塑性成形工艺基础
塑性成形原理知识点总结
塑性成形原理知识点总结一、塑性成形的基本原理1. 塑性成形的基本原理是通过施加外部应力使材料受力，发生形变，从而改变其形状和尺寸。
外部应力可以是拉伸、压缩、弯曲等形式，材料受到应力后发生塑性变形，达到所需的形状和尺寸。
2. 塑性成形的基本原理还包括在一定的温度条件下进行成形。
材料在一定温度范围内会发生晶粒的滑移和再结晶等变化，使材料更容易流动和变形，这对于塑性成形的效果非常重要。
3. 塑性成形的基本原理还涉及到应变硬化和材料流动等方面的知识。
应变硬化是指材料在形变过程中发生的一种增加抗力的现象，材料流动则是指材料在应力作用下发生的形变过程，通过流动来实现所需的成形效果。
二、材料在塑性成形过程中的变形规律1. 材料在塑性成形过程中会发生各种形式的变形，包括平面应变变形、轴向应变变形、弯曲应变变形、扭曲应变变形等。
不同的成形方式会引起不同形式的变形，需要根据具体情况进行分析和处理。
2. 材料在塑性成形过程中的变形还受到横向压缩和减薄等因素的影响。
横向压缩会导致材料沿其厚度方向出现侧向膨胀的现象，减薄则是指材料在成形过程中产生的减小尺寸和厚度的现象。
3. 材料在塑性成形过程中还会出现显著的硬化现象。
随着形变量的增加，材料的硬度和抗力会逐渐增加，这对于成形过程的控制和调整非常重要。
三、材料在塑性成形过程中的流变规律1. 材料在塑性成形过程中会发生流变，即在应力的作用下发生形变的过程。
材料的流变规律是指在应力条件下材料的变形规律和流动规律，这对于塑性成形技术的研究和应用非常重要。
2. 材料在塑性成形过程中还会出现应力和应变的分布不均匀、表面变形、壁厚变化等现象。
这些现象会导致成形件质量的不稳定性和变形过程的复杂性，需要进行合理的控制和调整。
3. 材料在塑性成形过程中还会受到局部热和化学变化的影响。
局部热和化学变化会影响材料的微观结构和性能，对于成形过程的控制和调整也具有重要的参考意义。
四、塑性成形的热变形和冷变形1. 塑性成形通常分为热变形和冷变形两种方式。
wwei材料成形技术(塑性)1
二、金属塑性成形的基本生产方式 1、轧制：金属毛坯在两个轧辊之间受压变形而形成各 种产品的成形工艺，图6-1。 2、挤压：金属毛坯在挤压模内受压被挤出模孔而变形 的成形工艺，图6-3。 3、拉拔：将金属坯料拉过拉拔模的模孔而变形的成形 工艺，图6-5。 4、自由锻：金属毛坯在上下砥铁间受冲击或压力而变 形的成形工艺，图6-7（a）。 5、模锻：金属坯料在既有一定形状的锻模模膛内受击 力或压力而变形的成形工艺，图6-7（b） 。
塑性愈大、变形抗力愈小，材料的可锻性愈好
4、可锻性的影响因素
（1）化学成分 A、碳钢中碳和杂质元素的影响
C、H、P（冷脆）、S （热脆） B、合金元素的影响
塑性降低，变形抗力提高。
（2）内部组织
单相组织（纯金属或者固溶体）比多相组织塑性好。 细晶组织比粗晶组织好； 等轴晶比柱状晶好。 面心立方结构的可锻性最好，体心立方结构次之， 而密排六方结构可锻性最差。
冲击力和压力
锻压是锻造与冲压的总称。
★锻造：在加压设备及工（模）具作用下，使坯料、铸锭产生局 部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件 的加工方法。锻造通常是在高温（再结晶温度以上）下成形的，
因此也称为金属热变形或热锻。
★锻造特点：1、压密或焊合铸态金属组 织中的缩孔、缩松、空隙、气泡和裂纹。 2、细化晶粒和破碎夹杂物，从而获得一 定的锻造流线组织。因此，与铸态金属 相比，其性能得到了极大的改善。 3、主要用于生产各种重要的、承受重载荷的机器零件或毛坯。 如机床的主轴和齿轮、内燃机的连杆、起重机的吊钩等。 4、高温下金属表面的氧化和冷却收缩等各方面的原因，锻件精度 不高、表面质量不好，加之锻件结构工艺性的制约。
