金属工艺学—3金属塑性加工.pptx
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金属塑性加工技术3-材料学基础PPT
金属塑性加工原理与技术
粗晶铝晶粒各处变形不均
22
金属塑性加工原理与技术
2．晶界的作用及晶粒大小的影响
冷变形情况下： 晶界强度高于晶内强度 晶粒越细、强度硬度越高、变形越均匀，应力集中小，塑性好 与单晶体相比，多晶体受晶界和晶体取向差别的影响， 各晶粒变形先后、大小不同，同一晶粒内变形也不均匀， 易产生残余应力
2
金属塑性加工原理与技术
§5. 1 金属的塑性
5. 1. 1 塑性的基本概念 5. 1. 2 塑性指标及其测量方法 5. 1. 3 塑性状态图及其应用
3
金属塑性加工原理与技术
5. 1. 1 塑性的基本概念
➢ 什么是塑性 塑性是金属在外力作用下产生永久变形而不破 坏其完整性的能力
➢ 塑性与柔软性的区别是什么？ 塑性反映材料产生永久变形的能力 柔软性反映材料抵抗变形的能力
19
§5. 2 金属多晶体塑性变形的主金属要塑性机加制工原理与技术
5. 2. 1 多晶体变形的特点 5. 2. 2 多晶体的塑性变形机构 5. 2. 3 合金的塑性变形 5. 2. 4 变形机构图
20
金属塑性加工原理与技术
5. 2. 1 多晶体变形的特点
1．变形不均匀
多晶体塑性变形的竹节现象
21
18
金属塑性加工原理与技术
从塑性图上获取的信息
➢ 慢速加工，温度为350~400℃时,φ值和εM都有最大值，不 论轧制或挤压，都可在此温度范围内以较慢的速度加工。
➢ 锻锤下加工，在350℃左右有突变，变形温度应选择在 400~450℃。
➢ 工件形状比较复杂，变形时易发生应力集中，应根据αK 曲线来判定。从图中可知，在相变点270℃附近突然降低， 因此，锻造或冲压时的工作温度应在250℃以下进行为佳。
金属塑性成形PPT课件
工 ③应力状态：
塑
程 三向压应力—
性、 变
学
形
院 塑性最好、变形抗
晶内变形
滑移 孪生
滑动 晶间变形
转动
多晶体塑性变形的实质：
晶粒内部发生滑移和孪生；同时晶 粒之间发生滑移和转动。
.
10
二、塑性变形后金属的组织和性能
造 • 金属塑性变形时，在改变其形状和尺寸
纸 的同时，其内部组织结构以及各种性能
工 程
均发生变化。塑性变形时的温度不同，
学 金属变形后的组织和性能也有所不同。
纸
性能(如硬度、强度、塑性等)基本不变，
工
部分地消除残余应力；后者使冷变形金属 的强度、硬度显著下降，塑性和韧性显著
程 T再 = （0.35~0.4）T熔 提高，内应力和加工硬化完全消除，金属
学
又恢复到冷变形之前的状态，再次获得良
院
好塑性。
塑性变形后金属被拉长了的晶粒重新生核、结品，变为等轴品粒，这一过程 称为再结品。即温度再增加．金属原子获得更多能量，则以碎晶和杂质为结 鼎核重新结品成新的晶粒，从而完全消除加工硬化。
性能，应根据零件的工作
条件，正确控制金属的变
形流动和流线在锻件中的
分布。
14
纤维组织具有各向异性的特点：
（1）在平行于纤维组织的方向上：材料的塑性、韧性提 高，抗拉强度增加。
（2）在垂直于纤维组织的方向上：材料的塑性、韧性下
造 降，抗剪能力提高。
纸
为了充分利用纤维组
工
织的性能．设计制造
程
零件应尽量使零件受
生加工硬化．以此来提高其强度和硬度或提高其特殊性能。
加工硬化可用于金属强化，但对压力加工不利，使金属变形
金属塑性加工ppt
DLPU
材料成形工艺
第三章 金属塑性成形
回顾
冲压工艺分类 冲裁变形过程 冲裁断面 冲裁间隙、对冲裁的影响 弯曲工艺 应力中性层、应变中性层 弯曲变形中出现的缺陷和解决办法 管材弯曲分类
DLPU
本节内容
• 3.3 板料冲压工艺 • 3.3.1 冲裁工艺 • 3.3.2 弯曲工艺 • 3.3.3 拉深工艺 • 3.3.4 胀形工艺 • 3.3.5 挤压工艺 • 3.3.6 辊轧工艺 • 3.3.7 超塑性成形
变形区璧厚的变化
DLPU
液压成形（Hydroforming）
a typical part that is being formed by hydroforming
DLPU
