热加工与压力加工
轧制理论知识点
金属压力加工：即金属塑性加工，对具有塑性的金属施加外力作用使其产生塑性变形，而不破坏其完整性，改变金属的形状、尺寸和性能获得所要求的产品的一种加工方法按温度特征分类 1.热加工：在充分再结晶温度以上的温度范围内所完成的加工过程，T=∽熔。
2.冷加工：在不产生回复和再结晶温度以下进行的加工T=熔以下。
3.温加工：介于冷热加工之间的温度进行的加工.按受力和变形方式分类：由压力的作用使金属产生变形的方式有锻造、轧制和挤压轧制轧制：金属坯料通过旋转的轧辊缝隙进行塑性变形。
轧制分成纵轧（金属在相互平行且旋转方向相反的轧辊缝隙间进行塑性变形）横轧和斜轧。
内力：物体受外力作用产生变形时，内部各部分因相对位置改变而引起的相互作用力。
分析内力用切面法。
应力（全应力）：单位面积上的内力全应力可分解成两个分量，正应力σ和剪应力τ）主变形和主变形图示：绝对主变形：压下量Dh=H-h 宽展量Db=b-B 延伸量Dl=l-L 相对主变形：相对压下量e1=(l-L)/L*100% 相对宽展量e2=(b-B)/B*100% 相对延伸量e3=(H-h)/H*100% 延伸系数m=l/L 压下系数h=H/h 宽展系数w=b/B ①物体变形后其三个真实相对主变形之代数和等于零；②当三个主变形同时存在时，则其中之一在数值上等于另外两个主变形之和，且符号相反。
③当一个主变形为0时，其余两个主变形数值相等符号相反金属塑性变形时的体积不变条件：金属塑性变形时,金属体积改变都很小，其变形前的体积V1和变形后的体积V2相等.这种关系称之为体积不变条件,用数学式表示为V1=V2 最小阻力定律认为:如果变形物体内各质点有向各个方向流动的可能,则变形物体内每个质点将沿力最小方向移动。
影响金属塑性流动和变形的因素：摩擦的影响变形区的几何因素的影响工具的形状和坯料形状的影响外端的影响变形温度的影响金属性质不均的影响基本应力：由外力作用所引起的应力叫做基本应力。
压力加工
锻造
自由锻
自由锻——利用冲击力或压力使金属胚料在两个抵铁间产生塑性变形，从而获得 利用冲击力或压力使金属胚料在两个抵铁间产生塑性变形， 自由锻 利用冲击力或压力使金属胚料在两个抵铁间产生塑性变形 所需形状和尺寸的锻件。 所需形状和尺寸的锻件。 自由锻的优点 工具简单 灵活性大， 灵活性大，生产周期短 自由锻的缺点：生产效率低，对操作者的技术要求高，劳动强度大， 自由锻的缺点：生产效率低，对操作者的技术要求高，劳动强度大，锻件精度 差， 机械加工量大等。 机械加工量大等。 自由锻的设备：空气锤、蒸汽锤、水压机等。 自由锻的设备：空气锤、蒸汽锤、水压机等。 自由锻的应用：特别适用于单件，小批量生产。 自由锻的应用：特别适用于单件，小批量生产。 自由锻的基本工序：分为基本工序、辅助工序、修整工序三部分。 自由锻的基本工序：分为基本工序、辅助工序、修整工序三部分。 锻造比：是锻造时金属变形程度的一种表示方法，常用变形前后的截面比、 锻造比：是锻造时金属变形程度的一种表示方法，常用变形前后的截面比、长度 比或高度比来表示。一般锻件锻造比取2-4；重要锻件取 比或高度比来表示。一般锻件锻造比取 ；重要锻件取4-8。 。 自由锻工艺过程：绘制锻件图；决定胚料重量和尺寸；确定变形工艺和锻造比； 自由锻工艺过程：绘制锻件图；决定胚料重量和尺寸；确定变形工艺和锻造比； 选择设备；确定锻造温度范围；确定热处理规范；填写工艺卡等。 选择设备；确定锻造温度范围；确定热处理规范；填写工艺卡等。 自由锻的工艺流程：下料——加热 加热——锻打 锻打——锻后热处理 锻后热处理——检验。 检验。 自由锻的工艺流程：下料 加热 锻打 锻后热处理 检验
模锻的概念、特点、 模锻的概念、特点、应用及分类
压力加工
冲压的概念、 冲压的概念、特点和应用
第三章 压力加工
第二节 自由锻
自由锻是利用冲击力或压力使金属在上、下两个铁 自由锻是利用冲击力或压力使金属在上、 是利用冲击力或压力使金属在上 砧间产生变形， 砧间产生变形，从而获得所需形状及尺寸的锻件的一 种加工方法。 种加工方法。
自 由 锻 优 点
自 由 锻 缺 点
一、自由锻工序
自由锻造的工序可以分为三类， 基本工序、 自由锻造的工序可以分为三类，即基本工序、辅助 工序和修正工序。 工序和修正工序。 基本工序：改变坯料形状和尺寸以获得锻件， 基本工序：改变坯料形状和尺寸以获得锻件，如镦 拔长、冲孔、芯轴扩孔、芯轴拔长、弯曲、切割、 粗、拔长、冲孔、芯轴扩孔、芯轴拔长、弯曲、切割、 错移、扭转和锻接。 错移、扭转和锻接。 辅助工序： 辅助工序：为了完成基本工序而使坯料预先产生某 一变形，如钢锭倒棱、预压钳拔和分段压痕。 一变形，如钢锭倒棱、预压钳拔和分段压痕。 修正工序：使锻件完全达到锻件图要求， 修正工序：使锻件完全达到锻件图要求，精整锻件 尺寸和形状，消除锻件平面不平、歪扭位置， 尺寸和形状，消除锻件平面不平、歪扭位置，如鼓形 滚圆、端面平整、弯曲校直。 滚圆、端面平整、弯曲校直。
