【正文】 溶體所能容納的溶解度以下，以避免生成化合物。 一般沖壓鋼板的碳含量小于 %，常用的沖壓鋼板C%，優(yōu)質(zhì)沖壓鋼板 C%，超深沖鋼板（ IF鋼）則達(dá)到 C%。磷的含量一般控制很嚴(yán)，但在脫碳、脫氮的薄鋼板中加入 173。目前發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛應(yīng)用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐及真空脫氣技術(shù)以提高鋼板的純凈度，嚴(yán)格控制成份和減少夾雜物，全面提升鋼板的沖壓成形性能。從塑性成形工藝的要求來(lái)說(shuō)，應(yīng)使板材的組織為單相組織。優(yōu)質(zhì)的沖壓板材應(yīng)從金屬冶煉、板材軋制和熱處理等方面進(jìn)行綜合控制，最后的組織通常由帶有擇優(yōu)取向的無(wú)應(yīng)變晶粒組成。變形溫度的影響 變形溫度是影響金屬塑性和變形抗力的重要因素。另外金屬塑性變形的方式、物理化學(xué)性質(zhì)等都會(huì)受到溫度變化的影響?；貜?fù)使變形金屬得到一定程度的軟化，再結(jié)晶則完全消除了加工硬化效應(yīng)。按其完成程度，可將變形分為冷變形、溫?zé)嶙冃魏蜔岢尚蔚葞追N。多晶體滑移體系的增加，能夠部分解除變形時(shí)由各種因素引起的晶粒間的相互牽制，提高了金屬的塑性。隨著溫度的升高，這些變形方式所起的作用也就愈大，甚至在某些場(chǎng)合下會(huì)成為塑性變形的主要方式，又稱為熱塑性。d）物理化學(xué)的變化 當(dāng)合金的溫度到達(dá)一定程度時(shí)，內(nèi)部就會(huì)發(fā)生物理 化學(xué)變化，如析出異相、溶解自由相、易溶雜質(zhì)沿晶界溶解等。這些變化對(duì)塑性影響的程度視具體合金的特性而定。 合理的變形溫度決定于溫度對(duì)材料機(jī)械性質(zhì)的影響，一般可由材料的溫度 力學(xué)性能曲線以及加熱對(duì)于材料產(chǎn)生的不利影響（如晶間腐蝕、氫脆、氧化、脫碳等）進(jìn)行合理選用。其中熱效應(yīng)和變形過(guò)程延續(xù)時(shí)間是影響的兩個(gè)主要方面。變形功將轉(zhuǎn)化為熱能，并根據(jù)變形條件，一部分熱量散失于周圍介質(zhì)中，另一部分則保留在物體內(nèi)部，提高了變形體的溫度。變形速度愈高，則熱效應(yīng)愈顯著，從而提高了金屬的塑性。 另一方面，變形速度決定了物體變形過(guò)程延續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，因而限制了變形體的軟化作用或析出異相過(guò)程的完成程度，影響了金屬的塑性和變形抗力。 此外，變形速度還從金屬塑性變形方式和變形分布均勻程度等方面影響金屬的塑性。變形過(guò)程中究竟何種方式起主要作用，除與變形溫度有關(guān)外，還與變形速度有關(guān)。高溫時(shí)雖然會(huì)發(fā)生擴(kuò)散和晶間滑移，但當(dāng)變形速度高于某一數(shù)值時(shí)，這兩種現(xiàn)象就不會(huì)出現(xiàn)，因而不能改善金屬的塑性。變形體的變形是以一定的波速在變形體內(nèi)傳播的，塑性波的傳播速度與該材料硬化曲線的切線（斜率）的平方根成正比。這種交互影響的結(jié)果就使變形大的局部區(qū)域變形發(fā)展的比其它區(qū)域更快，使金屬的變形更加不均勻，從而降低了整個(gè)物體的塑性。目前對(duì)變形速度影響的研究還很不夠，合理的變形速度范圍還只能靠試驗(yàn)確定。考慮成形速度的影響主要基于零件的尺寸和形狀。另外，對(duì)于不銹鋼、耐熱合金、鈦合金等對(duì)變形速度比較敏感的材料，加載速度宜控制在 /秒以下。