technique.The tube is pressurized while axially fed towards
拉深压边装置
DLPU
双动拉深
DLPU
1—顶料器 2—拉深凸模 3—压力机工作台 4—拉深垫 （弹簧、橡胶或气垫） 5—滑块 6—拉深凹模 7—压边圈 8—顶杆
拉深件毛坯尺寸的确定
基本原则： 1. 不考虑厚度的变化； 2. 体积不变 3. 以板料的中心线为准 （为了计算方便，常以边缘尺寸计算）
DLPU
DLPU
反向拉深
DLPU
本部分重点
• 拉深工艺的受力变形分析（圆筒件） • 拉深系数、拉深比（极限）的概念 • 拉深缺陷的起因及预防 • 拉深载荷的影响因素
DLPU
3.3.4 胀形工艺（Bulging drawing）
DLPU
• 胀形工艺的特点及分类 • 管材胀形
胀形工艺的特点及分类
DLPU
表。若产品的拉深系数m小于相应材料最小极限拉深系数m
材料成形工艺
第三章 金属塑性成形
回顾
冲压工艺分类 冲裁变形过程 冲裁断面 冲裁间隙、对冲裁的影响 弯曲工艺 应力中性层、应变中性层 弯曲变形中出现的缺陷和解决办法 管材弯曲分类
DLPU
本节内容
• 3.3 板料冲压工艺 • 3.3.1 冲裁工艺 • 3.3.2 弯曲工艺 • 3.3.3 拉深工艺 • 3.3.4 胀形工艺 • 3.3.5 挤压工艺 • 3.3.6 辊轧工艺 • 3.3.7 超塑性成形
变形区璧厚的变化
DLPU
液压成形（Hydroforming）
a typical part that is being formed by hydroforming
DLPU
technique.The tube is pressurized while axially fed towards
拉深压边装置
DLPU
双动拉深
DLPU
1—顶料器 2—拉深凸模 3—压力机工作台 4—拉深垫 （弹簧、橡胶或气垫） 5—滑块 6—拉深凹模 7—压边圈 8—顶杆
拉深件毛坯尺寸的确定
基本原则： 1. 不考虑厚度的变化； 2. 体积不变 3. 以板料的中心线为准 （为了计算方便，常以边缘尺寸计算）
DLPU
DLPU
反向拉深
DLPU
本部分重点
• 拉深工艺的受力变形分析（圆筒件） • 拉深系数、拉深比（极限）的概念 • 拉深缺陷的起因及预防 • 拉深载荷的影响因素
DLPU
3.3.4 胀形工艺（Bulging drawing）
DLPU
• 胀形工艺的特点及分类 • 管材胀形
胀形工艺的特点及分类
DLPU
表。若产品的拉深系数m小于相应材料最小极限拉深系数m
金属塑型加工学教学课件
挑战
• 材料选择和处理 • 设备成本和维护 • 制造过程的复杂性
金属塑型
通过金属塑型加工技术，我们可以将金属材料塑造成各种形状和尺寸的零部 件和产品，为现代制造业做出重要贡献。
金属塑型加工学教学课件 PPT
探索金属塑型加工学的奥秘。从概述开始，深入了解金属塑型加工技术、设 备和工艺流程，以及应用领域、优势和挑战。
概述
1 世界上最古老的制造技术之一
使用压力、温度和传动力对金属材料进行塑型。
2 常见金属塑型加工方法
压力加工、温度加工和传动加工技术。
3 应用广泛
涉及汽车、机械、航空航天等领域。
校验和测试
4
塑型。
检验成品的质量，确保符合要求。
金属塑型加工的应用领域
汽车制造
金属塑型在汽车制造中起着至关 重要的作用，用于车身、发动机 零部件等。
机械制造
制造机械零部件，如轴承、齿轮 和螺纹。
航空航天
用于制造飞机和航天器的关键部 件和结构。
金属塑型加工的优势和挑战
优势
• 高强度和耐用性 • 高精度和复杂形状 • 可大批量生产
压力机
用于施加压力，进行锻造、 冲压和挤压。
温度控制设备
用于加热和冷却金属，控制 其形状和特性。
传动机构
用于施加传动力，改变金属 的形状和尺寸。
金属塑型加工的工艺流程
1
设计和建模
利用CAD软件创建设计模型。
材料准备
2
选择合适的金属材料，进行作
施加压力、温度和传动力，对金属进行
金属塑型加工技术
压力加工技术
通过压力对金属施加力量，使 其改变形状和尺寸。
常见技术包括锻造、冲压和挤 压。
第三节金属的塑性加工(共37张PPT)
正火组织
l 带状组织与枝晶偏析
l 被沿加工方向拉长有 关
l 。可通过屡次正火或 扩
l 散退火消除.
