材料成形技术之金属压力加工
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• 二、多晶体的塑性变形 • 1、每个晶粒变形不均匀 • 2、晶粒间也产生滑动和转动。 • 3、变形抗力大
§1-3 塑性变形后金属的组织和性能
• 一、加工硬化 • 金属在室温下进行塑性变形时，随着变形程度的增加，强度
和硬度不断提高，塑性和冲击韧性不断降低，这种现象称为 加工硬化。 • 加工硬化的金属内部组织变化特点。 • 1、各晶粒沿变形最大的方向伸长， • 2、位错密度增加，晶格严重扭曲，产生内应力； • 3、滑移面和晶粒间产生碎晶。
• 再结晶消除了全部加工硬化，使金属的强度和硬度明显下降， 塑性和韧性显著提高。
• 一般纯金属的再结晶温度为：
•
T再结晶≈0.4T熔点（K）
• 消除金属加工硬化的热处理方法叫再结晶退火。
• 再结晶的特点
• 1、只有产生加工硬化的金属才能产生再结晶。
• 2、不同于同素异构转变，不发生晶体结构变化。
• 3、可以细化晶粒。但过份地延长加热时间，则晶粒还会不断长 大，使金属力学性能下降。
到的组织。
纤维组织的特点
• 变形程度越大，纤维组织越明显。
• 常用锻造比Y表示变形程度。坯料拔长时的锻造比为：
•
Y=F0/F
• 式中F0为坯料拔长前的横截面积；F为坯料拔长后的横截面积。
• 纤维组织使金属在性能上具有方向性。
• 纵向（平行于纤维方向）上的塑性、韧性提高，
• 横向（垂直于纤维方向）上的塑性、韧性则降低。
质量分数的增加而变差。 • 组织结构 固溶体（如奥氏体）的可锻性好，而化合物（如渗碳体）差
。金属在单相状态下的可锻性比在多相状态下的好。 • 细晶粒金属的塑性较粗晶粒的好，可锻性较好。（但变形抗力较大）
二、影响可锻性的因素
• 2．压力加工条件
• 1）变形温度 随着温度的升高，钢的强度下降，塑性上升，即钢的可锻 性变好。因此，压力加工都力争在高温下进行，即采用热变形。
二、回复和再结晶
三、冷变形、热变形和温变形
• 1．冷变形 金属在回复温度以下的变形称为冷变形，具有加工硬 化组织。 冷变形特点
• 冷变形可以使工件获得较高的精度和表面质量。冷变形也是强化 金属的一种重要手段。但变形抗力大。
• 2．热变形 金属在再结晶温度以上的变形称为热变形，具有再结 晶组织。
• 热变形特点 金属在热变形过程中，也产生加工硬化，但随时被 再结晶所消除。热变形时，金属的变形抗力小，塑性好。工件的 表面质量低于冷变形。
§2-1 金属的锻造性能及其影响因素
一、可锻性概念 • 金属的锻造性能，是指金属材料在压力加工时获得优质产品难易程度的
工艺性能。 • 衡量指标：金属的塑性和变形抗力。塑性越高，变形抗力越小，则金属
的可锻性越好。 • 二、影响可锻性的因素 • 1．金属的本质 • 化学成分 纯金属的可锻性比合金好。而钢的可锻性随碳和合金元素的
二、回复和再结晶
• 1．回复
• T回复=（0.25～0.3）T熔点（K） 式中T回复为金属回复的绝对温度； • T熔点为金属熔化的绝对温度。
• 回复使晶格扭曲被消除，内应力明显降低，但力学性能变化不 大，部分地消除了加工硬化。
2．再结晶
• 再结晶 以某些碎晶或杂质为晶核，成长为新的等轴细晶粒的 过程称为再结晶。
第一章 金属的塑性成形工艺基础
§1-1 金属塑性变形的实质
一、单晶体的塑性变形 单晶体塑性变形的主要方式是滑移。 滑移是在切应力作用下，晶体的一部分原子相对另一部分原子 ，沿着一定的晶面（滑移面）和一定的方向（滑移方向）产生 的移动。
§1-1 金属塑性变形的实质
• 实际晶体的滑移不象理想晶体那样，而是 通过位错运动实现的。
第三篇 金属压力加工
2、挤压： 挤压是利用压力 ，将金属坯料从挤压模的模孔 中挤出而成形的压力加工方法 。①正挤压；②反挤压；③复 合挤压。
第三篇 金属压力Hale Waihona Puke Baidu工
3、拉拔 拉拔是利用拉力，将金 属坯料拉过拉拔模的模孔而成形 的压力加工方法。常需经多次拉 拔，依次通过形状和尺寸逐渐变 化的模孔，才能得到所需截面的 产品。
