可分為靜壓法（如布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等）、劃痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）及顯微硬度、高溫硬度等多種方法。 2、剛度：金屬材料在受力時抵抗彈性變形的能力。剛度是指零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。零件的剛度（或稱剛性）常用單位變形所需的了或力矩來表示，剛度的大小取決於零件的幾何形狀和材料種類（即材料的彈性模量）。剛度要求對於某些彈性變形量超過一定數值後，會影響機器工作質量的零件尤為重要，如機床的主軸、導軌、絲杠等。 3、強度：金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力。強度是指零件承受載荷後抵抗發生斷裂或超過容許限度的殘余變形的能力。也就是說，強度是衡量零件本身承載能力（即抵抗失效能力）的重要指標。強度是機械零部件首先應滿足的基本要求。機械零件的強度一般可以分為靜強度、疲勞強度（彎曲疲勞和接觸疲勞等）、斷裂強度、沖擊強度、高溫和低溫強度、在腐蝕條件下的強度和蠕變、膠合強度等項目。強度的試驗研究是綜合性的研究，主要是通過其應力狀態來研究零部件的受力狀況以及預測破壞失效的條件和時機。 4、塑性：金屬材料在外力作用下，產生永久變形而不致引起破華的能力。