〔三〕塑性变形对金属组织与性能的影响
1. 塑性变形对金属组织结构的影响
(1) 纤维组织形成 金属发生塑性变形时，外形发生变 化，其内部的晶粒也相应地被拉长或压扁。当变形量 很大时，晶粒将被拉长为纤维状。
(2) 亚结构形成
塑性变形 还使晶
粒破碎为亚晶粒。
(3)形变织构的产生 由于
晶粒的转动，当塑性变形到达
• 理论上，整体刚性滑移——滑移困难 • 实际上，位错移动——滑移容易
近代物理学证明，实际晶体内部存在大量缺陷。其中，以位错 (图3-2a)对金属塑性变形的影响最为明显。由于位错的存在，局部原 子处于不稳定状态。在比理论值低得多的切应力作用下，处于高能位 的原子很容易从一个相对平衡的位置上移动到另一个位置上(图3-2b)， 形成位错运动。位错运动的结果，就实现了整个晶体的塑性变形(图 3-2c)。
再结晶退火温度对晶粒度的影响
2、预先变形度
预先变形度的影响，实质上是变形均匀程度的影响. 当变形度很小时，晶格畸变小，缺乏以引起再结晶.
当变形到达2~10%时，只有局部晶粒变形，变形极
不均匀，再结晶晶 粒大小相差悬殊， 易互相吞并和长大,
再结晶后晶粒特别 粗大，这个变形度
称临界变形度。
预先变形度对再结晶晶粒度的影响
滑移变形的特点 ： • ⑴ 滑移只能在切应力的作用下发生。产生滑移的最小
切应力称临界切应力.
⑵ 滑移常沿晶体中原 子密度最大的晶面和晶
向发生。因原子密度最 大的晶面和晶向之间原 子间距最大，结合力最 弱，产生滑移所需切应 力最小。
金属塑性加工PPT教案
2. 任意斜面上的应力 ——描述一点应力状态的
充分条件 可以证明：只第38页要/共88已页 知受力物体
上过某一点的一组三个互相
第39页/共88页
S2
S
2 x
S
2 y
Sz2
ABC Sx OBC x OCA yx OAB zx
Sx xl yxm zxn sy xyl ym zy n sz xzl zy m zn
第18页/共88页
应变状态：压缩应变有利于塑性的发挥， 拉伸应变对塑性不利。
第19页/共88页
3. 提高金属塑性的基本途径 （1）提高材料成分和组织的均
匀性
（2）合理选择变形温度和应变 速率
（3）选择三向压缩性较强的变 形方式
挤压、开式模锻、自由锻 第20页/共88页
（4）减少变形的不均匀性
二、塑性加工过程受力分析
第16页/共88页
一、金属在塑性加工过程中的塑性行为
1. 模拟实际塑性加工过程的试 验方法： （1）偏心轧辊轧制矩形试样 （2）杯突试验
第17页/共88页
2. 影响金属塑性的因素： （1）金属的化学成分和组织 （2）变形温度 （3）应变速率 （4）变形力学条件：
应力状态：在主应力状态下， 压应力个数越多、数值越大， 金属的塑性越好。
金属塑性加工
金属塑性加工原理
第1页/共88页
一、金属塑性加工的 定义、特点、应用状况
1. 定义： 金属塑性加工是利用金属的塑性，
通过外力使金属铸锭、金属粉末或各 种金属坯料发生塑性变形，成为具有 所需形状、尺寸和性能的制品的加工 方法。
第2页/共88页
2.特点
①材料利用率高。
②生产效率高。
③产品质量高，性能好，缺陷 少。
充分条件 可以证明：只第38页要/共88已页 知受力物体
上过某一点的一组三个互相
第39页/共88页
S2
S
2 x
S
2 y
Sz2
ABC Sx OBC x OCA yx OAB zx
Sx xl yxm zxn sy xyl ym zy n sz xzl zy m zn
第18页/共88页
应变状态：压缩应变有利于塑性的发挥， 拉伸应变对塑性不利。
第19页/共88页
3. 提高金属塑性的基本途径 （1）提高材料成分和组织的均
匀性
（2）合理选择变形温度和应变 速率
（3）选择三向压缩性较强的变 形方式
挤压、开式模锻、自由锻 第20页/共88页
（4）减少变形的不均匀性
二、塑性加工过程受力分析
第16页/共88页
一、金属在塑性加工过程中的塑性行为
1. 模拟实际塑性加工过程的试 验方法： （1）偏心轧辊轧制矩形试样 （2）杯突试验
第17页/共88页
2. 影响金属塑性的因素： （1）金属的化学成分和组织 （2）变形温度 （3）应变速率 （4）变形力学条件：
应力状态：在主应力状态下， 压应力个数越多、数值越大， 金属的塑性越好。
金属塑性加工
金属塑性加工原理
第1页/共88页
一、金属塑性加工的 定义、特点、应用状况
1. 定义： 金属塑性加工是利用金属的塑性，
通过外力使金属铸锭、金属粉末或各 种金属坯料发生塑性变形，成为具有 所需形状、尺寸和性能的制品的加工 方法。
第2页/共88页
2.特点
①材料利用率高。
②生产效率高。
③产品质量高，性能好，缺陷 少。
塑性加工工艺课件.pptx
D
R O
a
A
C
B
l
b1
h1
（3）延伸系数 λ=L1/L0
（4）压下率
(h / h0 ) 100%
（5）宽展
b =b1－b0
3. 咬入条件
a
R
N T
T
N
Nx
Tx
咬入时
α φ
P
T
θ
咬入后
4 实现轧制过程的条件
• 轧制过程是否能建立，决定于轧件能否被旋转 的轧辊咬入．因此，研究分析轧辊咬入轧件的 条件，具有非常重要的实际意义．
3. 特点： ① 具有比轧制更为强烈的三向压应力状态图，
金属可以发挥其最大的塑性，获得大变形 量。可加工用轧制或锻造加工有困难甚至 无法加工的金属材料。
② 可生产断面极其复杂的，变断面的管材和 型材。
③Байду номын сангаас灵活性很大，只需更换模具，即可生产出 很多产品。
④ 产品尺寸精确，表面质量好。
⑤ 工艺流程简单，设备投资少，实现生产过程 自动化和封闭化比较容易。
特厚板60mm以上） 薄板和带材（0.2~4mm） 极薄带材和箔材（0.001~0.2mm） 技术要求： 尺寸精度、板形、表面光洁度、性能
