3-1 金属的塑性变形

2012-5-22 21
二、影响可锻性的因素
1.金属本质条件 1.金属本质条件 1) 化学成分 钢的含碳量越高，塑性越差，硬度越高， 钢的含碳量越高，塑性越差，硬度越高，变形抗 含碳量越高 力越大，可锻性越差。 力越大，可锻性越差。 碳钢中低碳钢可锻性最好，高碳钢性能比较差。 碳钢中低碳钢可锻性最好，高碳钢性能比较差。 合金钢中合金元素的影响比较复杂， 合金钢中合金元素的影响比较复杂，但大多数合 金元素对钢起了或多或少的强化作用， 金元素对钢起了或多或少的强化作用，因此一般 说来合金钢可锻性不如碳钢。 说来合金钢可锻性不如碳钢。 合金元素含量越多 合金钢中合金元素含量越多，合金成分越复杂， 合金钢中合金元素含量越多，合金成分越复杂， 可锻性越差。 可锻性越差。
的晶粒或晶粒的一部分。 的晶粒或晶粒的一部分。
2.变形过程： 2.变形过程： 变形过程 当无外力，晶格正常排列。 当无外力，晶格正常排列。 外力作用使原子离开平衡位置，晶格变形， 外力作用使原子离开平衡位置，晶格变形，外 力消失，变形消失。 力消失，变形消失。 弹性变形 当外力足够大，沿晶面移动一个或几个原子距 当外力足够大，沿晶面移动一个或几个原子距 移动 剪应力消失，恢复正常。 离，剪应力消失，恢复正常。 塑性变形
2012-5-22
16
二、变形金属的再结晶
为使变形金属的硬度降低，塑性提高，以便塑性加工继续进行， 为使变形金属的硬度降低，塑性提高，以便塑性加工继续进行， 再结晶过程。 需要使得塑性金属再经历一个再结晶过程 需要使得塑性金属再经历一个再结晶过程。
1.再结晶 1.再结晶
将变形金属加热至一定温度，使之再一次生核、结晶、变为等 将变形金属加热至一定温度，使之再一次生核、结晶、变为等 轴晶粒（在各个方向上的尺寸都大体相等，无方向性）的过程。 轴晶粒（在各个方向上的尺寸都大体相等，无方向性）的过程。
T再 ≈ 0.4T熔（K） K 2.再结晶与重结晶的区别 2.再结晶与重结晶的区别
重结晶（同素异构转变） 结晶前后晶格结构发生改变。 重结晶（同素异构转变）：结晶前后晶格结构发生改变。 再结晶：结晶前后晶格结构不变，只消除晶格畸变和加工硬化现象。 再结晶：结晶前后晶格结构不变，只消除晶格畸变和加工硬化现象。
8
第一章 第二章 第三章 第四章
金属的塑性变形 锻造 板料冲压 特种压力加工方法简介
2012-5-22
9
第一章
金属的塑性变形
1-1 金属塑性变形的实质 1-2 塑性变形对金属组织和性 能的影响 1-3 金属的可锻性
2012-5-22
10
第一节
金属塑性变形的实质
一、单晶体的塑性变形
1.单晶体：由一个晶核结晶生成的晶体。 1.单晶体：由一个晶核结晶生成的晶体。可以看成是一个非常巨大 单晶体
2012-5-22
17
三、冷变形和热变形
金属塑性加工按照加工温度不同分为冷变形和热变形。 金属塑性加工按照加工温度不同分为冷变形和热变形。 1.冷变形 在再结晶温度以下进行的变形加工 进行的变形加工。 1.冷变形—在再结晶温度以下进行的变形加工。 冷变形
比如冷轧、冷挤压、冷冲压等。伴随冷变形， 比如冷轧、冷挤压、冷冲压等。伴随冷变形，金属出现冷 变形强化（加工硬化）现象，它对于金属的继续变形非常不利， 变形强化（加工硬化）现象，它对于金属的继续变形非常不利， 增大了变形阻力。为了克服冷变形强化， 增大了变形阻力。为了克服冷变形强化，就需要在冷变形之间 安排再结晶退火，使其重新软化。 安排再结晶退火，使其重新软化。
2012-5-22
18
四、纤维组织
材料在压力加工中产生塑性 变形时， 变形时，基体金属的晶粒形状和 沿晶界分布的杂质形状都发生了 变形，它们都将沿着变形方向被 变形， 拉长，呈纤维形状。 拉长，呈纤维形状。这种结构叫 纤维组织。 纤维组织。 纤维组织是变形后所形成的带有方向性的晶粒。 纤维组织是变形后所形成的带有方向性的晶粒。 是变形后所形成的带有方向性的晶粒
第三篇 金属压力加工
烟台大学机电汽车工程学院 机制学科组
一．什么是金属压力加工? 什么是金属压力加工?