第3章 压力加工
什么是金属压力加工？ 什么是金属压力加工？
借助外力的作用，使金属坯料产生 塑性变形，从而获得具有一定形状、尺 寸和性能的锻压件。
也就是：锻压 锻压
二次塑性加工
二次塑性加工
一次塑性加工
自由锻 一次/ 一次/二次塑性加工
模锻
轧制 一次塑性加工 二次塑性加工
正挤压
反挤压
拉拔
冲压
优点： 优点： 组织细化致密、力学性能提高； ⑴组织细化致密、力学性能提高； 体积不变的材料转移成形，材料利用率高; ⑵体积不变的材料转移成形，材料利用率高 生产率高，易机械化、自动化等。 ⑶生产率高，易机械化、自动化等。 可获得精度较高的零件或毛坯， ⑷可获得精度较高的零件或毛坯，可实现少无切削 加工。 加工。 缺点： 缺点： 不能加工脆性材料； ⑴不能加工脆性材料； 难以加工形状特别复杂（特别是内腔）、 ）、体积特 ⑵难以加工形状特别复杂（特别是内腔）、体积特 别大的制品； 别大的制品； 设备、模具投资费用大。 ⑶设备、模具投资费用大。
压力加工
热加工工艺基础机械制造基础-Ⅱ
第二篇压力加工
机电工程学院
金工学部
第二篇压力加工
压力加工的定义
压力加工的概述
压力加工的特点
压力加工的方法及种类
一.压力加工的定义
在外力作用下, 使金属产生塑性变形, 从而获得具有一定形状、尺寸和性能要求的原材料、毛坯或零件的加工方法称为金属压力加工。
二.压力加工的概述
1. 压力加工–俗称“打铁”。
2. 压力加工的技术在我国至少有三千年的历史。
3. 压力加工的生产能力、产品的重量和质量等指标, 能反映一个国家的工业制造水平。
三.压力加工的特点
1.金属材料经过压力加工后, 其组织、性能得到改善和提高。
压合铸造缺陷, 使组织致密、均匀。
经过再结晶, 可得到等轴细晶粒。
形成纤维组织, 使金属材料的机械性能出现各向异性。
三.压力加工的特点
2. 材料消耗少、生产率高。
工件的尺寸和形状与零件相近,可以做到少切削或无切削, 节约金属, 缩短生产时间。
3. 可获得精度和表面质量较高的工件。
四.压力加工的方法及种类 轧制
挤压
拉拨
自由锻
模锻
板料冲压
1. 轧制
1.轧制产品
2.挤压
正挤压反挤压
2. 挤压产品
3.拉拨
3.拉拨产品
4.自由锻
5.模锻
6.板料冲压
7.超塑成型
五.本篇学习内容 金属的塑性变形
金属的加热和锻件冷却 自由锻
模锻
板料冲压
其他压力加工工艺。
(完整版)金属工艺学(压力加工)
锻造齿轮毛坯，应对棒料镦粗加工，使其纤维呈放射状，有利于齿轮的受力。 曲轴毛坯的锻造，应采用拔长后弯曲工序，使纤维组织沿曲轴轮廓分布，这样曲轴 工作时不易断裂。
第三节 金属的可锻性
金属的可锻性是衡量材料在经受压力加工时获得优质制品难 易程度的工艺性能。
转体锻件。
第二节 锻造工艺规程的制订
一、绘制锻件图
锻件图是以零件图为基础，结 合锻造工艺特点绘制而成。
1.敷料、余量及公差
敷料:为了简化零件的形状和 结构、便于锻造而增加的 部分金属。
加工余量：在零件的加工表面 上，为切削加工而增加的 尺寸。
锻件公差:是锻件名义尺寸允 许的变动量。金工动画\锻 件图.exe
二、常用的压力加工方法：
a）轧制 b）挤压 c）拉拔 d）自由锻 e）板料冲压 f）模锻
金工动画\压力加工\视 频\挤压.avi
金工动画\压力加工\视频\镦粗.avi
三、压力加工的特点 （1）改善金属的组织、提高力学性能。 （2）材料的利用率高。 （3）较高的生产率。 （4）毛坯或零件的精度较高。 钢和非铁金属可以在冷态或热态下压力 加工。可用作承受冲击或交变应力的重要零 件，但不能加工脆性材料（如铸铁）。
可锻性常用塑性和变形抗力来衡量。金属的可锻性取决于金属 的本质和加工条件。
一、 金属的本质
1.化学成分的影响 纯金属的可锻性比合金好；碳钢的含碳量越低，可锻性
越好。 2.金属组织的影响
纯金属及单相固溶体比金属化合物的可锻性好;细小的 晶粒粗晶粒 好；面心立方晶格比体心立方晶格好 。
二、加工条件
1.变形温度的影响 热变形可锻性提高.但温度过高将发生过热、过烧、脱
常用机械加工设备的基础知识
3、台式钻床：
3.1.台式钻床简称台钻，是指可安放在作业台上，主轴竖直布置的小型钻床。台式钻床钻孔直
径一般在13mm以下，一般不超过25mm。其主轴变速一般通过改变三角带在塔型带轮上的位
置来实现，主轴进给靠手动操作。
3.2.台式钻床主要用于小型零件钻孔、扩孔、
铰孔、攻螺纹、刮平面等工作。
常用机械加工设备的基础知识
5、加工中心：
