2塑性成型原理2014(第三节、第四节热成型)解析PPT课件
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2塑性成型原理2014(第三节、第四节热成型)
临界变形量 2%-10%
GH37镍基高温合金的动态再结晶图
晶粒长大
变形金属在刚刚结束再结晶晶粒是比较细小，如果 再结晶后不控制其加热温度，继续升温，晶粒便会长大， 将降低金属的机械性能。
二次再结晶
原来金属变形不均匀，经过再结晶后得到大小不均 匀的晶粒，大小晶粒能量相差悬殊，容易发生大晶粒吞 并小晶粒而愈长愈大的现象，得到异常粗大的晶粒，降 低金属性能，这种不均匀急剧长大的现象。
※ 当金属在高温下受力变形时，加工硬化过程和回复及再
结晶等加工软化过程是同时存在的。变形过程中的加工 硬化会随时被再结晶所消除。
金属塑性变形与内能变化影响
冷塑性变形 金属内能增加 回复 再结晶 加热升温
金属组织形与内能、晶粒大小、性能的关系
晶粒随着温度的升高而长大是一种必然现象
上节主要内容回顾
冷拔钢丝组织
（1）滑移和孪生的异同点？ （2）多晶体的变形特点？ （3）什么是加工硬化现象？ （4）冷加工对组织和性能的影响？
第二章 金属塑性变形的物理基础
2.2 金属热塑性变形（一）
思考
（1）回复和再结晶特征及应用 （2）影响再结晶的因素？ （3）回复和再结晶的驱动力是什么？ （4）冷、热加工的区别（如何判断）？
奥氏体化过程是一个形核和长大的过程，最初形成的 晶粒很多，起始晶粒度就是指奥氏体刚刚形成时的晶 粒大小，此时晶粒很细、数量很多。随着温度继续升 高，通过晶界的移动，造成晶粒间相互吞并，温度越 高，晶界自由能越大，越容易移动，时间一长的话， 吞并现象越严重，因而晶粒越粗大。
动态回复
※ 即金属在高温塑性加工过程中进行的回复（温度/外力） （铝及其合金、工业纯铁、铁素体钢及密排6方锌、Sn等）。 ※动态回复主要是通过位错的攀移、交滑移等来实现的。
工程材料与机械制造基础课件：塑性成形-
晶體發生滑移後，其外表形狀發生變化，體積保持 不變，相對滑移後晶體的兩部分仍保持晶格位向的一致 性。
2）雙晶： 雙晶亦叫孿晶。雙晶是晶體在外力作用下晶格的一部
分相對另一部分發生轉動。 未變形部分和變形部分的交界面稱為雙晶面。在雙晶
面兩側形成鏡面對稱，如圖3-3所示。
3.1.1 塑性成形的實質
雙晶面
在鍛壓生產中，還應注意使鍛造流線盡可能沿著零件的外形 輪廓分佈，並在切削加工過程中保持鍛造流線不被切斷，使材料 的力學性能得到最充分的發揮。
如圖3-8a)為模鍛鉤，流線分佈合理，使用壽命長，且材料 消耗少，而圖3-8b)是用板材直接切削加工出的拖鉤，拖鉤內側流 線組織被切斷，使用時容易沿切斷處斷裂。
塑性成形 概述
常見的塑性加工方法：
P
P
1 1
2
2
3
3
P 1
2
3
4
a) 自由鍛
b) 模鍛
c) 擠壓
1. 錘頭 2. 坯料 3. 下抵鐵 1. 上模 2. 坯料 3. 下模 1. 擠壓筒 2. 沖頭3. 坯料 4. 擠壓凹模
塑性成形 概述
1
1
1
2
2
2
3
4
d) 拉拔
1. 拉拔模 2. 坯料
e) 軋製
1. 軋輥 2. 坯料
一般金屬的某一質點移動時阻力最小的方向是通 過該質點向金屬變形部分的周邊所作的法線方向，因 為質點沿此方向移動的距離最短，所需的變形功最小。
3.1.4 塑性成形基本規律
2. 最小阻力定律
塑性變形時金屬各質點首先向阻力最小方向移動， 稱為最小阻力定律。
一般金屬的某一質點移動時阻力最小的方向是通 過該質點向金屬變形部分的周邊所作的法線方向，因 為質點沿此方向移動的距離最短，所需的變形功最小。
2）雙晶： 雙晶亦叫孿晶。雙晶是晶體在外力作用下晶格的一部
分相對另一部分發生轉動。 未變形部分和變形部分的交界面稱為雙晶面。在雙晶
面兩側形成鏡面對稱，如圖3-3所示。
3.1.1 塑性成形的實質
雙晶面
在鍛壓生產中，還應注意使鍛造流線盡可能沿著零件的外形 輪廓分佈，並在切削加工過程中保持鍛造流線不被切斷，使材料 的力學性能得到最充分的發揮。
