1、化學(xué)成分的影響
工業(yè)用金屬均含有一定數(shù)量的雜質(zhì)。一般情況下金屬塑性隨其純度的提高而增加，例如純度為99.96%的鋁，延伸率為45%，而純度為98%的鋁，延伸率只有30%左右。純金屬與合金相比，其塑性比合金好。合金元素和雜質(zhì)使金屬塑性降低的原因是由于它們的存在引起了基體金屬晶體的畸變，使塑性降低。
合金元素及雜質(zhì)對(duì)金屬塑性的影響不僅僅取決它們本身的性質(zhì)，同時(shí)也取決于它們?cè)诨w金屬中存在的形式、分布狀況和合金的組織狀態(tài)。若所含合金元素在加工溫度范圍內(nèi)與基體金屬形成單相固溶體，則有較好的塑性；而所含元素和基體元素或與其他元素形成化合物，則塑性降低。例如，碳能固溶于鐵，形成鐵素體和奧氏體固溶體，它們都具有良好的塑性，當(dāng)碳的含量超過鐵的溶碳能力，多余的碳便與鐵結(jié)合成化合物Fe3C，稱為滲碳體。滲碳體具有很高的硬度，而塑性幾乎為零，對(duì)基體的塑性變形起阻礙作用，使碳鋼的塑性降低。隨著含碳量的增加，塑性降低更甚。
由于冶煉和加工等方面的原因，各類鋼中還含有一些雜質(zhì)，如P、S、N、H、O等，它們對(duì)鋼的塑性影響很大。
?、?硫：硫能溶于鐵。當(dāng)鋼中含錳量低時(shí)，硫與鐵形成硫化鐵FeS。FeS與鐵形成易熔的共晶體，它們常單獨(dú)地以網(wǎng)狀的形式富集于晶界處，嚴(yán)重降低鋼的塑性。FeS與鐵的共晶體熔點(diǎn)很低，只有985℃，低于鋼的熱變形溫度，所以在熱變形時(shí)往往發(fā)生沿晶界開裂現(xiàn)象，稱為熱脆性。因此，鋼中硫的含量要嚴(yán)格限制，一般普碳鋼規(guī)定含硫量在0.04~0.05%的范圍內(nèi)，而對(duì)優(yōu)質(zhì)鋼要求硫含量不超過0.03%。為了消除硫?qū)︿摰乃苄杂绊?，在鋼中?yīng)含有足夠數(shù)量的錳。這是因?yàn)殄i和硫的親和力比鐵和硫的親和力大，這樣鋼中的錳可以從FeS中取代鐵而形成MnS。MnS本身塑性較好，熔點(diǎn)很高（1620℃），又以點(diǎn)狀形式分布于晶內(nèi)，這就大大減小了硫的危害性，有利于鋼的塑性。一般規(guī)定鋼中含錳量不低于0.2~0.6%。
?、?磷：磷能溶于鐵素體內(nèi)，溶解度可達(dá)1.2%，其固溶強(qiáng)化能力很強(qiáng)。磷的溶入，使鐵素體在室溫下的強(qiáng)度升高，塑性和韌性降低，尤其是在低溫更為嚴(yán)重，這種現(xiàn)象稱為冷脆性。當(dāng)磷含量超過0.1%時(shí)尤為顯著。一般規(guī)定鋼中含磷量不超過0.03~0.04%。磷具有極大的偏析傾向，并能促使奧氏體晶粒長大。
?、?氮：氮在鋼中除少量固溶外，大部分以氮化物形式存在。氮在鐵素體中的溶解度，高溫和低溫時(shí)相差很大，590℃時(shí)，氮在鐵素體中溶解最多，約為0.42%。而在室溫時(shí)，則下降到0.01%。因此，含氮量較高的鋼從高溫快冷到室溫時(shí)，鐵素體中的氮過飽和，氮將逐漸以Fe4N形式析出，使鋼的強(qiáng)度、硬度提高，韌性、塑性降低，這種現(xiàn)象稱為時(shí)效脆性。
④ 氫：氫在鋼中的溶解度隨溫度的降低而降低。當(dāng)氫含量較高的鋼材經(jīng)變形后較快冷卻時(shí)，從固溶體析出的氫原子來不及向鋼坯表面擴(kuò)散，而集中在鋼內(nèi)缺陷處（如晶界、邊界和顯微空隙處），形成氫分子，產(chǎn)生相當(dāng)大的壓力。在組織應(yīng)力、溫度應(yīng)力和氫析出所造成的內(nèi)應(yīng)力共同作用下，出現(xiàn)微裂紋，即所謂白點(diǎn)，稱為鋼的氫脆性。這種現(xiàn)象在合金鋼中尤為嚴(yán)重。
⑤ 氧：氧在鋼中固溶很少，主要是以FeO、SiO2和Al2O3等夾雜物形式存在于鋼中。這些夾雜物雜亂、零散地以點(diǎn)狀分布在晶界上，同時(shí)這些氧化物無論是固溶體還是夾雜物，都使鋼的疲勞強(qiáng)度和塑性下降，以夾雜物的形式存在時(shí)尤為嚴(yán)重。氧化鐵還與其他夾雜物形成易熔的共晶體，分布在晶界處，隨變形溫度的升高，造成鋼的熱脆性。
?、?其他雜質(zhì)：當(dāng)鋼中含有鉛、錫、銻和鉍、砷時(shí)，由于這5種低熔點(diǎn)元素在鋼中溶解很少，幾乎不溶于鐵中，若經(jīng)熱加工即熔化，可能使金屬失去塑性。在高溫合金中它們影響特別嚴(yán)重被稱為“五害”。
--本文摘自“金屬塑性變形與軋制原理”
冀公網(wǎng)安備13050002001422號(hào)