四、管材轧制
1. 无缝钢管 （1）穿孔
（2）轧管：自动轧管机 （3）均整：带芯棒斜轧 （4）定径和减径：无芯棒连轧
2. 焊管 将管坯（钢板或带钢）弯曲成所需的钢管形 状，然后采用焊接法焊接成钢管。
水平合力 :
F x T cos p sin 当 F x 0轧件才可能被咬入, 完成轧制.
结论
T sin tg P cos f tg (咬入条件)
说明咬入角的正切等于 轧件与轧辊之间的摩擦系数
金属工艺学—3金属塑性加工
25
金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
第三节 金属的可锻性
一、可锻性
金属材料在压力加工时成形的难易程度。可锻性的优劣 是以金属的塑性和变形抗力来综合评定的。
塑性是指金属材料在外力作用下产生永久变形，而不 破坏其完整性的能力。
变形抗力是指金属对变形的抵抗力。
1 . 可锻性的衡量指标*
1）塑性： 材料的塑性越好，其可锻性越好。
②组织状态：纯金属和固溶体具有良好的可锻性。
2）加工条件（外在因素） ①变形温度： T温越高，材料的可锻性越好。
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。
常用的压力加工生产方式：
自由锻、模锻、板料冲压、轧制、挤压、拉拔
2019/11/25
15
金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
第一节 金属塑性变形的实质
1.单晶体的塑性变形
1）滑移：
单晶体承受切应力时，晶体会发生弹性变形，当切应力的 数值超过某一临界值时，晶体内的一部分相对另一部分沿一定 的晶面（称滑移面）和晶向（称滑移方向）发生相对滑动。
上砥铁
坯料 下砥铁
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金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
5．模锻
利用模具使坯料变形而获得所需锻件的锻造方法。
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金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
6．板料冲压
利用冲模对金属板料施加压力，使其产生分离或变形获得 所需零件的工艺方法。
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金属的塑性加工教学PPT
在无模具或少模具情况下，对坯料施加外力，使其产生塑性变形，获得所需形状和性能的锻件。
自由锻
在模具腔内对坯料施加压力，使其产生塑性变形，获得所需形状和性能的锻件。
模锻
通过旋转轧辊对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，获得所需形状和性能的轧制产品。
轧制
通过挤压模具对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，获得所需形状和性能的挤压产品。
高强度材料
精密成形技术如激光成形和等离子喷涂等，在金属塑性加工中得到广泛应用，提高了加工精度和表面质量。
精密成形技术
数值模拟技术用于预测金属塑性加工过程中的变形行为、流动规律和工艺参数优化，有助于提高产品质量和降低成本。
数值模拟与优化
新材料与新技术的发展
随着智能化和自动化技术的不断发展，金属塑性加工将更加高效、精确和可控，实现自动化生产线和智能制造。
采取措施确保金属各部位受热均匀，以减小变形不均匀和开裂的风险。
加热均匀性
加热与温度控制
塑性变形过程
模具设计
根据产品形状和尺寸要求设计合理的模具结构。
变形方式选择
根据金属特性和产品需求选择合适的塑性变形方式，如轧制、锻造、挤压等。
变形程度控制
在保证产品质量的前提下，合理控制变形程度，以提高生产效率和降低能耗。
总结词
拉拔技术主要用于生产各种细线、丝材等制品，如钢丝、铁丝等。在拉拔过程中，金属坯料通过模具孔逐渐被拉长和变细，同时发生塑性变形。
详细描述
根据拉拔时金属坯料温度的不同，拉拔可分为热拉拔和冷拉拔两种。
总结词
热拉拔是将金属坯料加热至高温后进行拉拔，具有加工效率高、材料利用率高等优点，但产品精度相对较低。冷拉拔则是在常温下进行拉拔，产品精度高、表面质量好，但加工难度较大。
材料成型工艺学3第三篇 金属塑性加工
金属的力学性能的变化：
变形程度增大时, 金属的强度及硬度升高, 而塑 性和韧性下降。
原因：由于滑移面上的碎晶块和附近晶格的强烈 扭曲, 增大了滑移阻力, 使继续滑移难于进行所致。
几个现象：
▲ 加工硬化
（冷变形强化）： 随变形程度增大, 强度和硬度上升而塑性下降的现象。
▲回复：使原子得以回复正常排列, 消除了晶格扭曲, 致使
纤维组织的稳定性很高, 不能用热处理方法加以消 除。只有经过锻压使金属变形, 才能改变其方向和形状。
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。并使纤维分布与 零件的轮廓相符合, 尽量 使纤维组织不被切断。
弹复：
金属塑性变形基本规律：
体积不变定律： 金属塑变后的体积与变形前的体积相等。
最小阻力定律： 塑性变形时金属各质点首先向阻力最小的方向移动。
变法 形线 功方 小向
§2 塑性变形对金属的组织和性能的影响
金属在常温下经过塑性变形后， 内部组织变化:
① 晶粒沿最大变形的方向伸长； ② 晶格与晶粒均发生扭曲；产生内应力； ③ 晶粒间产生碎晶。
变形速度↑↑→ 热效应现象↑→ 塑性 ↑ 、变形抗力↓ → 可锻性↑