如圖3-8a)為模鍛鉤，流線分佈合理，使用壽命長，且材料 消耗少，而圖3-8b)是用板材直接切削加工出的拖鉤，拖鉤內側流 線組織被切斷，使用時容易沿切斷處斷裂。
塑性成形 概述
常見的塑性加工方法：
P
P
1 1
2
2
3
3
P 1
2
3
4
a) 自由鍛
b) 模鍛
c) 擠壓
1. 錘頭 2. 坯料 3. 下抵鐵 1. 上模 2. 坯料 3. 下模 1. 擠壓筒 2. 沖頭3. 坯料 4. 擠壓凹模
塑性成形 概述
1
1
1
2
2
2
3
4
d) 拉拔
1. 拉拔模 2. 坯料
e) 軋製
1. 軋輥 2. 坯料
一般金屬的某一質點移動時阻力最小的方向是通 過該質點向金屬變形部分的周邊所作的法線方向，因 為質點沿此方向移動的距離最短，所需的變形功最小。
3.1.4 塑性成形基本規律
2. 最小阻力定律
塑性變形時金屬各質點首先向阻力最小方向移動， 稱為最小阻力定律。
一般金屬的某一質點移動時阻力最小的方向是通 過該質點向金屬變形部分的周邊所作的法線方向，因 為質點沿此方向移動的距離最短，所需的變形功最小。
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
塑性成型原理.ppt
塑性加工力学
1 应力分析
1.1 应力张量
物体所承受的外力可以分成两类： 一类是作用在物体表面上的力，叫做面力或接触力，它可 以是集中力，但更一般的是分布力； 二类是作用在物体每个质点上的力，叫做体力。
内力： 在外力作用下，物体内各质点之间就会产生相互作 用的力。
应力：单位面积上的内力。
现以单向均匀拉伸为例（如图4-1）进行分析。
塑性加工力学
1 应力分析
1.3 主平面、主应力、主方向
主剪应力和最大剪应力
剪应力有极值的切面叫做主剪应力平面，面上作用的剪应力叫做主剪 应力。 取应力主轴为坐标轴，则任意斜切面上的剪应力可求得：
S1 1l S2 2m S3 3n
2 S2 2
12l 2
2 2
m
2
2 3
n
2
(1l 2 2m2 3n2 )2
塑性加工力学
1.1 应力张量——单向拉伸
S F0
P
cos
P F0
cos
0
cos
S cos 0 cos2
S sin
1 2
0
sin
2
当 45时，取 max 0.5 0
1 应力分析
塑性加工力学
1.1 应力张量
1 应力分析
xx yx zx 在x方向 xy y zy 在y方向 xz yz z 在z方向
微分面上的应力就是质点在任意切面上的应力，它可通过四面体QABC的静 力平衡求得。
l cos(N, x), m cos(N, y), n cos(N, z) l2 m2 n2 1
dF ABC dFx QBC ldF dFy QAC mdF dFz QAB ndF
PS x SdF cos(S, x) SxdF
《塑性成形工艺基础》课件
模具的构成
模具由上模、下模和导向部件等组成，用于实现金属材料的塑性成形。
模具的工艺要求
模具设计需要考虑材料选择、温度控制、表面处理等多个方面的要求。
模具设计的方法
模具设计需要考虑产品形状、材料流动和成型工艺等因素，采用综合方法进行设计。
塑性成形加工工艺
塑性成形加工的流程 塑性成形加工的工艺参数与选择 塑性成形加工的质量控制
应用范围
塑性成形工艺广泛应用于汽车、航空航天、家电等领域，是现代工业的重要组成部分。
塑性变形的基本原理
1 金属的结构和性质
金属材料由多个晶格组 成，塑性变形是晶格滑 移和晶格形变的结果。
2 冷变形与热变形
冷变形在室温下进行， 热变形在高温下进行， 两者具有不同的变形特 点。
3 塑性变形的分类
塑性变形可分为压力加 工、拉伸加工、弯曲加 工和精密成型等多种类 型。
《塑性成形工艺基础》 PPT课件
本课程将介绍塑性成形工艺的基本原理、过程和模具设计，以及该工艺的发 展趋势。让我们一起探索这个令人着迷的领域！
背景介绍
塑性成形工艺的定义
塑性成形是通过施加压力，使金属材料在保持连续性的情况下发生塑性变形的一种制造工艺。
发展历程
