一般認(rèn)為純金屬具有較高的塑性,當(dāng)加入其他合金元素后成單相固溶體時(shí)也有較好的塑性,若所含的元素形成化合物時(shí)使塑性降低。面心立方晶體,如Cu、Al、Ni、Pb、Au、Ag等具有較高的塑性。體心立方晶體,如Fe、Cr、W、Mo、β-黃銅等的塑性居次。塑性較低的是六方晶格金屬,如Zr、Hf、Ti等。
鐵鎳合金可形成連續(xù)固溶體,因此在鐵與鎳任意比例的情況下,合金的塑性都是很高的。此情況也適用于三元合金,例如在Fe-Vi-Cr形成的三元合金中,當(dāng)Cr的含量不超過8%時(shí),此合金的塑性與純鐵的塑性無大差別。當(dāng)對純固溶體進(jìn)行塑性加工時(shí),合金的塑性與其基體元素的塑性相近。
上述討論只是對合金僅含有形成固溶體的元素,而不含有其它元素的條件下才是正確的,但實(shí)際上這種條件幾乎是不存在的。因?yàn)槌驹赝猓械匿撆c合金都含有一系列的必需元素和附帶的不必需的其它元素,形成不溶于固溶體或部分溶于固溶體的金屬間化合物,這類元素有硫、鋁、硅、鉛、錫等等,在固溶體中的過剩相,對其塑性有非常大的影響。
①合金元素的影響
鐵(Fe):化學(xué)純鐵有非常高的塑性;
碳(C):在碳鋼中含碳量越高塑性越差;
錳(Mn):奧氏體錳鋼,由于低的導(dǎo)熱性和大的膨脹系數(shù),使之具有高的加熱速度敏感性;
硫(S):硫溶于固溶體內(nèi)甚微。某些硫化物共晶體和化合物的熔點(diǎn)低,鋼在加熱時(shí)會產(chǎn)生紅脆現(xiàn)象;鋼是否會產(chǎn)生紅脆與錳含量有關(guān),當(dāng)Mn/S大于3時(shí)不會出現(xiàn)紅脆。
氧(O):與硫類似;
硅(Si):純硅不能進(jìn)行塑性加工。當(dāng)在鋼和合金中的硅與固溶體形式存在時(shí),它對該金屬的塑性影響不大;
鎳(Ni):純鎳具有高塑性。鎳為奧氏體形成元素,鎳可提高純鐵的強(qiáng)度和塑性,能減緩鋼在加熱時(shí)晶粒的長大,在含鎳高的鋼中提高含硫量會引起鋼的紅脆;
鉻(Cr):工業(yè)用鉻為脆性材料。鉻為鐵素體形成元素,在一系列的奧氏體合金中,含有一定量的鉻會產(chǎn)生鐵素體的過剩相使鋼的塑性降低,在鋼中加入鉻會使其導(dǎo)熱性降低;
鎢(W)、鉬(Mo)、釩(V):這些都是碳化物形成元素,他們所形成的碳化物極為穩(wěn)定,這些碳化物能阻止奧氏體加熱時(shí)的晶粒長大,減小鋼的過熱敏感性;
銅(Cu):純銅具有非常高的塑性。銅只能在氧化氣氛中加熱,若在還原氣氛中加熱,銅會變成紅脆;
磷(P):磷嚴(yán)重地影響鋼的冷變形能力,并隨著含磷量的升高而減弱,即所謂出現(xiàn)冷脆現(xiàn)象。
在Cr18Ni9型不銹鋼中,當(dāng)含鉛量大于0.007%時(shí)便產(chǎn)生紅脆。
氫(H)、氮(N):熱加工時(shí)對鋼的塑性無明顯影響。
不銹鋼中最常見的元素為C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo、Cu、N。
②金屬宏觀組織的影響
鑄態(tài)奧氏體不銹鋼具有非常明顯的橫晶宏觀組織,對鐵素體鋼,其大部分為等軸晶。具有明顯橫晶宏觀組織的奧氏體不銹鋼在熱加工中仍有很高的塑性。
③金屬微觀組織的影響
奧氏體Cr-Ni不銹鋼中因含有Ni、Cr和其他合金元素的不同,會含有不同量的α相,鋼中含Ni量越多和含Cr、Si量越少時(shí),α相越少,相反α相越多,鋼中含α相越多鋼的塑性就越低。
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