變形體內(nèi)任何一點(diǎn)（單元體）的應(yīng)力狀態(tài)可以用主應(yīng)力表示，稱為主應(yīng)力狀態(tài)。 單元體上三個(gè)正應(yīng)力的平均值稱為平均應(yīng)力，用 σm表示，其大小取決于該點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，而于坐標(biāo)軸的選取無(wú)關(guān)，即 任何一種主應(yīng)力狀態(tài)都可以分解為兩部分，如右圖所示。應(yīng)力球張量不產(chǎn)生切應(yīng)力，因此不能改變物體的形狀，只能使物體的體積發(fā)生微小的變化。 許多實(shí)踐證實(shí)，在很多情況下，變形體的塑性和變形抗力在很大程度上取決于靜水壓力的大小。金屬塑性所以會(huì)隨著靜水壓力的增加而提高，一般認(rèn)為是由于等向壓力會(huì)使變形體的組織在變形過(guò)程中變得更致密，使晶界變形難以進(jìn)行，從而封閉了晶粒和晶界的裂紋和缺陷，材料不會(huì)像拉應(yīng)力那樣使裂紋容易擴(kuò)展而導(dǎo)致金屬的破裂。 在某些溫度 速度條件下，擴(kuò)散對(duì)塑性變形起著極其重要的作用，此時(shí)，在靜水壓力的作用下，空位數(shù)目將會(huì)減少，塑性變形將要遇到困難，如果完成變形的時(shí)間又很少，則情況會(huì)更加嚴(yán)重。圖中同時(shí)標(biāo)出了各種應(yīng)力狀態(tài)塑性好壞的順序。 與主應(yīng)力圖類似，也可作出主應(yīng)變圖，考慮到 塑性變形體積不變 條件，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 主應(yīng)變圖共有三種，如下圖所示。其原因是前者使物體內(nèi)部存在的空隙、裂紋、雜質(zhì)等缺陷只能在一個(gè)伸長(zhǎng)方向暴露，因而危害較??；而后者卻有可能在兩個(gè)伸長(zhǎng)方向上暴露，因而危害較大。為了便于對(duì)以后章節(jié)中關(guān)于塑性成形方法力學(xué)分析的理解和掌握，本節(jié)中對(duì)塑性變形的基本理論和公式進(jìn)行簡(jiǎn)要的敘述，但不作細(xì)致的討論。為了簡(jiǎn)化研究過(guò)程，塑性理論通常采用以下假設(shè)： 1）變形體是連續(xù)的，即整個(gè)變形體內(nèi)不存在任何空隙。2）變形體是均質(zhì)的和各向同性的。3）在變形團(tuán)任意瞬間，力的作用是平衡的。5）在變形的任意瞬間，體積不變。靜力學(xué)角度是從變形體中質(zhì)點(diǎn)的應(yīng)力分析出發(fā)，根據(jù)靜力學(xué)平衡條件導(dǎo)出該點(diǎn)附近各應(yīng)力分量之間的關(guān)系式，即平衡微分萬(wàn)程。物理學(xué)角度是根據(jù)實(shí)驗(yàn)與假設(shè)導(dǎo)出應(yīng)變分量與應(yīng)力分量之間的關(guān)系式。 以上是塑性變形的力學(xué)基礎(chǔ)，它為研究塑性成形力學(xué)問(wèn)題提供理論基礎(chǔ)。 由上節(jié)敘述可知，應(yīng)力偏張量所產(chǎn)生的切應(yīng)力能使物體發(fā)生形狀的改變。主切應(yīng)力的作用面稱為主切應(yīng)面。 應(yīng)力強(qiáng)度與應(yīng)變強(qiáng)度 為了使復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)與單向拉伸應(yīng)力狀態(tài)等效，以衡量變形體內(nèi)任一質(zhì)點(diǎn)的受載及變形的程度，定義了應(yīng)力強(qiáng)度（等效應(yīng)力）和應(yīng)變強(qiáng)度（等效應(yīng)變）的概念，它們的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 必須指出，等效應(yīng)力和等效應(yīng)變并不是真正作用在變形體內(nèi)某個(gè)質(zhì)點(diǎn)上的實(shí)際應(yīng)力和實(shí)際應(yīng)變，而只是衡量該點(diǎn)受載及變形程度的指標(biāo)。 