塑性成形工艺自古已有，经历了手工操作、机械压力成形到现代数控技术的发展。
塑性成形的基本过程
1
拉伸加工
2
通过拉伸使金属材料变薄或变长，常
见的工艺有拉延、拉具的精细控制实现复杂零件的 成形，如注塑、挤压等。
压力加工
通过施加压力使金属在模具中变形， 包括冲压、锻造等工艺。
弯曲加工
通过施加力使金属材料弯曲或折弯， 常见的工艺有折弯、卷弯等。
塑性成形模具设计
《塑性成形工艺》PPT课件
轴类锻件结构
第二节 自由锻
2、尽量减少辅助结构 不设计加强筋、凸台
（a）工艺性差的结构 （b）工艺性好的结构
盘类锻件结构
第二节 自由锻
3、不能有空间曲线
（a）工艺性差的结构 （b）工艺性好的结构
杆类锻件结构
第二节 自由锻
4、复杂零件可设计成简单零件的组合
（a）工艺性差的结构
（b）工艺性好的结构
加工余量。 （2）锻造公差 在实际生产中，由于各种因素的影响，锻件的实
际尺寸不可能达到锻件的公称尺寸，允许有一定限度的误差，叫做锻 造公差。
（3）余块 为了简化锻件外形或根据锻造工艺需要，在零件的某 些地方添加一部分大于余量的金属，这部分附加的金属叫做锻造余块， 简称余块。
第二节 自由锻
第二节 自由锻
材料 钢材 工业纯铜
再结晶温度 480~600 200~270
热锻温度 1250~800 800~600
第一节 压力加工基本原理
锻造比
在塑性成形时，常用锻造比(Y)来表示变形程度 。锻造比的计算公式与变形方式有关，通常用变形 前后的截面比、长度比或高度比来表示：
❖
拔长
y拔=A0/A1=L1/L0
❖
第十三章 压力加工
第一节 压力加工基本原理 第二节 自由锻 第三节 模锻 第四节 板料冲压
第十三章 压力加工
压力加工：使金属坯料在外力作用下产生 塑性变形，以
获得所需形状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯和零件的加 工方法。
机械性能高
特点 节省金属
易实现机械化和自动化，生产效率 高
第一节 压力加工基本原理
第一节 压力加工基本原理
三、金属的变形规律
1、体积不变定律： • 由于塑性变形时金属密度的变化很小，可认为
(金属塑性成形原理课件)第3讲冷热加工组织变化
2021/1/14
4
纤维组织的形成过程
Lesson Three
2021/1/14
5
Lesson Three
等轴状
晶粒伸长
纤维状
冷轧前后晶粒形状变化
(a)变形前的退火状态组织 (b)变形后的冷轧变形组织
2021/1/14
6
Lesson Three
3.1.1 显微组织的变化
亚结构
在变形量大而且层错能较高的金属中，位错的分 布是很不均匀的。纷乱的位错纠结起来，形成位错缠 结的高位错密度区(约比平均位错密度高五倍)，将位 错密度低的部分分隔开来，好像在一个晶粒的内部又 出现许多“小晶粒”似的，只是它们的取向差不大 (几度到几分)，这种结构称为胞状亚结构。
Lesson Three
17
Lesson Three
织构不是描述晶粒的形状，而是描述多晶体中的晶体 取向的特征。应当指出，若使变形金属中的每个晶粒 都转到上述所给出织构的晶向和晶面，这只是一种理 想情况。实际上变形金属的晶粒取向只能是趋向于这 种织构，一般是随着变形程度的增加，趋向于这种取 向的晶粒越多，这种织构就越完整。织构可用x射线 衍射的方法来测定。
过基体冷加工所引起的电阻升高所致。冷变形还会使
晶间物质破坏，使晶粒彼此接触也可减少电阻增加导
电性。所以冷变形对导电性的影响应综合考虑。
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30
Lesson Thre能增加，从而使化学 不稳定性增加，耐蚀性能降低。
例如，冷变形的纯铁在酸中的溶解速度要比退火状态 快；冷变形所产生的内应力是造成的金属腐蚀(“应 力腐蚀”)的一个重要原因，在实际应用中是相当普 遍而又严重的问题。
热加工变形的特点
金属的热加工与冷加工相比具有如下优点：
课件—塑性加工原理塑性与变形总 155页PPT文档