公司生产车间的加工中心设备大 多是立式、单柱式、四轴三联动 5加.3工.直中线运心动、坐标。的定位精度为0.04，重复定位精
度为0.025mm，铣圆精度0.035mm
机床的定位精度 是指所测机床运 动部件在数控系 统控制下运动时 所能达到的位置 精度，即实际位 置与标准位置之 间的差距；重复 定位精度是指在
分为立式加工中心和卧式加工中心， 加工中心的主轴在空间处于垂直状态 的称为立式加工中心，主轴在空间处 于水平状态的称为卧式加工中心。主 轴可作垂直和水平转换的，称为立卧 式加工中心或五面加工中心，也称复 合加工中心。按加工中心立柱的数量 分；有单柱式和双柱式(龙门式)。
按加工中心运动坐标数和同时控制的 坐标数分：有三轴二联动、三轴三联 动、四轴三联动、五轴四联动、六轴 五联动等。三轴、四轴是指加工中心 具有的运动坐标数，联动是指控制系 统可以同时控制运动的坐标数，从而 实现刀具相对工件的位置和速度控制。
6.2.等磨。床通的过分磨类削：加工，使工件的形状及表面的精度、光
洁度达到预期的要求；同时，它还可平以面磨进床行的工切件断一般加是工夹紧。在
1、平面磨 床2、外圆
卧轴、立轴工作台或靠电磁吸力固定在电 距台、圆台磁边工或作端台面上磨， 削然 工后 件用 平砂 面轮 的的 磨周 床
金属工艺学(热)压力加工--第三篇
• 4. 胎模锻 • 是在自由锻设备上使用 胎膜生产模锻件的工艺 方法。 • 胎膜种类：扣模、筒模 和合模
第二节 锻造工艺规程的制订
• • • • 一、绘制锻件图 考虑内容： 1 敷料、余量和公差 为了简化零件的形状和结构，便于锻造而增加的一部分金属， 称为敷料。 • 在零件的加工表面上为切削加工而增加的尺寸，称为余量。 • 锻件公差是锻件名义 • 尺寸的允许变动量。
• 3 模锻斜度 • 模锻件上平行于锤击 的表面必须具有斜度， 以便从模膛中取出锻 件。
4 模锻圆角半径 在模锻件上所有两平 面的交角均须做成圆 角。
第二节 锻造工艺规程的制订
• 5 冲孔连皮 • 模锻无法锻出通孔， 需在孔中留出冲孔连 皮，其厚度依孔径而 定。 • 齿轮坯的模锻锻件图
第二节 锻造工艺规程的制订
金属工艺学（热）
锻压部分
金属塑性加工
• 利用金属在外力作用下所产生的塑性变形， 来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的 原材料、毛坯或零件的生产方法，称为金 属塑性加工。 • 分为五种： • 轧制、挤压、拉拔、锻造和冲压
一、轧制
• 轧制是借助于旋转的轧辊与金属接触摩擦，将金 属咬入轧辊缝隙间，再在轧辊的压力作用下，使 金属在长、高、宽三个方向上完成塑性变形过程。 • 轧制的方式大致分为三种：即纵轧、斜轧和横轧。 • （1）纵轧 即金属在相互平行且旋转方向相反 的轧辊缝隙间进行塑性变形，而金属的行进方向 与轧辊轴线垂直。结果使金属厚度减小，而长度、 宽度增大。 • 生产型钢、板带材、箔材
• 模膛 • （1）模锻模膛 • 1）终锻模膛 使坯料最后变形到锻件所要求的形状 和尺寸，形状与锻件形状相同。 • 特点：尺寸放大一个收缩量；有飞边槽 • 2）预锻模膛 作用是使坯料变形到接近于锻件的形 状和尺寸，这样再进行终锻时，金属易于充满终锻 模膛。 • 二者区别：预锻模膛圆角和斜度较大，没有飞边槽。
第三章 材料的力学行为习题参考答案
第三章材料的力学行为习题参考答案一、解释下列名词1、加工硬化2、回复3、再结晶4、热加工5、冷加工答：1、加工硬化：随着塑性变形的增加，金属的强度、硬度迅速增加；塑性、韧性迅速下降的现象。
2、回复：加热温度较低时，变形金属中的一些点缺陷和位错，在某些晶内发生迁移变化的过程。
3、再结晶：被加热到较高的温度时，原子也具有较大的活动能力，使晶粒的外形开始变化。
从破碎拉长的晶粒变成新的等轴晶粒。
和变形前的晶粒形状相似，晶格类型相同，把这一阶段称为“再结晶”。
4、热加工：将金属加热到再结晶温度以上一定温度进行压力加工。
5、冷加工：在再结晶温度以下进行的压力加工。
二、填空题1、塑性变形的方式主要有滑移和孪生，而大多数情况下是滑移。
2、滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面及晶向发生。
3、在体心立方晶格中, 原子密度最大的晶面是{110}，有 6 个，原子密度最大的晶向是<111>，有2个；在面心立方晶格中, 原子密度最大的晶面是{111}，有 4 个，原子密度最大的晶向是<111>，有3个。
两者比较，具有面心立方晶格的金属塑性较好，其原因是滑移系和滑移方向多。
4、多晶体金属的塑性变形由于受到晶界和晶粒位向的影响，与单晶体金属相比，塑性变形抗力增大。