3. 应力状态的影响
实践证明：
● 三个方向的应力中, 压应力的数目越多, 则金属的塑性 越好
● 拉应力的数目越多, 则金属的塑性越差 ● 同号应力状态下引起的变形抗力大于异号应力状态下的
变形抗力
第二章 锻 造
锻造：利用冲击力或压力使金属在抵铁间或锻模中 变形, 从而获得所需形状和尺寸的锻件, 这类 工艺方法称为锻造。
【材料课件】金属塑性加工原理共550页
(c )
3. 塑性加工摩擦学
塑性加工过程中接触表面间的相对运动引 起摩 擦，发生一系列物理、化学和力学变化，对金属塑性 变形应力应变分布和产品质量产生重要影响。
➢ 机械摩擦理论： 阿芒顿－库仑定律； ➢ 粘着摩擦理论：
✓ 1、F.P.鲍－D.泰伯焊合摩擦理论 ✓ 2、И.B克拉盖尔斯基理论 ➢ 磨损 ➢ 润滑
2.适用范围
钢、铝、铜、钛等及其合金。
3. 主要加工方法
(1) 轧制：金属通过旋转的轧辊受到压缩，横断面积 减小，长度增加的过程。(可实现连续轧制)纵轧、横 轧、斜轧。
举例：汽车车身板、烟箔等； 其它：多辊轧制(24辊)、孔型轧制等。
3. 主要加工方法
(2) 挤压：金属在挤压筒中受推力作用从模孔中流出 而制取各种断面金属材料的加工方法。
1、航空航天
2、武器装备
3、交通运输
4、建筑
5、家用电器
§0.2 材料加工的内涵 1.材料加工
采用一定的加工方法和技术，使材料达 到与原材料不同的状态(化学成分上完全相 同),使其具有更优良的物理性能、化学性能 和力学性能。
2.材料的可加工性
材料对加工成形和工艺所表现出来的特 性，包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、 热处理性能和切削加工性能等。
PVD(phsical vapour deposition)等
5.小结
金属材料在国民经济、国防军工建设中 占有极其重要战略地位，金属塑性加工原理 这门课程旨在讲述有关高性能材料设计、成 形制备、性能表征与评价以及应用方面的重 要专业基础知识。
§0.3 金属塑性加工 1.材料加工
金属坯料在外力作用下产生塑性变形，从而获得具有 一定几何形状，尺寸和精度，以及服役性能的材料、 毛坯或零件的加工方法。
3. 塑性加工摩擦学
塑性加工过程中接触表面间的相对运动引 起摩 擦，发生一系列物理、化学和力学变化，对金属塑性 变形应力应变分布和产品质量产生重要影响。
➢ 机械摩擦理论： 阿芒顿－库仑定律； ➢ 粘着摩擦理论：
✓ 1、F.P.鲍－D.泰伯焊合摩擦理论 ✓ 2、И.B克拉盖尔斯基理论 ➢ 磨损 ➢ 润滑
2.适用范围
钢、铝、铜、钛等及其合金。
3. 主要加工方法
(1) 轧制：金属通过旋转的轧辊受到压缩，横断面积 减小，长度增加的过程。(可实现连续轧制)纵轧、横 轧、斜轧。
举例：汽车车身板、烟箔等； 其它：多辊轧制(24辊)、孔型轧制等。
3. 主要加工方法
(2) 挤压：金属在挤压筒中受推力作用从模孔中流出 而制取各种断面金属材料的加工方法。
1、航空航天
2、武器装备
3、交通运输
4、建筑
5、家用电器
§0.2 材料加工的内涵 1.材料加工
采用一定的加工方法和技术，使材料达 到与原材料不同的状态(化学成分上完全相 同),使其具有更优良的物理性能、化学性能 和力学性能。
2.材料的可加工性
材料对加工成形和工艺所表现出来的特 性，包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、 热处理性能和切削加工性能等。
PVD(phsical vapour deposition)等
5.小结
金属材料在国民经济、国防军工建设中 占有极其重要战略地位，金属塑性加工原理 这门课程旨在讲述有关高性能材料设计、成 形制备、性能表征与评价以及应用方面的重 要专业基础知识。
§0.3 金属塑性加工 1.材料加工
金属坯料在外力作用下产生塑性变形，从而获得具有 一定几何形状，尺寸和精度，以及服役性能的材料、 毛坯或零件的加工方法。
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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。
有利：强化金属材料
不利：进一步的塑性变形带来困难
2021/2/10
19
金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
3. 回复
加工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。对具有加工硬化现象的金属加热，使原子获得热能， 当加热温度T回(用K氏温标)并使原子恢复正常排列，消除晶格 扭曲，使加工硬化现象得到部分消除。
τ
τ
2021/2/10
τ
τ
16
金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
但实际金属的滑移是靠位错的移动来实现的。
实际晶体内部存在大量缺陷。其中，以位错对金属塑性 变形的影响最为明显。由于位错的存在，部分原子处于不稳定 状态。在比理论值低得多的切应力作用下，处于高能位的原子 很容易从一个相对平衡的位置上移动到另一个位置上，形成位 错运动。位错运动的结果，就实现了整个晶体的塑性变形。
2021/2/10
17
金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
2）孪生： 晶体的一部分相对另一部分沿一定的晶面和晶向发生相对转动。
2. 多晶体的塑性变形 晶内变形 滑移 孪生 滑动 晶间变形 转动
2021/2/10