金属塑性加工中，研究变形物体内变形分 布（即金属流动）的方法很多。 常用的方法 有：网格法；硬度法 ；比较晶粒法。
图3-19 各种不同变形程度下镦粗圆柱 体的不均匀变形
图3-20 冷镦粗铝合金后垂直断面 上洛氏硬度变化
3. 3. 3 基本应力与附加应力
金属变形时体内变形分布不均匀，不但 使物体外形歪扭和内部组织不均匀，而且 还使变形体内应力分布不均匀。此时，除 基本应力外还产生附加应力。
图3-13 型钻中拔长 a) 圆型砧 b) V型砧 c) 凸型砧
图3-14 沿孔型宽度上延伸分布图
3. 2. 4 外端的影响
外端（未变形的金属）对变形 区金属的影响主要是阻碍变形区 金属流动，进而产生或加剧附加 的应力和应变。
（a）
图3-15 拔长时外端的影响
（b）
图3-16 开式冲孔时的“拉缩”Βιβλιοθήκη 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。
塑性与柔软性的对立统一
铅---------------塑性好，变形抗力小
不锈钢--------塑性好，但变形抗力高 白口铸铁----塑性差，变形抗力高
第4章 金属塑性加工的摩擦与润滑
§4. 1 概述 §4. 2 金属塑性加工时摩擦的特点及作用 §4. 3 塑性加工中摩擦的分类及机理 §4. 4 摩擦系数及其影响因素 §4. 5 测定摩擦系数的方法 §4. 6 塑性加工的工艺润滑
§4.1 概述
金属塑性加工中是在工具与工件相接触的条件 下进行的，这时必然产生阻止金属流动的摩擦 力。这种发生在工件和工具接触面间，阻碍金 属流动的摩擦，称外摩擦。由于摩擦的作用， 工具产生磨损，工件被擦伤；金属变形力、能 增加造成金属变形不均；严重时使工件出现裂 纹，还要定期更换工具。因此，塑性加工中， 须加以润滑。
图3-19 各种不同变形程度下镦粗圆柱 体的不均匀变形
图3-20 冷镦粗铝合金后垂直断面 上洛氏硬度变化
3. 3. 3 基本应力与附加应力
金属变形时体内变形分布不均匀，不但 使物体外形歪扭和内部组织不均匀，而且 还使变形体内应力分布不均匀。此时，除 基本应力外还产生附加应力。
图3-13 型钻中拔长 a) 圆型砧 b) V型砧 c) 凸型砧
图3-14 沿孔型宽度上延伸分布图
3. 2. 4 外端的影响
外端（未变形的金属）对变形 区金属的影响主要是阻碍变形区 金属流动，进而产生或加剧附加 的应力和应变。
（a）
图3-15 拔长时外端的影响
（b）
图3-16 开式冲孔时的“拉缩”Βιβλιοθήκη 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。
塑性与柔软性的对立统一
铅---------------塑性好，变形抗力小
不锈钢--------塑性好，但变形抗力高 白口铸铁----塑性差，变形抗力高
第4章 金属塑性加工的摩擦与润滑
§4. 1 概述 §4. 2 金属塑性加工时摩擦的特点及作用 §4. 3 塑性加工中摩擦的分类及机理 §4. 4 摩擦系数及其影响因素 §4. 5 测定摩擦系数的方法 §4. 6 塑性加工的工艺润滑
§4.1 概述
金属塑性加工中是在工具与工件相接触的条件 下进行的，这时必然产生阻止金属流动的摩擦 力。这种发生在工件和工具接触面间，阻碍金 属流动的摩擦，称外摩擦。由于摩擦的作用， 工具产生磨损，工件被擦伤；金属变形力、能 增加造成金属变形不均；严重时使工件出现裂 纹，还要定期更换工具。因此，塑性加工中， 须加以润滑。
《塑性成型原理》课件
塑性变形过程
1
传递应力
材料在外力作用下，分子间开始进行运动
变形
2
并传递应力，从行改变材料的形态。
分子在传递应力的过程中发行应变，导致
塑性变形产行。
3
强度恢复
塑性变形结束后，材料开始回弹，进而 使应变减小，强度增加。
塑性成型的工艺与方法
挤压成型
通过挤出口产生的挤压力让高 温软化的材料变形成所需截面 形状。
吹塑成型
将加热的塑料片材放置在形状 符合需要的具有微小孔的模具 上，利用压缩空气把塑料片材 吹卡进去，达到成型的目的。