2、晶粒和分布在晶界上的非金属夹杂物ห้องสมุดไป่ตู้沿变形方向被拉长， 但是拉长的晶粒可经再结晶又变成等轴细粒状，而这些夹杂物不能 改变，就以细长线条状保留下来，形成了所谓的纤维组织。 纤维组织的化学稳定性很高，只有经过锻压才能改变其分布方向， 用热处理是不能消除或改变纤维组织形态的。 纤维组织使金属的力学性能具有明显的方向性。
塑性成形理论基础
内力和应力
当所加外力使工件内部原子间距发生变化时，原子间便出现 相应的内力与外力平衡。
内力的强度(大小)称为应力。 如图，工件受若干外力 F1 …….Fn作用。在其内 一点Q处 截取一微小面素dA ，由于平衡， 面素两侧的应力相等dFA= dFB = dF则：
23 2 3
2
31 3 1
2
12 2 1
2
根据主应力的排序规则，最大切应力为：
max 1 3
2
球应力张量与偏差应力张量
应力张量可作如下分解：
xx xy xz xx m xy
xz m 0 0
ij yx
yy
yz
yx
yy m
yz
0
m
0
zx zy zz zx
材料成形原理
第四章 塑性成形理论基础 (物理基础、力学基础)
塑性加工原理的内容
力 1. 塑性加工力学条件
学 基
2. 塑性加工中的摩擦与涧滑
础 3. 不均匀变形
4. 塑性变形机制
物 理
5. 塑性变形中组织性能演变
基 础
6. 金属的塑性与变形抗力
7. 塑性变形中组织性能控制
塑性加工/成形原理
力学基础(塑性力学基础)
应力、应变分析，屈服准则 本构关系，塑性问题
物理基础(金属学基础)
变形机制、组织性能演变、塑性与 变形抗力
材料科学与工程学科基础课
塑性成形理论基础
之
力学基础
应力、应变分析，屈服准则 本构关系，塑性问题
材料成形原理
一、应力分析
塑性成形/加工中工件所受外力
主要有作用力和约束反力。
金属塑性成形原理``俞汉清 陈金德主编``
金属塑性成形原理复习指南第一章绪论1、基本概念塑性:在外力作用下材料发生永久性变形，并保持其完整性的能力。
塑性变形:作用在物体上的外力取消后，物体的变形不能完全恢复而产生的永久变形成为塑性变形。
塑性成型:材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并获得一定的力学性能的加工方法。
2、塑性成形的特点1）其组织、性能都能得到改善和提高。
2）材料利用率高。
3）用塑性成形方法得到的工件可以达到较高的精度。
4）塑性成形方法具有很高的生产率。
3、塑性成形的典型工艺一次成形（轧制、拉拔、挤压）体积成形塑性成型分离成形（落料、冲孔）板料成形变形成形（拉深、翻边、张形）第二章金属塑性成形的物理基础1、冷塑性成形晶内：滑移和孪晶（滑移为主）滑移性能（面心>体心>密排六方）晶间：转动和滑动滑移的方向：原子密度最大的方向。
塑性变形的特点：① 各晶粒变形的不同时性；② 各晶粒变形的相互协调性；③ 晶粒与晶粒之间和晶粒内部与晶界附近区域之间变形的不均匀性。
合金使塑性下降。
2、热塑性成形软化方式可分为以下几种：动态回复，动态再结晶，静态回复，静态再结晶等。
金属热塑性变形机理主要有：晶内滑移，晶内孪生，晶界滑移和扩散蠕变等。
3、金属的塑性金属塑性表示方法：延伸率、断面收缩率、最大压缩率、扭转角（或扭转数）塑性指标实验：拉伸试验、镦粗试验、扭转试验、杯突试验。
非金属的影响：P冷脆性 S、O 热脆性 N 蓝脆性 H 氢脆应力状态的影响：三相应力状态塑性好。
超塑性工艺方法：细晶超塑性、相变超塑性第三章金属塑性成形的力学基础第一节应力分析1、塑性力学基本假设：连续性假设、匀质性假设、各向同性假设、初应力为零、体积力为零、体积不变假设。
2、张量的性质1、存在不变量，张量的分量一定可以组成某些函数f(Tij),这些函数的值不随坐标而变。
2、2阶对称张量存在三个主轴和三个主值；张量角标不同的分量都为零时的坐标轴方向为主轴，三个角标相同的分量为值。
金属塑性成形原理pdf
金属塑性成形原理pdf
金属塑性成形（MPM）是一种成型工艺，它包括冷弯折形、冷拉伸、热弯形、热拉伸、冲压和挤压等，它能够将金属材料塑性变形，从而制造成各种形状和尺寸的部件或零件。