5、金属在塑性变形时,随变形量的增加，变形抗力迅速增大，即强度、硬度升高，塑性、韧性下降，产生所谓加工硬化现象。
这种现象可通过再结晶加以消除。
6、变形金属在加热时，会发生回复、再结晶和晶粒长大三个阶段的变化。
7、冷绕成形的钢质弹簧，成形后应进行回复退火，温度约为250～300℃。
8、回复退火也称去应力退火。
9、冷拉拔钢丝, 如变形量大, 拉拔工序间应穿插再结晶退火，目的是消除加工硬化。
10、热加工与冷加工的划分应以再结晶温度为界线。
在再结晶温度以下的塑性变形称为冷加工；在再结晶温度以上的塑性变形称为热加工。
三、简答题1、产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？答：⑴随着变形的增加，晶粒逐渐被拉长，直至破碎，这样使各晶粒都破碎成细碎的亚晶粒，变形愈大，晶粒破碎的程度愈大，这样使位错密度显著增加；同时细碎的亚晶粒也随着晶粒的拉长而被拉长。
机械制造基础课件—第三章压力加工
4
3.1.2 塑性变形对组织和性能的影响
金属在常温下经过塑性变形后，内部组织和性能将发生变化： ①晶粒沿变形方向伸长，性能趋于各向异性； ②晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化 ； ③产生内应力 。
金属发生冷塑性变形时，随着 变形量的增加，强度和硬度提 高，塑性和韧性下降的现象称为 加工硬化，又称冷变形强化。
拔长时的锻造比为:Y拔＝ A0/A =L/L0 镦粗时的锻造比为:Y镦＝ A/A0 =H0/H
纤维组织的稳定性很高，不能用热处理的方法消除，只有经过压力 加工使金属变形，才能改变其方向和形状。
为了获得具有最好力学性能的零件，在设计和制造零件时，都应使 零件在工作中产生的最大正应力方向与纤维方向重合，最大切应力方向 与纤维方向垂直。并使纤维沿零件轮廓分布而不被切断。
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3．避免加强筋、凸台、工字形截面或空间曲线形表面 4．合理采用组合结构
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3.3 模锻
模锻是在高强度金属锻模上预先制出与锻件形状一致的 模膛，使坯料在模膛内受压变形，由于模膛对金属坯料流动的 限制，因而锻造终了时能得到和模膛形状相符的锻件。
与自由锻相比，模锻的优点是：操作简便，生产率高；可 以锻造形状较复杂的锻件；锻件的尺寸精确、表面较光洁，因 而机械加工余量小，材料利用率高，成本较低；而且可使锻件 的金属纤维组织分布更加合理，进一步提高了零件的使用寿 命。
1）长轴类模锻件 常用的工步 有拔长、滚压、弯曲、预锻和终锻 等。
2）盘类模锻件 常用镦粗、终 锻等工序。 （4）确定修整工序
包括切边、冲孔、热处理、清 理、校正等。
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3. 模锻件的结构工艺性
热加工及压力加工
1－凸模
2－凹模
3板料
（5）拉深 拉深是将板料成形为开口中空零件的工 序。 （6）翻边 翻边是在带孔的坯料上用扩大孔的方法 获得凸缘的工序。
1-工件
2－半成品
3－冲头
4－凹模
5－成品
内孔翻边
6.2.6轧制
轧制是压力加工的一种。它是生产型材、 板材、管材的主要方法。广泛的应用于钢材 的生产，如轧制各种型钢、钢板、无缝钢管、 钢球、套圈等。轧制一般采用热轧，即坯料 在加热的状态下进行塑性变形。
第六章 热加工及压力加工
知识目标：掌握铸造，锻造，焊接的基本方法 和应用，板料冲压的基本工序。 重 点：铸造、锻造、焊接的基本方法和应 用。 难 点：板料冲压的基本工序及在汽车中的 应用。
6.1铸造基础
铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔 融金属浇入铸型型腔中，凝固后获得一定形 状和性能铸件的成型方法。
800
770 800～850 800～850 825～850 850 900～950 650～700
铝合金
钛合金
450～480
950～970
380
800～850
6.2.2自由锻
1. 自由锻工艺概述
自由锻是用冲击力或压力使金 属材料在上下两个砧块(抵铁)之 间产生塑性变形，以获得所需形 状和尺寸的锻件的工艺方法。金 属在上、下两砧块间自由变形， 所以称为自由锻。自由锻分为手 工锻造和机器锻造。
2. 自由锻的基本工序
自由锻的基本工序包括墩 粗、延伸、冲孔、弯曲、切割、 错移、扭转、锻接等八类。
锻压设备
（1）镦粗 镦粗是使毛坯高度减小、而横截面增大的锻造 工艺方法。
（2）拔长