热成型
根据成型温度、压力或成型方 式不同，又可以分为真空吸塑 成型、热压成型、热拉伸成型 等。
塑性成型的应用领域
工业制造
塑性成型在工业制造领域的应用 十分广泛，如汽车、电器、玩具 等生产制造中都广泛使用。
塑性成型原理PPT课件
本PPT课件介绍了塑性成型的基本原理、分类、工艺、应用与优缺点，希望能 够帮助您深入了解这一领域。
塑性成型的定义让热塑性材料变形成所需形状的过程。
2 分类
根据加热方式，塑性成型可分为热成型和冷成型；根据材料的状态，塑性成型可分为固 态变形和热变形。
医疗器械
医疗器械需要塑性成型产生的材 料具有优良的耐腐蚀性，生物安 全性等特点。
塑料制品
如饮料瓶、打包盒、盆子、盘子 等的生产都需要塑性成型。
塑性成型工艺的优缺点
优点
生产效率高，成本低；制造出来的产品质量稳定，重复性好。
缺点
生产过程对环境污染大；材料无法回收利用，热变性能不稳定。
结论与总结
塑性成型是一种将热塑性材料通过加热或其他方式变形成所需形状的过程，其在生产制造、医疗器械、塑 料制品等领域都有广泛应用，但也存在污染、资源浪费等问题。因此在使用时需要注意环保措施和材料回 收。
3-塑性成形
第二节 塑性成形原理
一、 金属塑性变形的实质
塑性变形： 金属所发生的不能自行恢复其原始形状与尺寸的变形 塑性：金属产生塑性变形而不破坏的能力
塑性变形的实质：在切应力的作用下，金属内部晶体沿 某一平面产生滑移，实现了晶体的塑性变形。
1
第二节 塑性成形原理
单晶体塑性变形是晶内变形的结果 晶内变形分为滑移和孪生两种 多晶体塑性变形是晶内变形与晶界变形的结果
13
第二节 塑性成形原理
金属的组织：
塑性较好的组织结构 单晶体 纯金属 单相组织 塑性、高熔点第二相 第二相弥散、球状、晶内分布 细晶组织 晶粒大小均匀 变形组织 塑性较差的组织结构 多晶体 合金 两相或多相组织 脆性、低熔点第二相 第二相网状、连续、晶界分布 粗晶组织 晶粒大小不均匀 铸造组织
14
18
9
第三章 塑性成形
根据板料变形时的特点，分为体积成形和板材成 形。 体积成形：原材料为棒料或块料，变形过程属于 三向应力状态 板材成形：原材料为板料，变形过程属于平面应 力状态。
19
第三章 塑性成形
金属塑性成形优点： 1. 能改善组织性能。如减轻偏析、致密结构、细化晶粒等，从而 提高材料的综合力学性能。铸件的力学性能低于同材质的锻件力学 性能 2. 金属废屑少。因塑性成形主要靠金属塑性状态下的体积转移， 故不需切除大量的多余金属，所以金属收得率较高。 3. 生产率高。这体现在塑性成形可采用高的加工速度，以及可采 用连续式（非周期式）的生产方式。因此特别适用于大批量生产。 占产钢总量90%以上的钢制品都要经过塑性成形加工过程，其产 品广泛应用于各种行业、部门
37
模锻过程
38
19
第二节 模型锻造
模锻件
一、 金属塑性变形的实质
塑性变形： 金属所发生的不能自行恢复其原始形状与尺寸的变形 塑性：金属产生塑性变形而不破坏的能力
塑性变形的实质：在切应力的作用下，金属内部晶体沿 某一平面产生滑移，实现了晶体的塑性变形。
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第二节 塑性成形原理
单晶体塑性变形是晶内变形的结果 晶内变形分为滑移和孪生两种 多晶体塑性变形是晶内变形与晶界变形的结果
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第二节 塑性成形原理
金属的组织：
塑性较好的组织结构 单晶体 纯金属 单相组织 塑性、高熔点第二相 第二相弥散、球状、晶内分布 细晶组织 晶粒大小均匀 变形组织 塑性较差的组织结构 多晶体 合金 两相或多相组织 脆性、低熔点第二相 第二相网状、连续、晶界分布 粗晶组织 晶粒大小不均匀 铸造组织
14
18
9
第三章 塑性成形
根据板料变形时的特点，分为体积成形和板材成 形。 体积成形：原材料为棒料或块料，变形过程属于 三向应力状态 板材成形：原材料为板料，变形过程属于平面应 力状态。