虽然它与铸造有许多相似之处，但具有明显的不同，它更多的是在金属材料弯折或拉伸的基础上进行裁剪和成型。
金属塑性成形的主要原理是材料的塑性变形，当金属或其它金属材料受力时，它会发生塑性变形，例如在冷弯折形时，金属材料会受到压力而不会断裂。
冷拉伸的原理与冷弯折形的原理基本相同，只是它使用的是拉伸力而非压力。
热弯形和热拉伸原理与冷弯折形和冷拉伸的原理大致相同，只是需要加热材料来使其塑性变形。
冲压和挤压是两种机器成型工艺，它们通过对金属材料施加压力而产生细小的型腔，从而制造出不同形状的部件或零件。
金属塑性成形的另一个重要原理是金属温度、应力和应变。
温度变化会影响材料的变形性能，应力和应变是金属材料变形的两个重要参数，它们可以帮助确定材料的力学性能，从而选择合适的成形工艺来完成成型任务。
最后，成形过程中还需要考虑工具的
使用，例如冲床、挤压机、回转机等，这些工具可以应用到金属塑性成形中，使金属材料发挥更好的塑性变形性能。
总之，金属塑性成形技术的主要原理是材料的塑性变形，应力、应变和温度等因素的影响，以及工具的使用。
这些原理可以用来帮助确定正确的成型工艺和工具，从而产生精确度相当高的金属零件。
金属塑性成形原理及工艺
2
4．锻造
锻造的示意图如图 4 所示。 锻造可以分为自由锻造和模锻。自由锻造一般是在锤锻或者水压机上，利用简单的工具 将金属锭或者块料锤成所需要形状和尺寸的加工方法。 自由锻造不需要专用模具， 因而锻件 的尺寸精度低、生产效率不高。模锻是在模锻锤或者热模锻压力机上利用模具来成形的。金 属的成形受到模具的控制，因而其锻件的外形和尺寸精度高，生产效率高，适用于大批量生 产，模锻又可以分为开式模锻和闭式模锻。
4
变形问题和轴对程问题； （5）屈服准则：屈雷斯加屈服准则、密席斯屈服准则、屈服准则的几何表达、平面问 题和轴对程问题中屈服准则的简化； （6）本构方程：弹性应力应变关系、塑性变形时应力应变关系的特点、塑性变形的增 量理论、塑性变形的全量理论；
六、课程要求
金属塑性加工原理的任务是研究塑性成形中共同的规律性问题， 就是在阐述应力、 应变 理论以及屈服准则等塑性理论的基础上， 研究塑性加工中有关力学问题的各种解法， 分析变 形体内的应力和应变分布，确定变形力和变形功，为选择设备和模具设计提供依据。所以， 要求大家： （1） 掌握金属塑性变形的金属学基础， 具体的说就是金属的结构和金属塑性变形机理。 （2）了解影响金属塑性和塑性成形的主要因素。 （3）掌握塑性变形的力学基础：包括应力分析、应变分析、屈服准则和应力应变关系。 （4）掌握塑性成形力学问题的各种解法以及其在具体工艺中的应用。
图4
5．冲压
冲压又可以分为拉深、弯曲、剪切等等。其示意图见图 5。 拉深等成形工序是在曲柄压力机上或者油压机上用凸模把板料拉进凹模中成形， 用以生 产各种薄壁空心零件。 弯曲是坯料在弯矩的作用下成形，如板料在模具中的弯曲成形、板带材的折弯成形、钢 材的矫直等等。 剪切是指坯料在剪切力作用下进行剪切变形，如板料在模具中的冲孔、落料、切边、板 材和钢材的剪切等等。
材料成形工艺基础最新精品课件第五章金属塑性成形理论基础
2. 多晶体的塑性变形
多晶体的塑性变形是由于晶界的存在和 各晶粒晶格位向的不同，其塑性变形过程比 单晶体的塑性变形复杂得多。在外力作用下， 多晶体的塑性变形首先在晶格方向有利于滑 移的晶粒A内开始，然后，才在晶格方向较 为不利的晶粒B、C内滑移。由于多晶体中 各晶粒的晶格位向不同，滑移方向不一致， 各晶粒间势必相互牵制阻扰。为了协调相邻 晶粒之间的变形，使滑移得以继续进行，便 图5-4 多晶体塑性变形过程示意图 会出现晶粒彼此间相对的移动和转动。因此， 多晶体的塑性变形，除晶粒内部的滑移和转 动外，晶粒与晶粒之间也存在滑移和转动。
图5-6 回复和再结晶示意图