多晶体塑性变形的实质： 晶粒内部发生滑移和孪生；同时晶 粒之间发生滑移和转动。
18
金属工艺学
上砥铁
坯料 下砥铁
2021/2/10
10
金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
5．模锻
利用模具使坯料变形而获得所需锻件的锻造方法。
2021/2/10
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金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
6．板料冲压
利用冲模对金属板料施加压力，使其产生分离或变形获得 所需零件的工艺方法。
2021/2/10
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金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
2021/2/10
6
金属工艺学
挤压产品
第三篇 金属塑性加工
2021/2/10
7
金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
3．拉拔
将金属坯料从拉拨模的模孔中拉出而变形的加工方法
2021/2/10
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金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
拉拔产品
2021/2/10
9
金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
4．自由锻造
只用简单的通用性工具．或在锻造设备的上、下砧间直接使 坯料变形而获得所需锻件的锻造方法。
2021/2/10
3
金属工艺学
1．轧制
第三篇 金属塑性加工
2021/2/10
4
金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
轧制产品
2021/2/10
5
金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
2．挤压
施加强大压力作用于模具，迫使放在模具内的金属坯 料产生定向塑性变形并从模孔中挤出，从而获得所需零件 或半成品的加工方法。
14
金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
上次课内容的回顾
铸件壁厚的设计：
（1） 铸件壁厚应均匀、避免厚大截面
（2）铸件壁的连接： 1 ．铸件的结构圆角
2 ．避免锐角连接 3 ．厚壁与薄壁间的联接要逐步过渡 4 ．减缓筋、辐收缩的阻碍
特种铸造
型砂应具备的性能：强度、透气性、耐火性、退让性
常用的压力加工生产方式：
三、塑性成形（压力加工）的特点
1．力学性能高 1）组织致密；
2）晶粒细化；
3）压合铸造缺陷；
4）正确选用零件的受力方向与纤维组织方向，可以提高零 件的抗冲击性能
2．节约材料 金属塑性成形主要是靠金属的体积重新分配，而不需
要切除金属 。
3．生产率高 金属塑性成形加工一般是利用压力机和模具进行成形加工。
4. 毛坯或零件的精度较高
2021/2/10
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金属工艺学
第三ห้องสมุดไป่ตู้ 金属塑性加工
第9章 塑性成型的理论基础
主要内容
9.1 金属塑性变形的实质
9.2 塑性变形对金属组织和性能的影响
9.3 金属的可锻性
重点内容： 1. 金属塑性成型的原理； 2. 纤维组织的形成及利用； 3. 金属可锻性及其影响因素。
2021/2/10
2021/2/10
2
金属工艺学
概述
第三篇 金属塑性加工
一、金属压力加工（塑性成形或俗称“打铁”）
金属在外力作用下产生塑性变形，从而获得具有一定形 状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，也 称为压力加工。
二、塑性成形的基本生产方式
1．轧制 4．自由锻造
2．挤压 5．模锻
3．拉拔 6．板料冲压
T再 = 0.4 T熔 (K)
经过回复处理能使冷变形后的金属恢复良好的塑性。
2021/2/10
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金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
金属的回复和再结晶示意图
5 . 冷变形及热变形
（1）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。 （2）热变形：再结晶温度以上变形。
T回 = （0.25~0.3）T熔 (K)
注：开尔文温度（绝对温度） (T) 单位:开尔文(K) 换算关系:T=t+273℃
经过回复处理能使冷变形后的金属在具备高强度的同时，减 少脆性，适当提高其塑性。
2021/2/10
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金属工艺学 4. 再结晶
第三篇 金属塑性加工
对具有加工硬化现象的金属加热，使原子获得热能，当加 热温度T再(用K氏温标)并使某些碎晶或杂质为核心构成新晶粒， 从而消除了全部加工硬化现象。
第三篇 金属塑性加工
第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响
1. 金属在常温下经塑性变形后，内部组织将发生变化：