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第三章 塑性成形
金属塑性成形优点： 1. 能改善组织性能。如减轻偏析、致密结构、细化晶粒等，从而 提高材料的综合力学性能。铸件的力学性能低于同材质的锻件力学 性能 2. 金属废屑少。因塑性成形主要靠金属塑性状态下的体积转移， 故不需切除大量的多余金属，所以金属收得率较高。 3. 生产率高。这体现在塑性成形可采用高的加工速度，以及可采 用连续式（非周期式）的生产方式。因此特别适用于大批量生产。 占产钢总量90%以上的钢制品都要经过塑性成形加工过程，其产 品广泛应用于各种行业、部门
37
模锻过程
38
19
第二节 模型锻造
模锻件
塑性成型原理第三章.ppt
此式反映出，前滑Sh是辊径D、轧件厚度h及中性 角γ的函数。
1.D、γ=C，前滑与h，双曲线关系
Sh＝f(h) D=300mm γ=5°
2.h、γ=C，前滑与D，直线关系
Sh＝f(D) h=20mm γ=5°
3.h、D=C。前滑与γ，抛物线关系
Sh＝f(γ) h=20mm D=300mm
13
3.2 前滑的计算式（忽略宽展，根据秒流量体积相等）
SH
v cos vH v cos
100%
式中，SH — 后滑值；
vH — 在轧辊入口处轧件的速度。
6
3.1.2 前、后滑值的定义及表达式、实验式
2.实验式
事先在轧辊表面上刻出距离为LH的两个小坑，轧 制后，轧件的表面上出现距离为Lh的两个凸包。 轧制时间t内的前滑值：
Sh
vht vt vt
Lh LH LH
第3章 轧制过程中的前滑和后滑
3.1 轧制时的前滑和后滑 3.2 前滑值的计算 3.3 中性角的计算 3.4 影响前滑的因素 3.5 连轧时前滑及有关工艺参数的确定方法
1
第3章 轧制过程中的前滑和后滑
目的、要求：
1）掌握前、后滑的定义及相互关系； 2）掌握前、后滑的计算公式及影响前滑的因素； 3）熟悉确定中性角的方法； 4）熟悉连轧时的前滑及有关工艺参数的确定方法。
前后滑的定义和定量表达式，和轧制参数关系， 实验测定和理论计算方法
2
第3章 轧制过程中的前滑和后滑
3
3.1 轧制时的前滑和后滑
3.1.1 前、后滑现象
前滑(现象轧）制时，轧件的出口速度大于轧辊在该 处的线速度。 后滑(现象轧）制时，轧件的入口速度小于轧辊在该 处的线速度的水平分量。
1.D、γ=C，前滑与h，双曲线关系
Sh＝f(h) D=300mm γ=5°
2.h、γ=C，前滑与D，直线关系
Sh＝f(D) h=20mm γ=5°
3.h、D=C。前滑与γ，抛物线关系
Sh＝f(γ) h=20mm D=300mm
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3.2 前滑的计算式（忽略宽展，根据秒流量体积相等）
SH
v cos vH v cos
100%
式中，SH — 后滑值；
vH — 在轧辊入口处轧件的速度。
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3.1.2 前、后滑值的定义及表达式、实验式
2.实验式
事先在轧辊表面上刻出距离为LH的两个小坑，轧 制后，轧件的表面上出现距离为Lh的两个凸包。 轧制时间t内的前滑值：
Sh
vht vt vt
Lh LH LH
第3章 轧制过程中的前滑和后滑
3.1 轧制时的前滑和后滑 3.2 前滑值的计算 3.3 中性角的计算 3.4 影响前滑的因素 3.5 连轧时前滑及有关工艺参数的确定方法
1
第3章 轧制过程中的前滑和后滑
目的、要求：
1）掌握前、后滑的定义及相互关系； 2）掌握前、后滑的计算公式及影响前滑的因素； 3）熟悉确定中性角的方法； 4）熟悉连轧时的前滑及有关工艺参数的确定方法。
前后滑的定义和定量表达式，和轧制参数关系， 实验测定和理论计算方法
2
第3章 轧制过程中的前滑和后滑
3
3.1 轧制时的前滑和后滑
3.1.1 前、后滑现象