（3）晶粒长大 在结晶退火后的金属组织一般为细小均匀的等 轴晶。如果温度继续升高，或延长保温时间，则在结晶后的晶粒 又会长大而形成粗大晶粒，从而使金属的强度、硬度和塑性降低。 所以要正确选择再结晶温度和加热时间的长短。
5.2.2 冷变形和热变形后金属的组织与性能
金属在再结晶温度以下进行的塑性变形称为冷变形，在再结晶以 上进行的塑性变形称为热变形。
图5-7 冲压件的制耳
（4）残余内应力 残余内应力是指去除外力后，残留在金属内 部的应力，它主要是由于金属在外力作用下变形不均匀而造成的。 残余内应力的存在，使金属原子处于一种高能状态，具有自发恢 复到平衡状态的倾向。在低温下，原子活动能力较低，这种恢复 现象难以觉察，但是，当温度升高到某一程度后，金属原子获得 热能而加剧运动。金属组织和性能将会发生一系列变化。
1. 锻造比 锻造比是锻造生产中代表金属变形程度大小的一个参数，一 般是用锻造过程中的典型工序的变形程度来表示（Y）。如拔长时， 锻造比Y拔=F0/F；镦粗时，锻造比Y镦=H0/H。（式中，H0、F0分别为坯 料变形前的高度和横截面积，H、F分别为坯料变形后的高度和横截面 积）。
二篇金属的塑性成形工艺
<图6-10）最小阻力定律示意图
在镦粗中，此定律也称——最小周边法则
二、塑性变形前后体积不变的假设
弹性变形——考虑体积变化
塑性变形——假设体积不变<由于金属材料连续，且致密，体积变化很微小，可忽略）
此假设+最小阻力定律——成形时金属流动模型
落料——被分离的部分为成品，而周边是废料
冲孔——被分离的部分为废料，而周边是成品
如：平面垫圈：制取外形——落料
制取内孔——冲孔
1．冲裁变形过程
冲裁件质量、冲裁模结构与冲裁时板料变形过程关系密切，
其过程分三个阶段
<1）弹性变形阶段<图8-1）
冲头接触板料后，继续向下运动的初始阶段，使板料产生弹性压缩、拉伸与弯曲等变形，板料中应力迅速增大。此时，凸模下的材料略有弯曲，凹模上的材料则向上翘，间隙↑→弯曲、上翘↑SixE2yXPq5
§6-1塑性变形理论及假设
一、最小阻力定律
金属塑性成形问题实质，金属塑性流动，影响金属流动的因素十分复杂<定量很困难）。应用最小阻力定律——定性分析<质点流动方向）p1EanqFDPw
最小阻力定律——受外力作用，金属发生塑性变形时，如果金属颗粒在几个方向上都可移动，那么金属颗粒就沿着阻力最小的方向移动。DXDiTa9E3d
[注]按变形的模膛数：单膛锻模<如齿轮坯）
多膛锻模<图7-7）
§7-3锤上模锻成形工艺设计
模锻生产的工艺规程包括：制订锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻工步<选模膛）、选择设备及安排修整工序等。
最主要是锻件图的制定和模锻工步的确定
一、模锻锻件图的制定
精选塑性成形的特点与基本生产方式
②裂纹 板料越厚，内弯曲半径越小，拉应力越大，越容易弯裂。故变形程度不能过大，rmin=(0.25～1)t 。 弯曲线与材料的纤维线垂直时, 允许的rmin较小；若弯曲线与纤维线平行（重合）时, 则易开裂。
2）. 弯曲时容易出锻造：生产各种重要的，承受重载荷的零件毛坯，如：机床主轴、齿轮、炮筒、枪管、起重机吊钩等。冲压：加工板料、垫圈、铆钉、支架、合页等。轧制、拉拔、挤压：板材、管材和线材。
1. 冷变形强化（加工硬化）： 冷变形时，随着变形程度的增加，金属材料的强度、硬度↑，塑性和韧性↓。 利弊：提高强度，但塑性下降，进一步加工造成困难，需中间退火处理。 纯金属、A体不锈钢、形变铝合金的强化，用冷轧、冷挤、冷拔或冷冲压加工。
（二）.锤上模锻
（1）锤上模锻设备：锤上模锻所用设备有蒸汽—空气锤、高速锤等。（2）锻模结构：锤上模锻所用的锻模都由上模和下模组成。如图所示。
（2）锻模结构
1-锤头 2-上模 3-飞边槽 4-下模 5-模垫 6、7、10-紧固楔铁 8-分模面 9-模膛
（3）设计模锻斜度 外壁斜度：5～7 0 内壁斜度：7～12 0
（4）设计模锻圆角 外圆角：r = 1.5～12mm 内圆角：R=（2～3）r
例：绘制齿轮坯模锻件图
零件图