拔长也称为延伸，是使毛坯的横断 面减小，而长度增大的锻造工艺方法 。
机械加工的概念
机械加工的概念
机械加工是一种通过使用机械设备对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。
这个过程可以包括切削加工和压力加工等多种方式。
切削加工是指在切削工具的作用下，工件材料被去除的过程，主要用于加工金属和非金属材料。
压力加工则是通过施加压力，使工件发生塑性变形，从而改变其形状和尺寸。
此外，根据被加工的工件处于的温度状态，机械加工可以分为冷加工和热加工。
冷加工一般在常温下进行，不会引起工件的化学或物相变化；而热加工则是在高于或低于常温的状态下进行，会引起工件的化学或物相变化。
常见的热加工工艺有热处理、煅造、铸造和焊接等，而冷加工工艺则包括激光切割、重型加工、金属粘结、金属拉拔、等离子切割、精密焊接、辊轧成型、金属板材弯曲成型、模锻、水喷射切割等。
总的来说，机械加工是一个广泛的领域，其应用非常广泛，包括航空、汽车、船舶、电子等多个行业。
建筑用钢材的冶炼、分类和主要技术标准
建筑用钢材的冶炼、分类和主要技术标准钢材是以铁为主要元素，含碳量一般在2%以下，并含有其他元素的材料。
建筑钢材是指建筑工程中使用的各种钢材，包括钢结构用各种型材（如圆钢、角钢、工字钢、钢管）、板材，以及混凝土结构用钢筋、钢丝、钢绞线。
钢材是在严格的技术条件下生产的材料，它有如下的优点：材质均匀，性能可靠，强度高，具有一定的塑性和韧性，具有承受冲击和振动荷载的能力，可焊接、铆接或螺栓连接，便于装配；其缺点是：易锈蚀，维护费用大。
钢材的这些特性决定了它是经济建设部门所需要的重要材料之一。
建筑上由各种型钢组成的钢结构安全性大，自重较轻，适用于大跨度和高层结构。
但由于各部门都需要大量的钢材，因此钢结构的大量应用在一定程度上受到了限制。
而混凝土结构尽管存在着自重大等缺点，但用钢量大为减少，同时克服了钢材因锈蚀而维护费用高的缺点，所以钢材在混凝土结构中得到了广泛的应用。
第一节钢的冶炼钢是由生铁冶炼而成的，钢和铁都是铁碳合金，钢的含碳量在2%以下，而生铁的含碳量大于2%。
另外，钢中的杂质含量也少于生铁。
生铁中由于含有较多的碳和其他杂质，性质较脆，强度低、韧性差，也不能采用轧制、锻压等方法进行加工。
生铁有炼钢生铁和铸造生铁之分。
炼钢生铁中铁和碳元素以Fe3C化合物形式存在，其断口为银白色，质硬而强度高，又称为白口铁。
而铸造生铁中碳以石墨状态存在，断面呈灰色，也称灰口铁，质较软、强度低，可进行切削加工，用于铸造业。
钢的冶炼就是将熔融的生铁进行氧化，使碳的含量降低到规定范围，其他杂质含量也降低到允许范围之内。
根据炼钢设备所用炉种不同，炼钢方法主要可分为平炉炼钢、氧气转炉炼钢和电炉炼钢三种。
（一）平炉炼钢平炉是较早使用的炼钢炉种。
它以熔融状态或固体状生铁、铁矿石或废钢铁为原料，以煤气或重油为燃料，利用铁矿石中的氧或鼓入空气中的氧使杂质氧化。
因为平炉的冶炼时间长，便于化学成分的控制和杂质的去除，所以平炉钢的质量稳定而且比较好，但由于炼制周期长、成本较高，此法逐渐被氧气转炉法取代。
压力加工知识培训资料
一、什么叫压力加工？1、定义：利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状，尺寸和力学性能的原材料，毛坯或零件的生产方法，称为压力加工。
2、材料要求：塑性好（碳钢，合金钢，有色金属）二、压力加工的基本生产方式1、轧制2、挤压3、拉拔4、自由锻5、模锻6、板料冲压三、金属塑性变形1 金属塑性变形实质：1）弹性变形：在外力作用下，材料内部产生应力，应力迫使原子离开原来的平衡位置，改变了原子间的距离，使金属发生变形，并引起原子位能的增高，但原子有返回低位能的倾向。
当外作用力停止以后，应力消失，变形也随之消失。
2）塑性变形：内应力超过金属的屈服点后，外力停止作用后，金属的变形并不完全消失（弹塑性共存）。
3）滑移面：在切向应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分，沿着一定的晶面产生相对滑移，该面称之为滑移面。
2 塑性变形后金属的组织和性能1）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。
2）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。
四、冷变形金属的回复、再结晶塑性变形后的金属发生组织改变、产生了大量晶体缺陷，同时，变形金属中还储存了相当数量的弹性畸变能，因此冷加工金属的组织和性能处于亚稳定状态。
室温下，原子扩散能力低，这种亚稳状态可一直维持下去。
储能是促使冷变形金属发生变化的驱动力。