第三篇 金属压力加工
4、自由锻 自由锻是利用冲击力或压力，使放在上下砧之间的金属坯 料变形，从而得到所需锻件的压力加工方法。 5、模锻 模锻是利用冲击力或压力，使放在锻模模膛内的金属坯料变 形，最后充满模膛而成形的压力加工方法。 6、板料冲压 板料冲压是利用压力，使放在冲模间的金属板料产生分 离或变形的压力加工方法。
第三篇 金属压力加工
• 金属压力加工是利用外力， 使金属坯料产生塑性变形， 从而获得具有一定形状、尺 寸和力学性能的原材料、毛 坯或零件的加工方法。
• 压力加工方法分类 • 1、轧制 轧制是借助于
摩擦力和压力使金属坯料通 过两个旋转的轧辊间的空隙 而变形的压力加工方法。 • 轧制主要用于生产各种规格 的钢板、型钢和钢管等钢材 。
• 锻造温度范围 • 开始锻造的温度称为始锻温度，指金属在锻造前加热允许的最高温度。
始锻温度过高必将产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷。 • 过热 加热温度过高，导致晶粒急剧长大的现象。该缺陷可以通过重新
的热处理加以消除。 • 过烧 加热温度过高（过热之后），导致晶界严重氧化，甚至局部熔化
的现象。 产生该缺陷后，性能极脆，并不能挽救，只能报废。 • 停止锻造的温度称为终锻温度，指金属热变形允许的最低温度。终锻温
• 纤维组织的稳定性很高，不能用热处理或其它方法加以消除，只 有经过锻压使金属变形，才能改变其方向和形状。
合理利用纤维组织
• 1、应使零件在工作中所受的最大正应力方向与纤维方 向重合，2、最大切应力方向与纤维方向垂直，3、并 使纤维分布与零件的轮廓相符合，尽量不被切断。
第二章 常用金属的锻造性能
• 3．温变形 • 金属在回复温度和再结晶温度之间的变形，称为温变形。兼有冷
变形、热变形的综合特点。
四、金属锻件的特点
• 1、金属更加致密。 • 2、获得细化的再结晶组织。因此，金属的力学性能得到很大提高
。 • 3、形成纤维组织，或称流线。 • 纤维组织 金属晶界上的夹杂物随晶粒沿变形最大方向被拉长得
度过低，金属的加工硬化严重，变形抗力急剧增加，使加工难于进行。
碳钢的锻造温 度范围
2）变形速度
§1-3 塑性变形后金属的组织和性能
• 一、加工硬化 • 金属在室温下进行塑性变形时，随着变形程度的增加，强度
和硬度不断提高，塑性和冲击韧性不断降低，这种现象称为 加工硬化。 • 加工硬化的金属内部组织变化特点。 • 1、各晶粒沿变形最大的方向伸长， • 2、位错密度增加，晶格严重扭曲，产生内应力； • 3、滑移面和晶粒间产生碎晶。
• 再结晶消除了全部加工硬化，使金属的强度和硬度明显下降， 塑性和韧性显著提高。
• 一般纯金属的再结晶温度为：
•
T再结晶≈0.4T熔点（K）
• 消除金属加工硬化的热处理方法叫再结晶退火。
• 再结晶的特点
• 1、只有产生加工硬化的金属才能产生再结晶。
• 2、不同于同素异构转变，不发生晶体结构变化。
• 3、可以细化晶粒。但过份地延长加热时间，则晶粒还会不断长 大，使金属力学性能下降。
到的组织。
纤维组织的特点
• 变形程度越大，纤维组织越明显。
• 常用锻造比Y表示变形程度。坯料拔长时的锻造比为：
•
Y=F0/F
• 式中F0为坯料拔长前的横截面积；F为坯料拔长后的横截面积。
• 纤维组织使金属在性能上具有方向性。
• 纵向（平行于纤维方向）上的塑性、韧性提高，
• 横向（垂直于纤维方向）上的塑性、韧性则降低。
质量分数的增加而变差。 • 组织结构 固溶体（如奥氏体）的可锻性好，而化合物（如渗碳体）差
。金属在单相状态下的可锻性比在多相状态下的好。 • 细晶粒金属的塑性较粗晶粒的好，可锻性较好。（但变形抗力较大）
二、影响可锻性的因素
• 2．压力加工条件
• 1）变形温度 随着温度的升高，钢的强度下降，塑性上升，即钢的可锻 性变好。因此，压力加工都力争在高温下进行，即采用热变形。
二、回复和再结晶
三、冷变形、热变形和温变形
• 1．冷变形 金属在回复温度以下的变形称为冷变形，具有加工硬 化组织。 冷变形特点