确定分模面
确定加工余量
设计模锻斜度
3.胎模锻的种类
（1）扣模：来生产长杆，非回转体锻件。（2）套筒模：锻模为圆筒形，生产齿轮、法兰、盘等。（4）合模：由上模和下模组成。
精密模锻 play
锻压生产线 play
塑性成形作业一1.自由锻和模锻的特点和应用范围有什么不同？2.预锻模膛和终锻模膛的作用是什么？二者在结 构上有何区别？
第六章金属塑性成形工艺理论基础
3）冲压件尺寸精度高，质量稳定，互换性好， 一般不需机械加工即可作零件使用。 4）冲压生产操作简单，生产率高，便于实现机 械化和自动化。
5）可以冲压形状复杂的零件，废料少。
6）冲压模具结构复杂，精度要求高，制造费用 高，只适用于大批量生产。
坯料在锻造过程中，除与上下抵铁或其它辅 助工具接触的部分表面外，都是自由表面，变形 不受限制，锻件的形状和尺寸靠锻工的技术来保 证，所用设备与工具通用性强。
自由锻主要用于单件、小批生产，也是生产 大型锻件的唯一方法。
1) 自由锻设备
空气锤 它由电动机直接驱动，打击速度快，锤击能量小，适
用于小型锻件；65~750Kg
挤压成形是使坯料在外力作用下，使模具内的金属坯 料产生定向塑性变形，并通过模具上的孔型，而获得 具有一定形状和尺寸的零件的加工方法。
图6-3 挤压
挤压的优点：
1）可提高成形零件的尺寸精度，并减小表面粗糙 度。 2）具有较高的生产率，并可提高材料的利用率。 3）提高零件的力学性能。 4）挤压可生产形状复杂的管材、型材及零件。
3）精整工序：修整锻件的最后尺寸和形状，消除表面的不 平和歪扭，使锻件达到图纸要求的工序。如修整鼓形、平 整端面、校直弯曲。
3）自由锻的特点
优点：
1）自由锻使用工具简单，不需要造价昂贵的模具；
2）可锻造各种重量的锻件，对大型锻件，它是唯一方法
3）由于自由锻的每次锻击坯料只产生局部变形，变形金属 的流动阻力也小，故同重量的锻件，自由锻比模锻所需的 设备吨位小。
实例：
当采用棒料直接经切削加工制造螺钉时，螺钉头部与 杆部的纤维被切断，不能连贯起来，受力时产生的切应力 顺着纤维方向，故螺钉的承载能力较弱(如图示 )。
塑性成形原理
塑性成形原理塑性成形是指通过外力作用下，金属材料经过塑性变形，改变其外形和尺寸的加工方法。
在工程制造中，塑性成形是一种常用的加工工艺，可以用于生产各种各样的零部件和产品。
塑性成形原理是塑性加工的基础，了解和掌握塑性成形原理对于工程技术人员来说至关重要。
首先，塑性成形原理的基础是金属材料的塑性变形特性。
金属材料在外力作用下会发生塑性变形，这是因为金属材料的内部结构存在晶粒和晶界，晶粒内部存在位错。
当外力作用到金属材料上时，位错会发生滑移和交错，从而引起晶粒的形变，最终导致金属材料整体的塑性变形。
因此，了解金属材料的晶体结构和塑性变形机制是理解塑性成形原理的关键。
其次，塑性成形原理涉及到金属材料的应力和应变关系。
在塑性成形过程中，金属材料会受到外力的作用，从而产生应力。
当应力超过金属材料的屈服强度时，金属材料就会发生塑性变形。
而金属材料的应变则是指金属材料在外力作用下的变形程度，通常用应变曲线来描述金属材料的应力和应变关系。
通过研究金属材料的应力和应变关系，可以确定金属材料的塑性变形特性，为塑性成形工艺的设计和优化提供依据。
另外，塑性成形原理还包括金属材料的流变行为。
金属材料在塑性成形过程中会发生流变，即金属材料的形状和尺寸会发生变化。
了解金属材料的流变行为可以帮助工程技术人员选择合适的成形工艺和工艺参数，从而实现对金属材料的精确成形。
总的来说，塑性成形原理是塑性加工的基础，它涉及金属材料的塑性变形特性、应力和应变关系以及流变行为。
掌握塑性成形原理可以帮助工程技术人员更好地理解金属材料的加工特性，指导和优化塑性成形工艺，提高产品的质量和生产效率。
因此，对于从事工程制造和金属加工的人员来说，深入学习和掌握塑性成形原理是非常重要的。
成形制造技术介绍
成形制造技术介绍成形制造技术是一种以材料为基础，通过特定的加工方法，将材料加工成特定形状和尺寸的技术。