前滑(现象轧）制时，轧件的出口速度大于轧辊在该 处的线速度。 后滑(现象轧）制时，轧件的入口速度小于轧辊在该 处的线速度的水平分量。
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2020年9月28日
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塑性成形过程组织变化特征
2020年9月28日
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再结晶过程对晶粒大小的影响
再结晶后的晶粒度对金属的性能由很大的影响，不 仅影响到金属的强度和塑性，而且还影响金属的冲击韧 性。影响金属晶粒度的主要因素有：
※加热温度，加热温度愈高，金属的晶粒便愈粗大； ※保温时间，延长加热时间，也会使晶粒粗大； ※原始晶粒，晶粒越细小，新晶粒越细小； ※金属变形度，变形度越大，再结晶后的晶粒愈细小。
※ 特征：
通过回复虽然金属中晶格畸变降低，但晶粒外形并未发生 改变，组织仍处于不稳定状态，因此经一定的塑性变形后， 金属在强度、硬度和塑性等机械性能方面变化不大，而内应 力、电阻率等理化性能降低，耐腐蚀性高。
※ 应用（去残余应力退火）：
生产中常利用回复消除加工硬化后工件的残余内应力。
2020年9月28日
T再=0.35-0.4 T熔
式中T再、T熔均以绝对温度表示
※ 特征：通过再结晶金属的微观组织发生了根本性变化，金 属的强度、硬度显著下降，塑性及韧性显著提高，内应力 和加工硬化得以消除（。是固态相变吗？）
※ 应用（再结晶退火）：
在冷轧、冷挤、冷拉、冷冲的过程中穿插再结晶退火，
消除加工硬化，恢复金属材料的良好塑性，以利于后续的
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去（残余）应力退火应用举例
作用：消除残余应力、保持加工硬化强度和硬度、提 高使用寿命
例1：冷拉钢丝绕制弹簧，绕成后应在280℃-300℃消 除应力退火，目的是什么？ 定形 卷制、去应力退火、钩环制作、（切尾）、去应力退火、 立定处理、检验、表面防腐处理、包装
例2：经深冲成形的黄铜（Zn30%）弹壳，室外放置一段 时间后会自动开裂，为什么，怎么办？
2020年9月28日
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回复
※ 在加热温度较低时，因金属中点缺陷和位错的迁移而引起的 某些晶内变化，称为回复。此时原子的活动能力不大，只能 在微晶进行短程扩散，使得点缺陷和位错发生运动，从而改 变它们的数量和分布，而金属晶粒形状和大小并未发生明显 的变化。
※ 回复温度：
T=0.25-0.3T熔
式中T、T熔均以绝对温度表示
2020年9月28日
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如何判断金属冷加工和热加工
在金属学中，把高于金属再结晶温度的加工叫热加工，反 之为冷加工。热加工可分为金属铸造、热扎、锻造、焊接 和金属热处理等工艺。有时也将热切割、热喷涂等工艺包 括在内。
例1：已知铅的熔点为327℃，钨的熔点为3380℃。 问：铅在20℃、钨在1000℃时变形各属哪种加工？ 为什么？
2020年9月28日
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冷变形组织
加热变形
2020年9月28日
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塑性变形产生：
金属经冷塑性变形其组织、结构和性能的变化： 处于高自由能状态
外加动力 学条件
（加热升温）
金属就会自发地向着自由能降低的方向转变 进行这种转变的过程称为回复和再结晶。
变化结果：
转变过程中金属的组织和性能都会发生不同程度的变 化，直至恢复到冷变形前的原始状态，即变形金属的 软化过程。
再结晶一般是指较大变形量的金属材料在随后的加热过