观察冷变形金属加热时的变化，从储能释放及组织结构和性能的变化来分析，可分为回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。
1 回复：所谓回复是指冷变形金属加热时，在新的无畸变晶粒出现之前，所产生的亚结构与性能变化的过程。
1）回复动力学特点：（1）回复过程没有孕育期；（2）在一定温度下，初期的回复速率很大，以后逐渐变慢，直到最后回复速率为零：（3）每一温度的回复程度都有一极限值，退火温度愈高，这个极限值也愈高，而达到此极限值所需时间则愈短；（4）回复不能使金属性能恢复到冷变形前的水平。
第13章 压力加工
第三节 模 锻
模膛可分为单 膛及多膛。
弯曲连杆 锻造过程
第三节 模 锻
2、制订模锻工艺规程 ⑴ 制订模锻锻件图
a、分模面
分模面是指上下锻模在模锻件上的分界面。它在锻 件上的位置是否合适，关系到锻件成形、锻件出 模、材料利用率及锻模加工等一系列问题。 • 选定分模面的原则：
第三节 模 锻
应保证模锻件能从模膛中取出来。
• 敷料
• 余量
• 锻件公差
第二节 自由锻
2、坯料重量和尺寸的确定 • 坯料重量可按下式计算：
GP GD GS GT
GP ——坯料重量 GD ——锻件重量 GS ——加热中坯料表面因氧化而烧损的重量 GT ——锻造中被冲掉或被切掉部分的重量
• 坯料尺寸按坯料的重量、截面形状及尺寸确定锻 件截面及尺寸。
第二节 自由锻
三、高合金钢锻造特点
合金元素含量很高，内部组织复杂、缺陷多、塑性差、锻造 时难度较大。
1、备料——不允许存在表面裂纹等缺陷 + 锻前退火
2、加热 温度 3、锻造特点 低温装炉，缓慢升温
锻造温度范围窄，一般只有100～200℃
控制变形量 增大锻造比 变形要均匀 避免出现拉应力
4、锻后冷却——缓冷（即炉冷，灰坑或沙坑中冷）
2、最小阻力定律——可事先判定锻造时金属截面的变化
变形首先向阻力最小的方向流动。
摩擦力 摩擦力 圆形截面 方形截面 长方形截面
不同截面金属的流动情况
金属镦粗变形
第二节 自由锻
定义：利用冲击力或压力，使金属在上、下砧铁之间，产 生塑性变形而获得所需形状、尺寸及内部质量锻件的方法。 分类：手工锻造和机器锻造。 手工锻造：适用于单件、要求不高的小型锻件； 机器锻造：适用于小批量生产、大型锻件。是自由锻的 主要方法。 特点：1）工具简单，通用性好； 2）操作灵活适应广泛； 3）制造大型锻件唯一方法。 工序：基本工序、辅助工序和修整工序。
工程材料及成型技术基础第3章 金属的塑性变形
吊钩内部的纤 维组织 （左：合理； 右：不合理， 应使纤维流线 方向与零件工 作时所受的最 大拉应力的方 向一致）
43
3）热加工常会使复相合金中的各个相沿着加工变形 方向交替地呈带状分布，称为带状组织。 带状组织会使金属材料的力学性能产生方向性，特 别是横向塑性和韧性明显降低。一般带状组织可以通过 正火来消除。
滑移面 +
滑移方向
=
滑移系
原子排列 密度最大的 晶面
滑移面和 该面上的一 个滑移方向
三种典型金属晶格的滑移系
晶格 滑移面 {110}
体心立方晶格 {111} {110}
面心立方晶格
密排六方晶格
{111}
滑移 方向
滑移系
6个滑移面
×
2个滑移方向
=
12个滑移系
BCC
4个滑移面
×
3个滑移方向
=
12个滑移系
35
这是因为此时的变形量较小，形 成的再结晶核心较少。当变形度 大于临界变形度后,则随着变形度 的增大晶粒逐渐细化。当变形度 和退火保温时间一定时，再结晶 退火温度越高，再结晶后的晶粒 越粗大。
36
再结晶晶粒大小随加热温 度增加而增加。
临界变形度处的再结晶 晶粒特别粗大
变形度大于临界变形 度后,随着变形度的增 大晶粒逐渐细化
41
(2) 出现纤维组织 在热加工过程中铸态金属的偏析、 夹杂物、第二相、晶界等逐渐沿变 形方向延展，在宏观工件上勾画出 一个个线条，这种组织也称为纤维 组织。纤维组织的出现使金属呈现 各向异性，顺着纤维方向强度高， 而在垂直于纤维的方向上强度较低。 在制订热加工工艺时，要尽可能使 纤维流线方向与零件工作时所受的 最大拉应力的方向一致。
钢材的压力加工方法
钢材的压力加工方法大部分钢材加工都是通过压力加工，使被加工的钢（坯、锭等）产生塑性变形。
根据钢材加工温度不同，分为冷加工和热加工两种。
钢材的主要加工方法有：轧制将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形状），因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法，这是生产钢材最常用的生产方式，主要用来生产型材、板材、管材。
分冷轧、热轧。