• 冷变形可以使工件获得较高的精度和表面质量。冷变形也是强化 金属的一种重要手段。但变形抗力大。
• 2．热变形 金属在再结晶温度以上的变形称为热变形，具有再结 晶组织。
• 热变形特点 金属在热变形过程中，也产生加工硬化，但随时被 再结晶所消除。热变形时，金属的变形抗力小，塑性好。工件的 表面质量低于冷变形。
§2-1 金属的锻造性能及其影响因素
一、可锻性概念 • 金属的锻造性能，是指金属材料在压力加工时获得优质产品难易程度的
工艺性能。 • 衡量指标：金属的塑性和变形抗力。塑性越高，变形抗力越小，则金属
的可锻性越好。 • 二、影响可锻性的因素 • 1．金属的本质 • 化学成分 纯金属的可锻性比合金好。而钢的可锻性随碳和合金元素的
二、回复和再结晶
• 1．回复
• T回复=（0.25～0.3）T熔点（K） 式中T回复为金属回复的绝对温度； • T熔点为金属熔化的绝对温度。
• 回复使晶格扭曲被消除，内应力明显降低，但力学性能变化不 大，部分地消除了加工硬化。
2．再结晶
• 再结晶 以某些碎晶或杂质为晶核，成长为新的等轴细晶粒的 过程称为再结晶。
第一章 金属的塑性成形工艺基础
§1-1 金属塑性变形的实质
一、单晶体的塑性变形 单晶体塑性变形的主要方式是滑移。 滑移是在切应力作用下，晶体的一部分原子相对另一部分原子 ，沿着一定的晶面（滑移面）和一定的方向（滑移方向）产生 的移动。
§1-1 金属塑性变形的实质
• 实际晶体的滑移不象理想晶体那样，而是 通过位错运动实现的。
第三篇 金属压力加工
2、挤压： 挤压是利用压力 ，将金属坯料从挤压模的模孔 中挤出而成形的压力加工方法 。①正挤压；②反挤压；③复 合挤压。
第三篇 金属压力Hale Waihona Puke Baidu工
3、拉拔 拉拔是利用拉力，将金 属坯料拉过拉拔模的模孔而成形 的压力加工方法。常需经多次拉 拔，依次通过形状和尺寸逐渐变 化的模孔，才能得到所需截面的 产品。
第三篇 金属压力加工
4、自由锻 自由锻是利用冲击力或压力，使放在上下砧之间的金属坯 料变形，从而得到所需锻件的压力加工方法。 5、模锻 模锻是利用冲击力或压力，使放在锻模模膛内的金属坯料变 形，最后充满模膛而成形的压力加工方法。 6、板料冲压 板料冲压是利用压力，使放在冲模间的金属板料产生分 离或变形的压力加工方法。
第三篇 金属压力加工
• 金属压力加工是利用外力， 使金属坯料产生塑性变形， 从而获得具有一定形状、尺 寸和力学性能的原材料、毛 坯或零件的加工方法。
• 压力加工方法分类 • 1、轧制 轧制是借助于
摩擦力和压力使金属坯料通 过两个旋转的轧辊间的空隙 而变形的压力加工方法。 • 轧制主要用于生产各种规格 的钢板、型钢和钢管等钢材 。
• 锻造温度范围 • 开始锻造的温度称为始锻温度，指金属在锻造前加热允许的最高温度。
始锻温度过高必将产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷。 • 过热 加热温度过高，导致晶粒急剧长大的现象。该缺陷可以通过重新
的热处理加以消除。 • 过烧 加热温度过高（过热之后），导致晶界严重氧化，甚至局部熔化
的现象。 产生该缺陷后，性能极脆，并不能挽救，只能报废。 • 停止锻造的温度称为终锻温度，指金属热变形允许的最低温度。终锻温
• 纤维组织的稳定性很高，不能用热处理或其它方法加以消除，只 有经过锻压使金属变形，才能改变其方向和形状。
合理利用纤维组织
• 1、应使零件在工作中所受的最大正应力方向与纤维方 向重合，2、最大切应力方向与纤维方向垂直，3、并 使纤维分布与零件的轮廓相符合，尽量不被切断。
第二章 常用金属的锻造性能
• 3．温变形 • 金属在回复温度和再结晶温度之间的变形，称为温变形。兼有冷
变形、热变形的综合特点。
四、金属锻件的特点
• 1、金属更加致密。 • 2、获得细化的再结晶组织。因此，金属的力学性能得到很大提高
。 • 3、形成纤维组织，或称流线。 • 纤维组织 金属晶界上的夹杂物随晶粒沿变形最大方向被拉长得
度过低，金属的加工硬化严重，变形抗力急剧增加，使加工难于进行。
碳钢的锻造温 度范围
2）变形速度