锻造变形速度对锻件塑性的影响

锻造变形速率对锻件塑性的影响比较复杂，下面就一些规律性的问题作以简单介绍。

（1）热效应与温度效应塑性变形时物体所吸收的能量，绝大部分转化为热能，这种现象称为热效应。锻件塑性变形能的一部分散失到周围介质中，其余热量使变形体温度升高，这种由于塑性变形过程中所产生的热量而使变形体温度升高的现象，称为温度效应。温度效应与变形速度、变形温度、变形程度以及周围介质有关。一般来说，锻件变形速度高，单位时间的变形量大，产生的热量多，散热相对要少，温度效应大。如锻件在锤上锻造时，锤头连续打击坯料，坯料的温度不仅不降低，有时反而会升高。变形温度高，变形力及变形功都较小，转化为热的那部分能量较小，而且高温下热量散失快，故锻件变形的热效应小，而冷变形时温度效应大，变形程度大，单位体积的变形功大，温度效应明显。变形体与工具的接触面、周围介质的温差越小，散失的热量越小，温度效应越大。

（2）变形速率对塑性的影响随着变形速率或应变速率的增加，锻件金属的塑性降低。这是由于当变形速率增加时，要驱使数目更多的位错同时运动，而使金属的真实流动应力提高。但是变形速率的提高对金属断裂应力的影响却不大，因此随变形速率的提高，金属就会过早地达到断裂阶段，减少了金属断裂前的变形程度，即降低了金属的塑性。在热变形条件下，变形速率增大，可能没有足够回复及再结晶的时间，从而降低金属的塑性。随着变形速率的增加，温度效应增加，会提高金属的塑性，这一点对冷塑性变形较明显。由此可见，随着变形速率的提高，既有塑性降低的可能，也有塑性提高的可能。应变速率对塑性的影响可用图说明。，当应变速率不大时，应变速率的增加引起塑性的降低大于温度效应引起塑性的增加，因此塑性降低。在bc段，开始时塑性指标降低，随应变速率增大，温度效应增强，锻件塑性不再随应变速率增加而降低，反而出现上升。在cd段，当应变速率很大时，由于温度效应显著增强，使塑性的提高超过了因变形硬化造成的塑性下降，因而使塑性上升。但当温度效应很大，以致使变形温度进人了高温脆性区，则锻件金属的塑性急剧下降，如dc段。

应变速率增加，对于具有脆性转变的金属，由于温度效应的作用而使金属由塑性区进人 脆性区，则金属的塑性降低；反之，如果温度效应的作用恰好使金属由脆性区进人塑性区，则对提高金属塑性有利。例如，前述碳钢在200〜400℃：内为蓝脆区，若在此温度范围内提高应变速率，则由于温度效应而脱离蓝脆区，时效硬化来不及充分完成，塑性就不会下降；又如，高速锤（锤头打击速度约为12〜18m/s）上模锻时，其锻造温度应比一般热模锻的低 50〜150℃左右，否则会由于温度效应大而落入高温脆性区，容易造成锻造金属的过热或过烧。

提高应变速率，从锻造工艺性角度来看，会在以下三个方面起有利作用：

第一，降低摩擦系数，从而降低金属的流动阻力、改善金属的充填性及变形的不均匀性；

第二，减少热成形时的热量损失，从而减少毛坯温度的下降和温度分布的不均匀性，这对于工件形状复杂 (如具有薄壁、高肋等）且材料的锻造温度范围较窄的锻件锻造是有利的；

第三，出现所谓“惯性流动效应”，从而改善金属的充填性，这对于如薄辐板类齿轮、叶片等复杂工件的模锻成形是有利的。在非常高的应变速率（如爆炸成形等）下，金属的流变行为可能发生更为复杂的变化，其机理还不太清楚，但在极高的应变速率下（如爆炸成形压力液的速度约为1200〜7000m/S)，材料塑性变形能力大为提高，同时锻件成形时贴模速度很高，传力介质多为液体或气体，因而零件的精度高、表面质量好。