1.1 變形

　　變形是指金屬受力（外力、內(nèi)力）時(shí)，在保持自己完整性的條件下，組成本身的細(xì)小微粒的相對(duì)位移的總和。

　　1.1.1 變形的種類

　　a.彈性變形

　　金屬受外力作用發(fā)生了變形，當(dāng)外力去掉后，恢復(fù)原來形狀和尺寸的能力，這種變形稱為彈性變形。

　　彈性的好壞是通過彈性極限、比例極限來衡量的。

　　b.塑性變形

　　金屬在外力作用下，產(chǎn)生永久變形（指去掉外力后不能恢復(fù)原狀的變形），但金屬本身的完整性又不會(huì)被破壞的變形，稱為塑性變形。

　　塑性的好壞通過伸長(zhǎng)率、斷面收縮率、屈服極限來表示。

　　1.1.2 塑性的評(píng)定方法

　　為了評(píng)定金屬塑性的好壞，常用一種數(shù)值上的指標(biāo)，稱為塑性指標(biāo)。塑性指標(biāo)是以鋼材試樣開始破壞瞬間的塑性變形量來表示，生產(chǎn)實(shí)際中，通常用以下幾種方法：

　　(1)拉伸試驗(yàn)

　　拉伸試驗(yàn)用伸長(zhǎng)率δ和斷面收縮率ψ來表示。表示鋼材試樣在單向拉伸時(shí)的塑性變形能力，是金屬材料標(biāo)準(zhǔn)中常用的塑性指標(biāo)。δ和ψ的數(shù)值由以下公式確定：

　?。ü?6-1）

　?。ü?6-2）

　　式中：  L0、Lk——拉伸試樣原始標(biāo)距、破壞后標(biāo)距的長(zhǎng)度。

　　F0、Fk——拉伸試樣原始、破斷處的截面積。

　　(2)鐓粗試驗(yàn)  又稱壓扁試驗(yàn)

　　它是將試樣制成高度Ho為試樣原始直徑Do的1.5倍的圓柱形，然后在壓力機(jī)上進(jìn)行壓扁，直到試樣表面出現(xiàn)第1條肉眼可觀察到的裂紋為止，這時(shí)的壓縮程度εc為塑性指標(biāo)。其數(shù)值按下式可計(jì)算出：

　?。ü?6-3）

　　式中  Ho——圓柱形試樣的原始高度。Hk——試樣在壓扁中，在側(cè)表面出現(xiàn)第1條肉眼可見裂紋時(shí)的試樣高度。

　　(3)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)

　　扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)是以試樣在扭斷機(jī)上扭斷時(shí)的扭轉(zhuǎn)角或扭轉(zhuǎn)圈數(shù)來表示的。生產(chǎn)中最常用的是拉伸試驗(yàn)和鐓粗試驗(yàn)。不管哪種試驗(yàn)方法，都是相對(duì)于某種特定的受力狀態(tài)和變形條件的。由此所得出的塑性指標(biāo)，只是相對(duì)比較而言，僅說明某種金屬在什么樣的變形條件下塑性的好壞。

　　1.1.3 影響金屬塑性及變形抗力的主要因素

　　金屬的塑性及變形抗力的概念：金屬的塑性可理解為在外力作用下，金屬能穩(wěn)定地改變自己的形狀而質(zhì)點(diǎn)間的聯(lián)系又不被破壞的能力。并將金屬在變形時(shí)反作用于施加外力的工模具的力稱為變形抗力。

　　影響金屬塑性及變形抗力的主要因素包括以下幾個(gè)方面：

　　a．金屬組織及化學(xué)成分對(duì)塑性及變形抗力的影響金屬組織決定于組成金屬的化學(xué)成分，其主要元素的晶格類別，雜質(zhì)的性質(zhì)、數(shù)量及分布情況。組成元素越少，塑性越好。例如純鐵具有很高的塑性。碳在鐵中呈固熔體也具有很好的塑性，而呈化合物，則塑性就降低。如化合物Fe3C實(shí)際上是很脆的。一般在鋼中其他元素成分的增加也會(huì)降低鋼的塑性。

　　鋼中隨含碳量的增加，則鋼的抗力指標(biāo)（бb、бp、бs等）均增高，而塑性指標(biāo)（ε、ψ等）均降低。在冷變形時(shí)，鋼中含碳量每增加0.1%，其強(qiáng)度極限бs大約增加6～8 kg/mm2。

　　硫在鋼中以硫化鐵、硫化錳存在。硫化鐵具有脆性，硫化錳在壓力加工過程中變成絲狀得到拉長(zhǎng)，因而使在與纖維垂直的橫向上的機(jī)械指數(shù)降低。所以硫在鋼中是有害的雜質(zhì)，含量愈少愈好。

　　磷在鋼中使變形抗力提高，塑性降低。含磷高于0.1%～0.2%的鋼具有冷脆性。一般鋼的含磷量控制在百分之零點(diǎn)零幾。

　　其他如低熔點(diǎn)雜質(zhì)在金屬基體的分布狀態(tài)對(duì)塑性有很大影響。

　　總之，鋼中的化學(xué)成分愈復(fù)雜，含量愈多，則對(duì)鋼的抗力及塑性的影響也就愈大。這正說明某些高合金鋼難于進(jìn)行冷鐓（壓）加工的原因。

　　b．變形速度對(duì)塑性及變形抗力的影響

　　變形速度是單位時(shí)間內(nèi)的相對(duì)位移體積：

　　（公式36-4）

　　不應(yīng)將變形速度與變形工具的運(yùn)動(dòng)速度混為一談，也應(yīng)將變形速度與變形體中質(zhì)點(diǎn)的移動(dòng)速度在概念上區(qū)別開來。

　　一般說來，隨著變形速度增加，變形抗力增加，塑性降低。冷變形時(shí)，變形速度的影響不如熱變形時(shí)顯著，這是由于無(wú)硬化消除的過程。但當(dāng)變形速度特別大時(shí)，塑性變形產(chǎn)生的熱（即熱效應(yīng)）不得失散本身溫度升高會(huì)提高塑性、減少變形抗力。

　　c．應(yīng)力狀態(tài)對(duì)塑性及變形抗力的影響

　　在外力作用下，金屬內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)力，其單位面積之強(qiáng)度稱之為應(yīng)力。受力金屬處于應(yīng)力狀態(tài)下。

　　從變形體內(nèi)分離出一個(gè)微小基元正方體，在所取的正方體上，作用有未知大小但已知方向的應(yīng)力，把這種表示點(diǎn)上主應(yīng)力個(gè)數(shù)及其符號(hào)的簡(jiǎn)圖叫主應(yīng)力圖。