成形制造技术在工业生产中占有重要地位，广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备等领域。
本文将介绍成形制造技术的基本原理和常见的成形加工方法，以及其在工业生产中的应用。
成形制造技术的基本原理是通过施加力量对材料进行加工，使材料的形状和尺寸发生变化。
成形制造技术主要分为塑性成形、压力成形和去除成形三类。
首先介绍塑性成形技术。
塑性成形技术是利用材料在一定温度和应力条件下的塑性变形特性进行加工，常见的塑性成形工艺包括锻造、压铸和挤压等。
其中锻造是将金属材料放在模具中，通过施加压力使其产生塑性变形，最终得到所需的形状和尺寸。
压铸是将熔化的金属注入模具中，等待其凝固后取出成品。
挤压是将金属材料置于挤压机中，通过挤压力使其变形成所需形状的工艺。
这些塑性成形工艺在制造行业中广泛应用，可以高效地生产出各种零部件和产品。
其次介绍压力成形技术。
压力成形技术是通过加压对材料进行加工，使其填充模具腔室并形成所需形状的加工方法。
压力成形技术主要包括冷冲压、热冲压和深冲压等。
冷冲压是利用冲床对金属材料进行加工，常用于生产汽车车身零部件等。
热冲压则是在一定温度下对金属材料进行加工，以提高金属的塑性变形能力。
深冲压是将金属材料冲压成深层次的形状，常用于生产各种金属容器和零部件。
这些压力成形工艺能够高效地生产出各种金属零部件，具有高精度和高效率的特点。
最后介绍去除成形技术。
去除成形技术是通过去除材料使其形成所需的形状和尺寸的加工方法，主要包括数控加工、激光切割和电火花加工等。
数控加工是利用数控机床对材料进行精细加工，能够生产出高精度的零部件。
激光切割是利用激光对金属材料进行切割，具有高速、高效的特点。
电火花加工是利用电脉冲在导电材料上进行加工，常用于加工复杂零部件和模具。
这些去除成形工艺能够满足对零部件形状和尺寸精度要求高的需求，具有高精度和复杂形状加工的优势。
第1章-塑性加工金属学
1、回复和再结晶
从热力学角度来看，变形引起加工硬化，晶体缺陷增多，金属 畸变内能增加，原子处于不稳定的高自由能状态，具有向低自由 能状态转变的趋势。当加热升温时，原子具有相当的扩散能力， 变形后的金属自发地向低自由能状态转变。这一转变过程称为回 复和再结晶，这一过程伴随有晶粒长大。
多相合金（两相合金）中的第二相可以是纯金属、固溶 体或化合物，起强化作用的主要是硬而脆的化合物。
合金的塑性变形在很大程度上取决于第二相的数量、形 状、大小和分布的形态。但从变形的机理来说，仍然 是滑移和孪生
第二相以连续网状分布在基体晶粒的边界上 随着第二相数量的增加，合金的强度和塑性皆下
降。
第二相以弥散质点（颗粒）分布在基体晶粒内部 合金的强度显著提高而对塑性和韧性的影响较小。
图13-15 回复和再结晶对金属组织和性能的变化
表13-1 回复、再结晶和晶粒长大的特点及应用
回复
再结晶
晶粒长大
发生温度
较低温度
较高温度
更高温度
转变机制
原子活动能量小，空位 移动使晶格扭曲恢复。 位错短程移动，适当集 中形成规则排列
原严直无子重至晶扩畸畸格散变变类能组晶型力织粒转大中完变，形全新核消晶和失粒生，在长但，新晶粒生粒，晶吞晶粒并界中小位大晶移
四、本课程的任务
目的：
科学系统地阐明金属塑性成形的基础和规律， 为合理制订塑性成形工艺奠定理论基础。
任务：
• 掌握塑性成形时的金属学基础，以便使工件在成 形时获得最佳的塑性状态，最高的变形效率和优 质的性能；
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塑性成形
一次塑性加工
二次塑性加工
轧制 挤压 拉拔 自由锻造 模型锻造 冲压
3/11/2021 11:44 AM
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二次塑性加工
板料成形
体积成形
冷冲压或板料冲压 锻造 挤压