真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線 彈塑性共存規(guī)律 低碳鋼試樣在單向拉伸時(shí)，可由記錄器直接記錄外力 F和試樣的絕對(duì)長(zhǎng)度 l，得到拉伸試驗(yàn)曲線圖，如左圖所示。在 A點(diǎn)以后繼續(xù)拉伸，材料進(jìn)入均勻塑性變形階段，如果在某一點(diǎn) B卸載，則外力將沿著與OA平行的直線退回到 C點(diǎn)。 由此可知，在金屬塑性變形的過(guò)程中會(huì)同時(shí)伴隨著彈性變形，當(dāng)外力卸載后，彈性變形回復(fù)，而塑性變形得以保留下來(lái)，變形體變形時(shí)的這種現(xiàn)象稱為 彈塑性共存規(guī)律 。 真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變的概念 材料開(kāi)始塑性變形時(shí)的應(yīng)力稱為屈服應(yīng)力（）。 在室溫下，低速拉伸金屬試樣，使之均勻變形，真實(shí)應(yīng)力即為作用于試樣瞬時(shí)斷面積上的應(yīng)力，表示為： 式中 F— 載荷； A— 試樣瞬時(shí)斷面積。 另外在拉伸試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)變常以試樣的相對(duì)伸長(zhǎng)表示： 式中 l0— 試樣原始標(biāo)距長(zhǎng)度； l1— 試樣拉伸后標(biāo)距長(zhǎng)度。 當(dāng)試樣從 l0拉伸 l1至?xí)r，總的真實(shí)應(yīng)變?yōu)椋? 真實(shí)應(yīng)變?cè)谡_反映瞬態(tài)變形的基礎(chǔ)上，真實(shí)地反映了塑性變形的積累過(guò)程，因而得到廣泛的應(yīng)用。在均勻變形階段，真實(shí)應(yīng)變和相對(duì)伸長(zhǎng)存在以下關(guān)系： 將上式按泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，得： 由上式可知，在變形小時(shí)，如果 ,則僅比小 %。圖中應(yīng)力與應(yīng)變的計(jì)算采用的是變形前試樣的原始截面積 A0和試樣的相對(duì)伸長(zhǎng) δ（亦稱條件應(yīng)變）。 在金屬塑性成形理論中，普遍采用真實(shí)應(yīng)力和對(duì)數(shù)應(yīng)變表示的 真實(shí)應(yīng)力 應(yīng)變曲線 ，能夠更加真實(shí)地反映金屬材料塑性變形的硬化現(xiàn)象及規(guī)律，因此又稱為 硬化曲線 ，如右圖所示。 如左圖所示為金屬材料在拉伸時(shí)的真實(shí)應(yīng)力 173。從圖中可以看出，在產(chǎn)生頸縮 b處，真實(shí)應(yīng)力 σ并不出現(xiàn)最大值。 硬化曲線可在拉伸、壓縮等實(shí)驗(yàn)中獲得，而且基本上是一致的，但實(shí)驗(yàn)工作要求十分精細(xì)。 實(shí)驗(yàn)研究表明，很多金屬的硬化曲線近似于拋物線形狀，對(duì)于立方晶格的退火金屬（如 Fe、 Cu、 Al等），其硬化曲線可相當(dāng)精確地用冪函數(shù)曲線來(lái)表示，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 式中 A— 與材料有關(guān)的系數(shù)（ MPa）； n— 硬化指數(shù)。 