锻造利用锻锤的往复冲击力或压力机的压力使坯料改变成我们所需的形状和尺寸的一种压力加工方法。
一般分为自由锻和模锻，常用作生产大型材、开坯等截面尺寸较大的材料。
拉拨是将已经轧制的金属坯料（型、管、制品等）通过模孔拉拨成截面减小长度增加的加工方法大多用作冷加工。
挤压将金属放在密闭的挤压简内，一端施加压力，使金属从规定的模孔中挤出而得到有同形状和尺寸的成品的加工方法，多用于生产有色金属材料。
钢的宏观和微观检验方法1．钢的宏观检验有肉眼或小于十倍的放大镜对钢的质量进行检验，常有的有以下几种：低倍酸侵试验在钢坯或钢材上取样，经车削加工，再经过酸的侵蚀，观察钢材在不同断面上的缺陷，如缩孔、疏松、偏析、气泡、夹杂物等。
断口试验将试样按规定采取，经热处理后，用冲击力将其折断，观察其断口情况，如检查“白点”等。
塔形试验沿轧制的纵向取一定长度的试棒，然后车成粗、细不同的三种直径试样，检查不同截面上是否有发纹（细裂纹缺陷）。
硫印检验钢锭或钢坯的常用方法：将断面刨光后，在印相纸上显影，可以明显地看出硫化物在钢中的分布情况，及钢材的低倍缺陷。
超声波探伤一种无损检验，通过超声波的传播情况观察钢内部的缺陷情况。
2．钢的微观检测在金相显微镜下进行质量检查，通常放大倍数为50-100倍，目前常用于检查钢的晶粒度、脱碳层、带状组织、网状组织等，与上述的低倍检查相对应，通常叫做高倍检验。
钢的机械性能的常用检验方法常用的检验方法有以下几种：拉力试验在拉伸试验机上，通过对试样的位伸，可以取得以下结果：屈服点（可屈服强度）在拉伸机的位力下，试样被位长，在开始时试样的伸长和拉力成正比，当拉力取消后试样仍收缩到原来尺寸，试样的这种变形叫做弹性变形。
铝镁合金加工工艺
铝镁合金加工工艺
铝镁合金加工工艺
铝镁合金是一种重要的加工材料，具有较高的强度、可塑性和耐蚀性，在航空、汽车、电子等领域广泛应用。
铝镁合金加工工艺是实现铝镁
合金高效加工和优良性能的关键，下面简要介绍几种常见的铝镁合金
加工工艺。
1. 热加工
热加工是铝镁合金加工的常见方法之一，包括锻造、轧制和挤压等。
锻造是通过将坯料经过预热和成形处理而获得所需形状和尺寸的加工
方法。
轧制是指将坯料经过多次轧制变形，最终获得所需的板材、带
材和型材等。
挤压是将坯料通过模具而成为所需截面形状与尺寸的加
工方式。
这些热加工的方法可以提高铝镁合金的力学性能和综合性能。
2. 冷加工
冷加工是通过对铝镁合金进行冷加工，使其产生塑性变形，并在其中
加入适当的热处理工艺，来达到所需的性能要求。
冷加工包括铣削、
拉伸、剪切和压力加工等方式。
冷加工不仅可以提高铝镁合金的机械
性能和表面质量，还能改善其结构、提高其延展性和疲劳寿命。
3. 焊接加工
铝镁合金的焊接加工是通过加入适当的气氛或涂剂，加强焊接接头的
耐蚀性和耐久性。
焊接加工分为氩弧焊接、激光焊接、点焊接和电阻
焊接等方式。
焊接加工不仅可以提高铝镁合金的结构强度，还能改善
其表面质量和工艺性能。
总之，铝镁合金加工工艺是决定铝镁合金加工质量和性能的关键，通
过选择合适的加工方法和工艺，可以提高铝镁合金的机械性能、表面
质量和工艺性能，从而实现铝镁合金加工的高效、优质和经济的生产。
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4 合箱
将上、下砂型和砂芯等装配在一起的操作过程，称为合 箱。
5 熔炼、浇注、落砂、清理
1）熔炼 金属熔炼质量的好坏直接影响铸件的力学性能和
物理性能。
2）浇注 将金属熔液盛入浇包(装液态金属的工具)内，再浇入铸
型中去的工艺过程称浇注。 3）落砂
落砂是指从铸型中取出完全凝固并经充分冷却的铸件的 过程。 4）清理
分为手工造型和机器造型两大类。
（1）手工造型 用手工方法制作砂型的过程，称为手工造型常见的
手工造型方法有整模造型、分模造型、挖砂造型、假箱造 型、活块造型和刮板造型等。
1）整模造型 整模造型的模型是整体，分型面为平 面，型腔全部在一个砂箱内。
2）分模造型 分模造型是将模样沿最大截面处分成两半， 型腔位于上、下两个砂箱内，造型简单省工。
造工艺方法。 （5）切割
切割是将毛坯分割成几部分或切除 余料的锻造工艺方法。 （6）错移
4. 热压力加工对金属组织和性能的影响
（1）改善钢锭的组织和性能 （2）形成纤维组织
5. 锻造温度
始锻温度，就是开始对坯件施加压力时的最高温 度。终锻温度，就是停止锻造的温度。其选择原则是 在不出现过热和过烧的前提下，尽量提高始锻温度。
常用金属材料的锻造温度
4.2.2 自由锻
1. 自由锻工艺概述 自由锻是用冲击力或压力使金属材 料在上下两个砧块(抵铁)之间产生塑 性变形，以获得所需形状和尺寸的锻 件的工艺方法。金属在上、下两砧块 间自由变形，所以称为自由锻。自由 锻分为手工锻造和机器锻造。 2. 自由锻的基本工序