冲压基本工序有：分离工序和成形工序 热成形、温成形、冷成形
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（1）最小阻力定律：
即如果物体在变形过程中某质点有向各种方向移 动的可能性时，则物体各质点将向阻力最小的方向 移动。 故宏观上变形阻力最小的方向上变形量大。 依据该定律： 镦粗矩形截面坯料，最终会成为圆形截面。图例
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（2）体积不变规律
由于塑性变形时金属密度变化很小，所以可 以认为变形前后的体积相等．
生产自动化、机械化
（4）尺寸精度高。
少、无切削加工，向近净成形发展
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塑性成形工艺不足
产品的形状（特别是内腔）不能太复杂。
用途： 一般用于受力较大的重要零件。
凡承受重载的机器零件，如机器的主轴、重要 齿轮、连杆、炮管和枪管等，通常需采用锻件作毛 坯，再经切削加工而制成。
塑性成形工艺基础
第一节 金属塑性成形的工艺基础
一、金属塑性成形概述 二、金属的塑性成形性能及影响因素
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一、金属塑性成形概述
利用金属的塑性，用工具对金属材料所进行的加 工工艺的总称。目的: 在外力的作用下改变材料的形 状和尺寸而不产生切屑，使成为半成品或成品。
的线材、型材、管材等。 拉拔模
坯料
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4)自由锻造（free forging)
使金属坯料在锻锤或压力机的上下抵铁（上砧、 下砧）间受冲击力或压力而变形的方法。
坯料
上砧
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下砧
自由锻造录像
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5)模锻（die forging) 利用装在锻造机器上的锻模，在锤的打击或压力 机的压力下，使金属在一定形状和尺寸的模膛内变形 的方法。
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2）在热变形（在再结晶温度以上的变形）条件下： 组织：再结晶组织（均匀、细小的晶粒） 性能：具有较高的综合机械性能。
ZG45
580
320
12
轧制45 610
360
16
提高百分率 5%
12% 30%
ZG45与轧制45的性能比较
580 610
320 360
ZG45 轧制45
性能
12 16
1
2
3
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塑性成形工艺特点
（2）材料利用率高；
仅依靠形状变化和体积转移来实现。
（3）生产效率高；
锻合内部孔隙和缩松
强度和抗疲劳性能得以提高，特别是塑性、韧性提 高较大。
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变形程度的表示方法
• 锻造比：拔长时，S前/S后； 镦粗时：H前/H后
• 相对弯曲半径 • 拉深系数 • 翻边系数
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（2)纤维组织的影响
在塑性变形过程中，晶粒和晶间杂质都沿着变
形最大方向伸长；再结晶后，晶粒恢复成等轴晶，而
杂质仍然保持线状分布。此即纤维组织。 动画
特点：性能出现方向性
图例 图例
顺纤维方向，强度、塑性、韧性较高；
垂直纤维方向，强度、塑性、韧性较低，但抗剪 切能力强。
图例
