以鍛造中最常用的鋼為例,來說明鋼的變形抗力和變形極限的問題。
要多大的力才能使鋼變形呢?鋼在一次加工中最多能達到多少變形呢?我們知道,鍛造加工需要的力,至少應使鍛件屬達到其屈服強度,但最大不得超過其抗拉強度,我們在這上下限之間選擇適當大小的力,進行鋼的加工。某種鋼在一次加工中所允許的最大變形,不能超過該鋼種抗拉強度下的伸長率,否則,鍛件將會開裂。如果所用之力小于屈服強度,則達不到塑性變形的目的。因此在加工中所需的力和變形程度是有一定范圍的。決定加工所需的力是鋼的強度,即變形抗力;決定一次加工的變形限度是鋼的伸長率,即塑性。
由此可見,鍛件塑性和變形抗力是兩個獨立的指標。認為變形抗力高的材料塑性就低,變形抗力低的塑性就高,這是與許多事實不符的。變形抗力是衡量變形的難易程度,主要取決于材料的強度和受力方式。

而塑性則是金屬允許的最大變形程度。例如,奧氏體不銹鋼在室溫下可以經(jīng)受很大的壓力,壓下量較大時也不會破裂,具有很好的塑性。但是,要使它變形,則需要很大的壓力。相比較而言,塑性較變形抗力更重要。如果金屬的變形抗力大,可以通過加大錘擊力量,減小金屬與工具的接觸面積(如采用弧形砧)等方式解決;如果金屬的塑性差,則意味著鍛造時容易破裂。
鍛件的塑性是鍛件在外力的作用下,承受永久變形而不破裂的能力。在鍛造過程中,鍛件的塑性指標是最重要的,是保證獲得高質(zhì)量鍛件的前提。不同的金屬,其塑性是不相同的,例如鑄鐵沒有塑性,銅和鋁的塑性好,鎂的塑性差。同種金屬在不同的外部條件下,其塑性不同;例如,髙溫時的鋼比低溫時的鋼塑性好。
鍛件塑性的指標很多,下面以最直觀的鐓粗試驗來說明塑性測試方法。用一個高度等于直徑2倍的圓柱形試樣,在壓力機或鍛錘上進行鐓粗試驗(見圖),把試樣側(cè)面出現(xiàn)第一條用肉眼看到的裂紋時的變形量作為塑性指標。
鍛件鐓粗時,試樣由于受接觸摩擦力的影響而出現(xiàn)鼓肚形,中部受三向壓應力的作用。當鼓形肚較大時,側(cè)面受環(huán)向的拉應力作用。該試驗可直觀地反映應力狀態(tài)及與此相近的鍛造變形過程(自由鐓粗、冷鍛等)的塑性大小。試驗時可以將金屬加熱到相應的鍛造溫度范圍內(nèi),在壓力機或鍛錘上進行鐓粗。

由于鍛件還與接觸表面上外摩擦的條件和試樣的側(cè)表面加工精度有關,同一種金屬在一定的溫度和變形速度條件下進行鐓粗時,也可能得出不同的塑性指標。對于金屬塑性指標的比較,還應該有相應的外摩擦條件和試樣散熱條件等因素。因此,在用鐓粗試驗測定塑性指標時,為了使試驗結果具備可比性,必須說明試驗條件。
當金屬的塑性指標>50%時,說明鍛造加工無困難;當塑性指標≤50%時,說明鍛造加工比較困難;當塑性指標<20%時,說明該金屬難以鍛造。
一般鋼材要加熱到一定的溫度才能進行鍛造。在實際生產(chǎn)中,可以將試樣加熱到試驗的溫度,鐓粗到原來高度的一半。如果鐓粗后試樣上無裂紋產(chǎn)生,說明該材料在試驗的溫度范圍內(nèi)可進行鍛造,也可以用這種方法確定該材料的鍛造溫度范圍。
還可以用拉伸試驗的伸長率、斷面收縮率和沖擊韌度的高低和扭轉(zhuǎn)時的轉(zhuǎn)數(shù)等來表示塑性。鍛件的塑性越好;轉(zhuǎn)數(shù)越多,金屬的塑性越好。
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