①晶粒沿变形最大方向伸长； ②晶格与晶粒均发生畸变； ③晶粒间产生碎晶。
2. 加工硬化：随着变形程度的增加， 其强度和硬度不断提高，塑性和韧性 不断下降。
原因：滑移面附近的晶粒碎晶块，晶格扭曲畸变，增大 滑移阻力，使滑移难以进行。
自由锻、模锻、板料冲压、轧制、挤压、拉拔
2021/2/10
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金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
第一节 金属塑性变形的实质
1.单晶体的塑性变形
1）滑移：
单晶体承受切应力时，晶体会发生弹性变形，当切应力的 数值超过某一临界值时，晶体内的一部分相对另一部分沿一定 的晶面（称滑移面）和晶向（称滑移方向）发生相对滑动。
金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
第三篇 金属压力加工
2021/2/10
1
金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
主要内容：
本篇重点：
第9章 金属压力加工基础 第10章 常用的锻造方法 第11章 板料冲压 第12章 特种压力加工方法简介
1. 了解金属塑性成型的理论 基础；
2. 掌握金属的塑性成型方法 及工艺；
3. 掌握薄板冲压成形工艺， 包括各种成形模具结构、 基本工序和典形零件的工 艺制定。
有利：强化金属材料
不利：进一步的塑性变形带来困难
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金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
3. 回复
加工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。对具有加工硬化现象的金属加热，使原子获得热能， 当加热温度T回(用K氏温标)并使原子恢复正常排列，消除晶格 扭曲，使加工硬化现象得到部分消除。
τ
τ
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τ
τ
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金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
但实际金属的滑移是靠位错的移动来实现的。
实际晶体内部存在大量缺陷。其中，以位错对金属塑性 变形的影响最为明显。由于位错的存在，部分原子处于不稳定 状态。在比理论值低得多的切应力作用下，处于高能位的原子 很容易从一个相对平衡的位置上移动到另一个位置上，形成位 错运动。位错运动的结果，就实现了整个晶体的塑性变形。
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金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
2）孪生： 晶体的一部分相对另一部分沿一定的晶面和晶向发生相对转动。
2. 多晶体的塑性变形 晶内变形 滑移 孪生 滑动 晶间变形 转动
2021/2/10
多晶体塑性变形的实质： 晶粒内部发生滑移和孪生；同时晶 粒之间发生滑移和转动。
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金属工艺学
上砥铁
坯料 下砥铁
2021/2/10
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金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
5．模锻
利用模具使坯料变形而获得所需锻件的锻造方法。
2021/2/10
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金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
6．板料冲压
利用冲模对金属板料施加压力，使其产生分离或变形获得 所需零件的工艺方法。
2021/2/10
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金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
2021/2/10
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金属工艺学
挤压产品
第三篇 金属塑性加工
2021/2/10
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金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
3．拉拔
将金属坯料从拉拨模的模孔中拉出而变形的加工方法
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金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
拉拔产品
2021/2/10
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金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
4．自由锻造
只用简单的通用性工具．或在锻造设备的上、下砧间直接使 坯料变形而获得所需锻件的锻造方法。
