5锻造成形

●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，该面称为滑移面。
●位错运动引起塑性变形 近代物理学证明，晶体不是在滑移面上，原子并不是整体 的刚性运动而是以位错引起金属塑性变形。 位错：沿滑移面旧原子对破坏，新原子对形成，图3-2
● 多晶体的塑性变形（晶内和晶间变形） 晶内变形：外力作用下，某一晶粒的塑性变形。 晶间变形：晶粒之间的相互位移或转动。 在外力作用下，有的晶粒处于利于塑性变形位置， 则首先塑性变形。有的处于不利于塑性变形的位置， 则暂时不变形。晶粒间会移动、转动，这种利与不利 位置在变化，塑性变形不断进行。图3-3
锻造方法
一、自由锻 ＊ 自由锻是利用冲击力或压力使金属在上、下两个
抵铁之间变形。从而获得所需形状及尺寸的锻件。 在重型机械中，自由锻是生产大型锻件和特大型 锻件唯一成型的方法。 ＊ 金属沿变形方向可以自由流动，不受限制。 ＊ 自由锻设备： 锻锤
依靠冲击力使金属变形，只能锻造中小锻件。 液压机：
依靠静压力使金属变形，可加工大型锻件。其中 水压机可产生很大作用力，是重型机械厂锻 造生产的主要设备。
匀。
二、加工条件 ⒈变形温度的影响 ＊ 温度↑→原子的运动能力↑→容易滑移→塑性↑→ 变形抗力↓→可锻性改善. 过热：超过一定温度，晶粒急剧长大，锻造性能↓， 机械性能↓。已过热工件可通过锻造，控制冷却速度， 热处理，使晶粒细化。
过烧：接近材料熔化温度，晶间的低熔点物质开始熔 化，且晶界上形成氧化层。金属失去锻造性能，一 击便碎，无法挽回。
塑性变形对金属组织和性能影响
● 金属在常温下经塑性变形后，内部组织将发生变化。 ⑴ 晶粒沿最大变形的方 向伸长； ⑵ 晶格与晶粒发生扭曲，产生内应力； ⑶ 晶粒产生碎晶。 ● 冷作硬化(见图3－4) ＊ 现象：强度、硬度 上升，而塑性、韧 性下降。 ＊ 原因：滑移面附近的 粒碎晶块，晶格扭曲畸 变增大滑移阻力，使滑 移难以进行。
⒈自由锻工序 ⑴ 基本工序
镦粗：适于饼块类，盘套类 拔长：适于轴类、杆类 拔长、镦粗经常交替反复使用。 有时一头镦粗，另一头拔长。 （通孔、盲孔）冲孔，常用方法：镦粗—冲孔
镦粗—冲孔—扩孔 弯曲：工件轴线产生一定曲率。 扭转：某一部分相对于另一部分转一定角度。 错移：坯料的一部分相对于另一部分平移
再结晶后清除了全部加工硬化。
再结晶后晶格类型不变，只改变晶粒外形。
●加工硬化的利用、消除
＊利用：冷加工后使材料强度↑硬度↑。如冷拉 钢，不能热处理强化的金属材料。
＊消除：再结晶退火（P29）650—750℃
● 冷变形和热变形 ＊ 冷变形
在再结晶温度以下的变形； 冷变形后金属强度、硬度较高，低粗糙度值。但 变形程度不宜过大，否则易裂。 ＊ 热变形 再结晶温度以上变形。 变形具有强化作用，再结晶具有强化消除作用。在 热变形时无加工硬化痕迹。 金属压力加工大多属热变形，具有再结晶组织。
只有经过锻压来改变其方向、形状。
在设计和制造零件时，应使最大正应力的方 向于纤维方向重合，最大切应力的方向于纤 维方向垂直。尽量使纤维组织不被切断。
金属的可锻性
●金属的可锻性：材料经受压力加工时获得优质制品难 易程度的工艺性能。
●可锻性的衡量：塑性（断面收缩率ψ，伸长率δ）， 变形抗力。塑性好，变形抗力小则可锻性好。
任务五 锻造成形
教学内容
1.自由锻工艺 2.模锻工艺
3.板料冲压工艺
学习要求
能力要求
1.掌握金属塑性变形、 锻造方法
2.理解模锻的原理
3.自由锻、板料冲压 的工艺方法
初步具有材料 可锻性分析及 工艺设计能力
Fra Baidu bibliotek
课前案例分析
锻压
利用外力使金属产生塑性变形，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 生产方法称为金属压力加工。 压力加工的种类有： 轧制、拉拔、挤压、锻造、板料冲压
＊ 锻造温度： 始锻温度：碳钢比AE线低200C°左右 终锻温度：800C°过低难于锻造 ，若 强行锻造，将导致锻件破裂 报废。图3-8
⒉变形速度的影响 变形速度--单位时间的变形程度
＊变形速度u =dε/dt ε—变形程度
塑性↓.变形抗力↑ ＊变形速度u↑
热能↑→塑性↑，变形抗力↓
⒊应力状态影响 三向应力中，压力应力数目愈多，则塑性越好。
热加工后组织性能变化：
⒈粗大晶粒被击碎成细晶粒组织，改善了机械性能。
⒉铸态组织中的疏松、气孔经热塑变形后被压实或焊 合。
⒊晶粒被拉长，非金属杂物被击碎，沿被拉长的晶粒 界分布，形成纤维组织（流线）。
变形程度越大，纤维组织越明显。
压力加工中常用锻造比y来表示变形程度。
拔长时锻造比y拔=A0/A 镦粗时锻造比y镦=H0/H 纤维组织很稳定，不能（难以）用热处理方法来消除。
● 回复与再结晶 ＊ 回复：
冷作硬化是一种不稳定的现象，具有自发恢复到稳定 状态的倾向。室温下不易实现。当提高温度时，原子获得热
能，热运动加剧，当加热温度T回(用K氏温标) T回=（0.25—0.3）T熔
使原子回复到正常排列，消除了晶格扭曲，使加工硬化得到 部分消除。
＊ 再结晶：
当加热温度T再： T再=0.4T熔 原子获得更多热能，开始的某些碎晶或杂质为 核心构成新晶粒，因为是通过形核和晶核长大 方式进行的，故称再结晶。
错开的工序，例如曲轴。 切割：分割坯料，或去除锻件余量的工序。
●可锻性取决于：金属本质和加工条件。
一、金属的本质 ⒈化学成分的影响 纯金属的可锻性比合金好；有些元素可使
可锻性显著下降（如铬，钨，钒等）。钢的 含碳量越低，可锻性越好，
⒉金属组织的影响 ＊组织不同，可锻性有很大差异： ＊纯金属、固溶体（如奥氏体）可锻性好； 碳化物可锻性差； ＊铸态柱状组织和粗晶粒不如晶粒细小均
（见附图）
金属的塑性变形
金属塑性变形的实质
●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。
当外力停止作用后，应力消失，变形也随之消失。
●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。