硬化指數(shù) n是表明材料冷變形硬化的重要參數(shù)，對(duì)板料的沖壓性能及沖壓件質(zhì)量都有較大的影響。 n值大，表示變形時(shí)硬化顯著，對(duì)后續(xù)變形工序不利。因而可以制止變薄處變形的進(jìn)一步發(fā)展，使變形轉(zhuǎn)移到別的尚未變形的部位，提高了板料變形的均勻性。屈服準(zhǔn)則正是研究材料進(jìn)入塑性狀態(tài)的力學(xué)條件，因而它從形式上來(lái)講和材料力學(xué)中的第三、第四強(qiáng)度理論是一致的。對(duì)于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，則應(yīng)同時(shí)考慮各個(gè)應(yīng)力分量的綜合作用，即只有當(dāng)各個(gè)應(yīng)力分量之間符合一定的關(guān)系時(shí)，該點(diǎn)才開(kāi)始屈服， 這種關(guān)系就稱為屈服準(zhǔn)則，或屈服條件、塑性條件。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：或屈雷斯加準(zhǔn)則（又稱為最大剪應(yīng)力塑性條件）形式簡(jiǎn)單，概念明確，較為滿意地指出了材料塑性變形的力學(xué)條件。且在不知道主應(yīng)力大小次序的情況下，表達(dá)形式較為復(fù)雜。該準(zhǔn)則可以表述為：不管應(yīng)力狀態(tài)如何，只要該材料質(zhì)點(diǎn)中的等效應(yīng)力達(dá)到某一定值時(shí)，材料就開(kāi)始屈服。由于兩者比較接近，在有兩個(gè)主應(yīng)力相等的情況下還是一致的。 沖壓生產(chǎn)中使用的一般都是硬化材料，往往借助于上述米塞斯準(zhǔn)則公式來(lái)表達(dá)硬化材料的屈服條件。 塑性變形時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 增量理論 為了揭示塑性變形時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，消除因加載歷史不同而導(dǎo)致應(yīng)力和應(yīng)變之間的不確定關(guān)系，必須規(guī)定簡(jiǎn)單加載的條件，如圖所示。 顯然，前述的真實(shí)應(yīng)力 173。然而在絕大多數(shù)沖壓成形過(guò)程中，毛坯的變形區(qū)往往受到兩向甚至三向的應(yīng)力作用，此時(shí)，變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜，不易確定。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 上式可改寫成 全量理論 在簡(jiǎn)單加載條件下，應(yīng)變主軸方向不變，并與應(yīng)力主軸重合，對(duì)上式進(jìn)行積分，從而可得全量理論的表達(dá)式： 上式可改寫成 由上式可見(jiàn)，全量理論表達(dá)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為主應(yīng)力差與主應(yīng)變差成比例（比值為正）。但其在實(shí)用上不夠方便，尤其材料產(chǎn)生應(yīng)變硬化時(shí)，計(jì)算引起的困難很大。如果是非簡(jiǎn)單加載的大變形問(wèn)題，只要變形過(guò)程中主軸方向的變化不是太大，應(yīng)用全量理論也不會(huì)引起太大的誤差。 全量理論的應(yīng)用分析全量理論的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系表達(dá)式是對(duì)壓力加工中各種工藝參數(shù)進(jìn)行計(jì)算的基礎(chǔ)，除此之外，還可利用它們對(duì)某些沖壓成形過(guò)程中毛坯的變形和應(yīng)力的性質(zhì)作出定性的分析和判斷。