3.4金属的热变形加工

采用超塑合金制造的摩托车外壳
纳米铜的室温超塑性
本章小结
塑性变形是材料在外力作用下所表现出来的一种行为，它不仅能改变材
料的外形和尺寸，而且使其内部的组织、结构和性能发生了一系列变化。 本章重点讨论了金属塑性变形的特点、规律，以及经塑性变形后的金属 在重新加热时其组织、结构与性能所发生的变化规律。 金属经塑性变形产生滑移带、晶粒压扁或拉长，其性能突出表现为加工 硬化，因此加工硬化的含义、机理及在生产中的实际应用即为学习的重 点所在；关于回复与再结晶部分：应注意其前提条件，回复与再结晶的 应用，以及再结晶的概念、再结晶温度与再结晶退火温度的计算等。 正确而合理的热变形加工可消除铸造缺陷，提高其力学性能。同时在特 定条件下，形成合理的流线组织也是必不可少的。 本章的学习，不仅为制定合理的冷、热变形加工提供科学依据，同时也 为探讨材料力学性能的本质、强化材料等提供理论和实际依据。
3.4 金属的热变形加工 （Hot Deformation of Metals）
3.4.1 冷、热变形加工的区别
金属学上，区分冷变形加工和热变形加工的界限是金属的TR。 在TR以下进行塑性变形称为冷加工； 在TR以上进行塑性变形称为热加工。 钨在1100℃变形加工，锡在室温下变形加工，它们各为何种塑性 加工类型？（已知钨的熔点为3410℃ ，锡的熔点为232℃）
钨：TR=(3410+273) ×0.4-273=1200(℃) 冷变形加工 锡：TR=(232+273) ×0.4-273=-71(℃) 热变形加工
3.4 金属的热变形加工 （Hot Deformation of Metals）
3.4.1 冷、热变形加工的区别
金属材料冷变形加工后晶 粒被拉长，变形过程中不 发生再结晶，金属将保留 加工硬化效应。
图3.21 亚共析钢中的带状组织 （200X）
3.4.3 生产中应制定正确的热变形加工工艺
热变形加工→晶粒细化

变形量 热变形加工温度 终锻温度 锻后冷却
碳钢的锻造温度范围
Forging：锻造 Ring Rolling：环锻 Open-Die Forging：自由锻 开式模锻 Hammer Forging：锤锻 平端 自由锻造
Introduction of Super-Plastic Forming
1.
阅读材料3
超塑性成形简介
超塑性的概念( Concept of super-plasticity ) 2. 超塑性的分类及工艺特点( Classification and processing characteristics of super-plasticity ) 3. 超塑性的应用( Applications of super-plasticity )

3. 带状组织
1. 消除铸态组织缺陷，提高力学性能
热变形加工可使铸态金属中的气孔、疏松、微裂纹焊合， 减轻甚至消除粗大柱状晶粒与枝晶偏析，改善夹杂物、 碳化物的形态、大小、分布等。 因此，正确的热变形加工可细化晶粒、提高金属的致密度 和力学性能。
2. 形成合理的流线分布
组织：枝晶偏析、夹杂物、晶界等沿变形方向呈纤维状分布。
即热变形加工纤维组织（流线）。
性能：各向异性。沿流线方向塑性和韧性提高明显。
加工工艺应力求工件流线分布合理，尽量使流线与应力方向一致。
2. 形成合理的流线分布
曲. 带状组织

金属材料经锻造或热轧等热变形 加工后，常会出现具有明显层状 特性的显微组织，称为带状组织。
带状组织与枝晶偏析沿加工方向 拉长有关。它的存在将降低钢的 强度、塑性和冲击韧度，可通过 多次正火或扩散退火来消除。
金属材料热变形加工中， 一方面变形加工中产生变形晶粒 及加工硬化， 但另一方面同时进行再结晶过程， 加工硬化将会被消除。
3.4 金属的热变形加工 （Hot Deformation of Metals）
3.4.2 热变形加工对金属组织和性能的影响

1. 消除铸态金属组织缺陷，提高力学性能;
2. 形成热变形加工纤维组织（流线）