固态金属在外力作用下，通过塑性变形 塑性变形， 固态金属在外力作用下，通过塑性变形， 在外力作用下 改变尺寸和形状、改善内部组织， 改变尺寸和形状、改善内部组织，从而获得 具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、 原材料、 具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料 毛坯或零件的加工方法，又称金属塑性加工。 毛坯或零件的加工方法，又称金属塑性加工。 的加工方法 金属塑性加工
2012-5-22
4
2.拉拔 2.拉拔
金属坯料被拉过拉拔模的模孔， 金属坯料被拉过拉拔模的模孔，产生塑性 拉拔模的模孔 变形，从而获得所需制品的加工方法。 变形，从而获得所需制品的加工方法。
拉拔模主要生产直径在5mm以 以 拉拔模主要生产直径在 下的金属丝，如钢丝、铜丝、 下的金属丝，如钢丝、铜丝、铝丝 称为线材， 等，称为线材，也可生产特定截面 的金属条料。 的金属条料。
2012-5-22
19
五、金属的变形程度
压力加工过程中，常用锻造比 来表示变形程度 来表示变形程度。 压力加工过程中，常用锻造比(y)来表示变形程度。 拔长时的锻造比为 y拔=A0/A 镦粗时的锻造比为 y镦=H0/H 式中： 式中： H0、A0——分别为坯料变形前的高度和横截面积； 分别为坯料变形前的高度和横截面积； 分别为坯料变形前的高度和横截面积 H、A ——分别为坯料变形后的高度和横截面积。 分别为坯料变形后的高度和横截面积。 分别为坯料变形后的高度和横截面积
返 回
2012-5-22 13
第二节
塑性变形对金属组织和性能的影响
金属在常温下经过塑性变形后， 金属在常温下经过塑性变形后，内部组织将 发生变化： 发生变化： 晶粒沿最大变形的方向伸长； 晶粒沿最大变形的方向伸长； 晶格与晶粒均发生扭曲，产生内应力； 晶格与晶粒均发生扭曲，产生内应力； 晶粒间产生碎晶。 晶粒间产生碎晶。 内部组织的改变使金属的力学性能发生明显变化。 内部组织的改变使金属的力学性能发生明显变化。 力学性能发生明显变化 随着变形程度增大，金属的强度及硬度升高， 随着变形程度增大，金属的强度及硬度升高，而塑性 强度及硬度升高 和韧性下降。 和韧性下降。
2012-5-22
14
一、冷变形强化
1.定义 金属在冷变形时，随变形程度的增加，强度和硬度 1.定义 金属在冷变形时，随变形程度的增加， 加工硬化。 升高、而塑性和韧性下降的现象，又称加工硬化 升高、而塑性和韧性下降的现象，又称加工硬化。
2012-5-22
15
2.原因 2.原因 在滑移面附近晶格发生严重畸变，甚至发生晶粒 在滑移面附近晶格发生严重畸变，甚至发生晶粒 晶格发生严重畸变 现象， 破碎现象 破碎现象，晶格畸变和晶粒破碎使金属继续滑移的阻 力大大增加，继续变形越来越困难，变形抗力、 力大大增加，继续变形越来越困难，变形抗力、变形 阻力就越来越大。 阻力就越来越大。 3.应用 3.应用 作为强化金属的一种手段。 作为强化金属的一种手段。 强化金属的一种手段 但给金属塑性加工带来困难，比如在板料冲压时， 但给金属塑性加工带来困难，比如在板料冲压时， 由于加工硬化，使得冲压件破裂，造成废品。 由于加工硬化，使得冲压件破裂，造成废品。