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金属工艺学
1．轧制
第三篇 金属塑性加工
2021/2/10
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金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
轧制产品
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金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
2．挤压
施加强大压力作用于模具，迫使放在模具内的金属坯 料产生定向塑性变形并从模孔中挤出，从而获得所需零件 或半成品的加工方法。
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金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
上次课内容的回顾
铸件壁厚的设计：
（1） 铸件壁厚应均匀、避免厚大截面
（2）铸件壁的连接： 1 ．铸件的结构圆角
2 ．避免锐角连接 3 ．厚壁与薄壁间的联接要逐步过渡 4 ．减缓筋、辐收缩的阻碍
特种铸造
型砂应具备的性能：强度、透气性、耐火性、退让性
常用的压力加工生产方式：
三、塑性成形（压力加工）的特点
1．力学性能高 1）组织致密；
2）晶粒细化；
3）压合铸造缺陷；
4）正确选用零件的受力方向与纤维组织方向，可以提高零 件的抗冲击性能
2．节约材料 金属塑性成形主要是靠金属的体积重新分配，而不需
要切除金属 。
3．生产率高 金属塑性成形加工一般是利用压力机和模具进行成形加工。
4. 毛坯或零件的精度较高
2021/2/10
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金属工艺学
第三ห้องสมุดไป่ตู้ 金属塑性加工
第9章 塑性成型的理论基础
主要内容
9.1 金属塑性变形的实质
9.2 塑性变形对金属组织和性能的影响
9.3 金属的可锻性
重点内容： 1. 金属塑性成型的原理； 2. 纤维组织的形成及利用； 3. 金属可锻性及其影响因素。
2021/2/10
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金属工艺学
概述
第三篇 金属塑性加工
一、金属压力加工（塑性成形或俗称“打铁”）
金属在外力作用下产生塑性变形，从而获得具有一定形 状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，也 称为压力加工。
二、塑性成形的基本生产方式
1．轧制 4．自由锻造
2．挤压 5．模锻
3．拉拔 6．板料冲压
T再 = 0.4 T熔 (K)
经过回复处理能使冷变形后的金属恢复良好的塑性。
2021/2/10
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金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
金属的回复和再结晶示意图
5 . 冷变形及热变形
（1）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。 （2）热变形：再结晶温度以上变形。
T回 = （0.25~0.3）T熔 (K)
注：开尔文温度（绝对温度） (T) 单位:开尔文(K) 换算关系:T=t+273℃
经过回复处理能使冷变形后的金属在具备高强度的同时，减 少脆性，适当提高其塑性。
2021/2/10
20
金属工艺学 4. 再结晶
第三篇 金属塑性加工
对具有加工硬化现象的金属加热，使原子获得热能，当加 热温度T再(用K氏温标)并使某些碎晶或杂质为核心构成新晶粒， 从而消除了全部加工硬化现象。
第三篇 金属塑性加工
第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响
1. 金属在常温下经塑性变形后，内部组织将发生变化：
①晶粒沿变形最大方向伸长； ②晶格与晶粒均发生畸变； ③晶粒间产生碎晶。
2. 加工硬化：随着变形程度的增加， 其强度和硬度不断提高，塑性和韧性 不断下降。
原因：滑移面附近的晶粒碎晶块，晶格扭曲畸变，增大 滑移阻力，使滑移难以进行。
自由锻、模锻、板料冲压、轧制、挤压、拉拔
2021/2/10
15
金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
第一节 金属塑性变形的实质
1.单晶体的塑性变形
1）滑移：
单晶体承受切应力时，晶体会发生弹性变形，当切应力的 数值超过某一临界值时，晶体内的一部分相对另一部分沿一定 的晶面（称滑移面）和晶向（称滑移方向）发生相对滑动。
金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
第三篇 金属压力加工
2021/2/10
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金属工艺学
第三篇 金属塑性加工
主要内容：
本篇重点：
第9章 金属压力加工基础 第10章 常用的锻造方法 第11章 板料冲压 第12章 特种压力加工方法简介
1. 了解金属塑性成型的理论 基础；
2. 掌握金属的塑性成型方法 及工艺；
3. 掌握薄板冲压成形工艺， 包括各种成形模具结构、 基本工序和典形零件的工 艺制定。