(产生裂纹)。
1)由外力直接引起的裂纹;2)由附加应力及残余应力引起的裂纹;3)由温度应力(热应力)及组织应力引起的裂纹。
②组织分析:塑性成形中的裂纹一般发生在组织不均匀或带有某些缺陷的材料中,同时,金属的晶界往往是缺陷比较集中的地方,因此,塑性成形件中的裂纹一般产生于晶界或相界处。
1)材料中由冶金和组织缺陷处应力集中而产生裂纹;
2)第二相及夹杂物本身的强度低和塑性低而产生裂纹:a晶界为低熔点物质;b晶界存在脆性的第二相或非金属夹杂物;c第二相为强度低于基体的韧性相; 3)第二相及非金属夹杂与基体之间的力学性能和理化性能上有差异而产生裂纹。 4.防止产生裂纹的原则措施是什么?
1)增加静水压力;2)选择和控制合适的变形温度和变形速度;3)采用中间退火,以便消除变形过程中产生的硬化、变形不均匀、残余应力等;4)提高原材料的质量。
5.什么是钢的奥氏体本质晶粒度和钢的奥氏体实际晶粒度?
钢的奥氏体本质晶粒度是将钢加热到 930℃,保温一段时间(一般 3—8h),冷却后在室温下放大 100倍观察到的晶粒大小。钢的本事晶粒度一般反映钢的冶金质量,它表征钢的工艺特性;钢的奥氏体实际晶粒度是指钢加热到某一温度下获得奥氏体晶粒大小。奥氏体实际晶粒度则影响零件的使用性能。 6.晶粒大小对材料的力学性能有何影响?
一般情况下,晶粒细化可以提高金属材料的屈服强度、疲劳强度、塑性和冲击韧度,降低钢的脆性转变温度。
7.影响晶粒大小的主要因素有哪些?这些因素是如何影响晶粒大小的? 对于热加工过程来说,变形温度、变形程度和机械阻碍物是影响形核速度和长大速度的三个基本参数。下面讨论这三个基本参数对晶粒大小的影响。
1)加热温度(包括塑性变形前的加热温度和固溶处理时的加热温度)温度对原子的扩散能力有重要影响。随着温度的升高,原子(特别是晶界原子)的移动、扩散能力不断增强,晶粒之间并吞速度加剧,晶粒的这种长大可以在很短的时间内完成。所以晶粒随温度升高而长大是一种必然现象。
2)变形程度:热变形的晶粒大小与变形程度之间的关系和 5-17相似。 第一个大晶粒区,叫临界变形区。临界变形区是属于一种小变形量范围。因为其变形量小,金属内部只是局部地区受到变形。在再结晶时,这些受到变形的局部地区会产生再结晶核心,由于产生的核心数目不多,这些为数不多的核心将不断长大直到它们互相接触,结果获得了粗大晶粒。当变形量大于临界变形程度时,金属内部均产生了较大的塑性变形,由于具有了较高的畸变能,因而再结晶能同时形成较多的再结晶核心,这些核心稍微长大就相互解除了,所以再结晶后获得了细晶粒。当变形量足够大时,出现了第二个大晶粒区。该区的粗大晶粒与临界变形时所产生的大晶粒不同。一般认为,该区是在变形时先形成变形织构,经再结晶后形成了织构大晶粒所致。可能的原因还可能是:
①由于变形程度大(90%以上),内部产生很大的热效应,引起锻件实际变形温度大幅度升高;
②由于变形程度大,使那些沿晶界分布的杂质破碎并分散,造成变形的晶粒与晶粒之间局部地区直接接触(与织构的区别在于这时相互接触的晶粒位向差可以是比较大的),从而促使形成大晶粒。
3)机械阻碍物:机械阻碍物的存在形式分两类:一类是钢在冶炼凝固时从液相直接析出的,颗粒比较大,成偏析或统计分布;另一类是钢凝固后,在继续冷却过程中从奥氏体晶粒内析出的,颗粒十分细小,分布在晶界上。后一类比前一类的阻碍作用大得多。机械阻碍物的作用主要表现在对晶界的钉扎作用上。一旦机械阻碍物溶入晶内时,晶界上就不存在机械阻碍作用了,晶粒便可立即长大到与所处温度对应的晶粒大小。对晶粒的影响,除以上三个基本因素外,还有变形速度、
原始晶粒度和化学成分等。 8.细化晶粒的主要途径有哪些?
①在原材料冶炼时加入一些合金元素(如钽、铌、锆、钼、钨、钒、钛等)及最终采用铝、钛等作脱氧剂。它们的细化作用主要在于:当液态金属凝固时,那些高熔点化合物起弥散的结晶核心作用,从而保证获得极细晶粒。此外这些化合物同时又都起到机械阻碍的作用,是已形成的细晶粒不易长大。
②采用适当的变形程度和变形温度。塑性变形时应恰当控制最高变形温度(既要考虑加热温度,也要考虑到热效应引起的升温),以免发生聚集再结晶。如果变形量较小时,应适当降低变形温度。
③采用锻后正火(或退火)等相变重结晶的方法。必要时利用奥氏体再结晶规律进行高温正火来细化晶粒。
11.什么是塑性失稳?拉伸失稳与压缩失稳有什么本质区别?
塑性失稳:在塑性加工中,当材料所受载荷达到某一临界值后,即使载荷下降,塑性变形还会继续,这种现象称为塑性失稳。压缩失稳的主要影响因素是刚度参数,它在塑性成形中主要表现为坯料的弯曲和起皱,在弹性和塑性变形范围内都可能产生;拉伸失稳的主要影响因素是强度参数,它主要表现为明显的非均匀伸长变形,在坯料上产生局部变薄或变细的现象,其进一步发展是坯料的拉断和破裂,它只产生于塑性变形范围内。
13.杆件的塑性压缩失稳与板料的塑性压缩失稳其表现形式有何不同? 杆件的压缩失稳表现为弯曲;板料的压缩失稳表现为起皱 14.塑性压缩失稳的临界压应力与那些因素有关?(P180-184)
15.在板料拉深中,引起法兰变形区起皱的原因是什么?在生产实践中,如何防止法兰变形区的起皱?
原因:压缩力引起的失稳起皱。成形过程中变形区坯料的径向拉应力ζ1和切向压应力ζ3 的平面应力状态下变形,当切向压应力ζ3 达到失稳临界值时,坯料
将产生失稳起皱。 防止方法:加设压边圈