2012-5-22
5
3.挤压 3.挤压
金属坯料在挤压模内被挤出模孔而变形， 金属坯料在挤压模内被挤出模孔而变形，从 挤压模内被挤出模孔而变形 而获得所需制品的加工方法。 而获得所需制品的加工方法。 正挤压：金属流动方向与凸模送进的方向相同。 正挤压：金属流动方向与凸模送进的方向相同。
反挤压：金属流动方向与凸模送进方向相反。 反挤压：金属流动方向与凸模送进方向相反。
后
2012-5-22
退
12
二、多晶体的塑性变形
多晶体是多个位向不同变形总和，除了晶内变形外， 多晶体是多个位向不同变形总和，除了晶内变形外， 是多个位向不同变形总和 还有晶间变形，及晶粒间互相移动及转动。 还有晶间变形，及晶粒间互相移动及转动。
特点： 特点：
变形过程复杂。 变形过程复杂。 变形抗力比单晶体大的多。 变形抗力比单晶体大的多。 多晶体塑变以晶内为主，晶间很小。 多晶体塑变以晶内为主，晶间很小。
2012-5-22
22
2) 金属组织的影响
纯金属和非饱和固溶体可锻性好。 纯金属和非饱和固溶体可锻性好。 可锻性好 金属化合物是硬脆的组成相， 金属化合物是硬脆的组成相，组织中的金属化合 是硬脆的组成相 物越多，可锻性越差。 物越多，可锻性越差。 比如纯铁、纯铜、纯铝、具有单相铁素体或 比如纯铁、纯铜、纯铝、 单相奥氏体的钢具有良好的可锻性， 单相奥氏体的钢具有良好的可锻性，但是具有网 状渗碳体的过共析钢可锻性较差。 状渗碳体的过共析钢可锻性较差。 铸铁中由于含有大量的渗碳体或石墨， 铸铁中由于含有大量的渗碳体或石墨，其可 锻性非常差，铸铁是根本不能锻造的。 锻性非常差，铸铁是根本不能锻造的。
纤维组织使金属在性能上具有了方向性， 纤维组织使金属在性能上具有了方向性，对金属变形后的质 方向性 量也有影响。纤维组织越明显，金属在纵向(平行纤维方向) 量也有影响。纤维组织越明显，金属在纵向(平行纤维方向)上塑 性和韧性提高，而在横向(垂直纤维方向)上塑性和韧性降低。 性和韧性提高，而在横向(垂直纤维方向)上塑性和韧性降低。纤 维组织的明显程度与金属的变形程度有关。 金属的变形程度有关 维组织的明显程度与金属的变形程度有关。
返 回
2012-5-22 20
第三节
金属的可锻性
金属的塑性加工性能
一、可锻性
指金属通过锻压获得优质锻件的能力。 指金属通过锻压获得优质锻件的能力。 以塑性和变形抗力综合衡量。 塑性和变形抗力综合衡量。 综合衡量 1.塑性 表明金属承受变形而不破裂的能力， 1.塑性 表明金属承受变形而不破裂的能力，是金属变 形的前提条件。 表示。 形的前提条件。用ψ和δ表示。 和 表示 具的反作用力。 2.变形抗力 变形金属对工（ 2.变形抗力 变形金属对工（模）具的反作用力。 大小通常以工（模）具与坯料接触面上的平均压 大小通常以工（ 具与坯料接触面上的平均压 表示。显然变形抗力越大， 强表示。显然变形抗力越大，锻造时需要的设备 吨位也越大，可锻性越差。 吨位也越大，可锻性越差。