4.1.1砂型铸造的生产过程
砂型铸造是指用型砂紧实成型的铸造方法。其生产过程 主要由配砂、造型、制芯、合箱、熔炼、浇注和清理等组成。
砂型铸造工艺过程
1 造型
1）造型材料 制造铸型用的材料称为造型材料，主要包括型砂和芯
砂。型砂和芯砂由原砂（SiO2）、粘结剂（粘土）以及 附加物（煤粉、木屑等）、旧砂和水按一定的比例混合 配制而成。 2）造型方法
用易熔材料制成易熔模型，在模样上涂以耐火材料，干 燥、硬化后，再经加热、高温焙烧即可浇注的铸造方法， 称为熔模铸造。 2. 金属型铸造
金属型铸造是让液态合金在重力的作用下注入金属铸型 或的铸件的方法。
3. 压力铸造 在高压下将液态合金高速压入金属铸型，并在压力下凝
固成型的铸造方法称为压力铸造。 4. 离心铸造
缺点： （1）与铸造和焊接相比，金属压力加工设备复杂且难以生
产形状复杂的零件。其制件的尺寸精度、形状精度和表面 质量还不够高； （2）加工设备比较昂贵,制件的成本比铸件高。
4.2.1金属压力加工的基础知识
1. 金属压力加工的基本原理 金属压力加工是利用金属材料塑性变形的原理来进行的。
2. 金属材料的加工硬化和再结晶 在常温下金属经塑性变形后，组织和性能会发生变化：晶
第4章 热加工及压力加工
4.1铸造基础
铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型型腔中，凝 固后获得一定形状和性能铸件的成型方法。 铸造具有如下优点： （1）铸件可以不受尺寸大小和重量的限制。它可以生产各种形状、各种 尺寸的毛坯，特别适宜制造具有复杂内腔的零件。如内燃机气缸盖、缸 体、进排气支管、变速箱壳体、驱动桥壳体、机床车身等。 （2）对材料的适应性强。铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜 合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料。 （3）铸件成本低。
自由锻的基本工序包括墩粗、 延伸、冲孔、弯曲、切割、错移、扭 转、锻接等八类。
锻压设备
（1）镦粗 镦粗是使毛坯高度减小、而横截面增大的锻造工艺方法。
（2）拔长 拔长也称为延伸，是使毛坯的横断面减小，而长度增大
的锻造工艺方法 。
（3）冲孔 冲孔是指在毛坯上冲出透孔或不透孔的锻造工艺方法。
（4）弯曲 弯曲是将毛坯弯成所规定外形的锻
粒沿最大变形方向伸长；晶格与晶粒发生扭曲和畸变，产生内 应力；晶粒间出现碎晶。金属的机械性能随着组织的变化而变 化，变形程度增加，金属材料的强度、硬度增加，而韧性、塑 性却降低，这种现象称为加工硬化。
3. 冷加工与热加工
从金属学的角度划分冷、热加工的界限是再结晶 温度。金属在再结晶温度以下的变形称为冷变形，对应的加 工方法成为冷加工。
离心铸造是将液态合金注入高速旋转的铸型内，合金主 要在离心力作用下充型、结晶形成铸件。离心铸造要在离 心机上进行。用下，使金属坯 料产生塑性变形来获得满足形状、尺寸和机械性能 要求的零件或毛坯的加工方法。金属压力加工的主 要生产方式有自由锻造、模锻、板料冲压、扎制、 挤压和拉拔等。
3）挖砂造型 模型为整体，但分型面为曲面，造下型后， 用手工将阻碍起模的型砂挖去。
4）刮扳造型 批量小，尺寸大的回转体铸件，如皮带轮、 飞轮、齿轮和弯管，常采用刮板造型，用一个与铸件截面 形状相似的木扳(刮板)代替模型，来刮出所需铸型的型腔。
（2）机器造型 机器造型是指用机器设备来完成造型过程。
落砂后的铸件，常常不可避免地带有部分或全部砂芯。 表面粘附着大片砂粒、飞边、毛刺，同时浇口、冒口都还 存在，去除这些缺陷的过程称为清理。 5）检验 铸件清理后要进行检验。检验的内容一般有外观、形状、 尺寸、机械性能、化学成分、内部缺陷等。
4.1.2 特种铸造
与砂型铸造不同的其他铸造方法称为特种铸造。常用的 特种铸造方法有： 1. 熔模铸造
2 造芯
机器零件往往在内部有一定形状的空腔，这些空腔在浇 注时必须予以充塞填实。型芯的主要作用就是用来获得铸件 的内腔，有时也可作为铸件难以起模的局部铸型。制造型芯 的过程称为造芯。
芯盒制芯简图
3 浇注系统
金属液浇入铸型时所流经的通道称为浇注系统。通常浇 注系统由外浇口、直浇口、横浇口、内浇口组成。
金属压力加工具有以下工艺特点： 1）提高金属机械性能 压力加工能使原始铸态组织的晶粒
细化，使内部缺陷（如缩松、气孔、微小裂纹等），被压 合。组织变的致密，从而提高机械性能。 2）具有较高的机械生产率。 3）节省金属材料 有的精密压力加工能实现少或无切削加 工。 4）与铸造和焊接相比，金属压力加工设备复杂、难以生产 形状复杂的零件。