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锻造流线的化学稳定性很高，用热处理或其 它方法都不能消除，只能通过重新锻压才能改变 其流线方向和分布状况。
1）轧制（rolling） 用轧辊来轧压金属材料。轧辊上开有一定形状和
尺寸的轧槽，材料通过两轧辊之间的轧槽，就形成各 种形状和尺寸的横剖面，如各种型式的钢材（圆钢、 工字钢、槽钢等）
轧辊
坯料
钢管轧制.swf 录像1 录像2 示例1 示例2
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2）挤压（extruding） 使金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而成形的方法。
凸模
坯料
凸模
坯料
挤压筒
挤压模
正挤压
挤压筒 挤压模 反挤压
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3)拉拔（drawing) 将较大剖面的金属材料强行拉过拉拔模（它中间有
一尺寸较材料稍小的模孔，一端为喇叭口），以获得所
要求的剖面形状和尺寸的方法。通常在室温下进行。经
过拉拔可得到尺寸精确、表面光洁并具有较好机械性能Βιβλιοθήκη 上模坯料下模
曲轴锻模
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6)冲压（pressing)
使金属板料在冲模之间受压产生分离或变形的方
法。
坯料
凸模
凹模
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2. 塑性成形工艺的特点：
1)用压力加工方式制造的产品，具有较高的机械性能
例
抗拉强度（Mpa）屈服强度（Mpa）延伸率（%）
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（3）冷变形与热变形的影响
1）在冷变形（在再结晶温度以下的变形）条件下： 组织：加工硬化组织（晶粒沿变形最大的方向伸长； 晶格歪扭；产生碎晶）
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性能： 随变形程度增加，强度、硬度提高，塑性、韧
性下降。（此现象称为加工硬化）
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实例1 实例2 实例3 实例4 实例5
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二、金属的塑性成形性能及影响因素
1.金属的塑性及变形规律
塑性：金属材料在外力作用下，发生永久变形而不 开裂的能力。
不同材料塑性不同，而同一材料变形条件不同塑性 也不相同。
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金属塑性成形的基本规律
实际上在变形中有微小变化。气孔、缩松被压 合；氧化及耗损等。
运用此定律，便于估算坯料体积、质量及坯料 在各工序中的尺寸；
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2. 塑性变形对金属组织和性能的影响
（1）变形程度的影响
随着变形程度的增加，可以消除铸态粗大树枝晶组 织，获得均匀细小的等轴晶组织；
破碎并分散碳化物和非金属夹杂物的分布；
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如何纤维组织的利用
• 轴类：最大拉应力方向与纤维方向一致，最大剪 应力方向与纤维组织垂直。
• 容易疲劳剥损的零件：工作表面避免纤维露头， 使纤维的分布与零件的外形轮廓相符合。
• 受力复杂件：不希望明显的纤维组织，减少各向 异性。
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