2）在平面變形時(shí)，如設(shè) ε2 = 0，根據(jù)體積不變規(guī)律，則有 ε1 = 173。 σm = 0，即有 σ2 = σm，這說(shuō)明在平面變形時(shí)，在主應(yīng)力與平均應(yīng)力相等的方向上不產(chǎn)生塑性變形，且這個(gè)方向上的主應(yīng)力即為中間主應(yīng)力，其值為 σ2 =(σ1 + σ3)/2。 3）平板毛坯脹形時(shí)，在發(fā)生脹形的中心部位，其應(yīng)力狀態(tài)是兩向等拉，厚度方向應(yīng)力很小，可視為零，即有 σ1 = σ2 0， σ3 = 0，屬平面應(yīng)力狀態(tài)。ε3/2，在拉應(yīng)力作用方向?yàn)樯扉L(zhǎng)變形，而在厚度方向?yàn)閴嚎s變形。4）當(dāng)毛坯變形區(qū)三向受壓時(shí)，利用全量理論公式分析可知在最大壓應(yīng)力 σ3方向上的變形一定是壓縮變形，而在最小壓應(yīng)力 σ1方向上的變形必為伸長(zhǎng)變形。當(dāng)變形區(qū)內(nèi)拉應(yīng)力的絕對(duì)值最大時(shí)，此方向必為伸長(zhǎng)變形，變形區(qū)板料會(huì)減?。划?dāng)變形內(nèi)壓應(yīng)力的絕對(duì)值最大時(shí)，此方向必為壓縮變形，變形區(qū)板料會(huì)增厚。分析的目的是通過(guò)對(duì)各種成形過(guò)程中薄板的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)、分布和變化規(guī)律的揭示，使我們更為深入地認(rèn)識(shí)和掌握薄板成形問(wèn)題的特點(diǎn)和規(guī)律，探求和發(fā)展更為經(jīng)濟(jì)、有效的成形方法。而工程問(wèn)題的求解，往往并不片面地強(qiáng)調(diào)方法的嚴(yán)謹(jǐn)，追求過(guò)高的精度，更重要的是簡(jiǎn)單便利、行之有效，但必須建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上。 主應(yīng)力法主應(yīng)力法也稱為切取微體法，這種方法以求解薄板材料變形區(qū)各個(gè)主應(yīng)力的分布規(guī)律為目標(biāo)，并根據(jù)問(wèn)題的需要，在已求得的主應(yīng)力分布規(guī)律的基礎(chǔ)上，再進(jìn)一步求出主應(yīng)變分布、成形力、變形能等其它問(wèn)題。常用假設(shè)如：薄板均勻連續(xù)各向同性，或在板面內(nèi)為各向同性，只有厚向異性存在；變形過(guò)程近似為簡(jiǎn)單加載，采用應(yīng)變?nèi)坷碚?；忽略薄板的厚向?yīng)力，認(rèn)為薄板變形處于平面應(yīng)力狀態(tài)；忽略摩擦對(duì)應(yīng)力、應(yīng)變主軸方向的影響；薄板平面內(nèi)應(yīng)力沿板厚均勻分布；忽略其它一些次要因素對(duì)變形過(guò)程的影響等。薄板塑性變形問(wèn)題的分析計(jì)算，目前能夠取得明確答案的（即解析解），只有軸對(duì)稱問(wèn)題，這類問(wèn)題的主軸方向極易確定。 其次，根據(jù)各個(gè)成形工序薄板的變形特點(diǎn)，分析判斷主軸方向應(yīng)力、應(yīng)變分量的性質(zhì)及存在與否，確定各個(gè)分量代數(shù)值的大小順序。4）建立薄板變形區(qū)內(nèi)任一微體的塑性變形方程，由變形的幾何關(guān)系、應(yīng)力、應(yīng)變之間的物理關(guān)系以及最大主應(yīng)變 εmax的幾何特點(diǎn)，將未知主應(yīng)力再表示為點(diǎn)的坐標(biāo)的另一函數(shù)關(guān)