程中(回火，再结晶退火），严重变形的晶粒发生回复， 形核长大，形成细小的等轴晶粒，这一过程不会发生相 变，只有应变能的释放。
2020年9月28日
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静态再结晶形核机制
亚晶 聚合
主 要 亚晶 有 长大 三 种
凸出 形核
2020年9月28日
亚晶中心是一 个位错密度和 能量最低的稳 定区域
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回复\再结晶\晶粒长大的驱动力是什么？
2020年9月28日
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再结晶的影响因素
再结晶过程不是瞬时完成的，影响因素较多： ※化学成分（杂质），提高再结晶温度； ※冷变形程度，变形程度增加，再结晶温度降低。 ※原始晶粒，原始晶粒越细小，再结晶温度降低； ※保温时间，延长加热时间，再结晶温度降低；
材料
临界变形量 2%-10%
GH37镍基高温合金的动态再结晶图
2020年9月28日
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晶粒长大
变形金属在刚刚结束再结晶晶粒是比较细小，如果 再结晶后不控制其加热温度，继续升温，晶粒便会长大， 将降低金属的机械性能。
二次再结晶
原来金属变形不均匀，经过再结晶后得到大小不均 匀的晶粒，大小晶粒能量相差悬殊，容易发生大晶粒吞 并小晶粒而愈长愈大的现象，得到异常粗大的晶粒，降 低金属性能，这种不均匀急剧长大的现象。
冷变形加工。
2020年9月28日
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再结晶退火相关常识
作用：将冷变形金属加热到再结晶温度以上，完成再 结晶的过程，完全消除加工硬化的热处理方法。
提问：再结晶退火和重结晶退火的区别？
重结晶和再结晶最本质的区别是前者发生了相变，是属
于从低温相（铁素体）升温转变为高温相（奥氏体）在 降温发生相变，形核形成晶粒，这一过程为重结晶。
上节主要内容回顾
冷拔钢丝组织
（1）滑移和孪生的异同点？ （2）多晶体的变形特点？ （3）什么是加工硬化现象？ （4）冷加工对组织和性能的影响？
2020年9月28日
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第二章 金属塑性变形的物理基础
2.2 金属热塑性变形（一）
思考
（1）回复和再结晶特征及应用 （2）影响再结晶的因素？ （3）回复和再结晶的驱动力是什么？ （4）冷、热加工的区别（如何判断）？
再结晶温（℃）
材料
再结晶（℃）
铜（9）
200
铜-5%锌
320
铜-5%铝
290
铝（99.999%）
80
铝（99.0%）
290
镍（99.99%）
370
镍（99.4%）
600
2020年9月28日
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再结晶全图：
将加热温度、变形程度两个因素对再结晶后晶粒度的影 响绘制在一个坐标系中，称为再结晶全图，这对制订金属的 加工变形与退火工艺起重要的参考作用。
冷变形的残余应力+外界气氛对晶界的腐蚀作用 去应力退火（260℃）
2020年9月28日
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静态再结晶
※ 进一步提高温度，晶粒的外形将发生变化，从变形的晶粒 中通过形核、长大过程重新形成等轴细晶粒，这些细晶粒 不断向周围变形金属中扩展，直到金属中变形晶粒完全消 失，这个过程称为金属的再结晶过程。
※ 再结晶温度：一般再结晶温度与金属的变形程度、金属的纯 度和保温时间等因素有关，一般经验公式为（纯金属）：
解：T铅再 ＝ 0.4T 熔 ＝ 0.4（327+273） ＝ 240°K ＝ -33℃ < 20℃