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51钢铁PPT-轧钢基本理论课件
残余内应力的影响
▪ 宏观内应力 ▪ 引起新的变形，降低精度。 ▪ 微观内应力 ▪ 引起开裂，产生微裂纹。 ▪ 晶格畸变内应力 ▪ 强化金属；耐蚀性降低。
塑性变形的金属在加热时 组织和性能变化
▪ 1．回复
▪ 2．再结晶 ▪ 3．晶粒长大
塑性变形的金属在加热时 组织变化
回复
▪ 塑性变形后的金属在低温加热时，发生回复过程
轧钢基本理论
51钢铁收集整理
内容提要
▪ 1、金属压力加工； ▪ 2、塑性变形对组织和性能的影响； ▪ 3、钢材品种及用途； ▪ 4、型钢生产系统； ▪ 5、钢材产品标准及技术要求； ▪ 6、轧钢基本工序介绍； ▪ 7、轧制过程参数及变形规律； ▪ 8、宽展、前滑和后滑，以及影响其的因素； ▪ 9、轧制力能参数介绍。
金属压力变形分类
▪ 金属压力变形分为： ▪ 1、弹性变形：给其力则变形，力撤销其变形即消失。 ▪ 基本原理：外力应力原子离开平衡位置变形原子位能增加返
回趋势外力消失变形消失弹性变形 ▪ 条件：外力小于屈服极限 ▪ 2、塑性变形：给其力则变形，力撤销其变形依然存在。 ▪ 基本原理：金属塑性变形的实质——晶粒内部或晶粒之间产生的滑移及
冷加工对组织和性能的影响
▪ 冷加工 —— 在 T再 以下温度进行的变形加工，如低碳钢的冷拔、冷冲。
▪
冷加工时，无再结晶过程。
▪ 冷加工能产生加工硬化，提高强度和硬度，塑性和韧性下降。是重要的强化
手段，对不能热处理强化的合金尤其重 要。但增加继续塑性变形的抗力。
➢ 由于有加工硬化的存在，故冷变形可提高工件的强度和硬度，但冷变形 不能太大，否则易开裂；
再结晶温度（最低）
▪ 纯金属 T再 =0.4 T熔 ▪ 合 金 T再 =（0.5 ~ 0.7）T熔 ▪ （温度单位：绝对温度( K )）
金属工艺学压力加工上课
3.模锻斜度
模锻件上平行于锤击方向 ( 垂直于分模面 ) 的外表必须具有斜度 ，以便于从模膛中取出锻件。
工作时，上模与锤头一起作上下往复运动，以迫使 模膛内的金属受压变形，从而获得锻件。
上下模的接触面叫分模面－8。
模膛按其功能分模锻模膛、制坯模膛。
〔一〕模锻模膛:包括预锻模膛和终锻模膛
⑴终锻模膛：使金属坯料最终变形到所要求的形状与尺 寸。
特点：
a.由于模锻需要加热后进展，锻件冷却后尺寸会有 所缩减，所以终锻模膛的尺寸应比实际锻件尺寸放大一 个收缩量。
三、多晶体的塑性变形 1.金属晶粒越细，强度就越大,塑韧性越好。
因此细晶强化是金属的一种很重要的强韧化手段。 2.多晶体塑性变形不均匀。
第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响
一、加工硬化
金属发生塑性变形, 随变形度的增大, 金属的强度和硬度显 著提高, 塑性和韧性明显下，这种现象称为加工硬化, 也叫形变 强化。
3. 应力状态的影响 在三向应力状态下，压应力的数目越多，那么
其塑性越好；拉应力的数目越多，那么其塑性越差。
第二章 锻造
❖ 第一节 锻造方法 ❖ 第二节 锻造工艺规程的制订 ❖ 第三节 锻件构造的工艺性
第一节 锻造方法
一、自由锻 自由锻：利用冲击力，使金属在上、下砧铁之间，
产生塑性变形而获得所需形状、尺寸以及内部质量锻件 的一种加工方法。
(2)滚挤模膛
减小坯料某局部的横截面积，以增大另一局部 的横截面积。主要是使金属坯料能够按模锻件的形 状来分布。
⑶弯曲模膛 使坯料弯曲，弯曲后坯料将翻转90°。
⑷切断模膛 在上模与下模的角部组成一对刃口，用来切断金属。
可用于从坯料上切下锻件或从锻件上切钳口，也可用于 多件锻造后别离成单个锻件。
第三篇金属压力加工
• 上述理论所描述的滑移运动，相当于滑移上下两部分晶 体彼此以刚性整体作相对运动。要实现这种滑移所需的 外力要比实际测得的数据大几千倍，这说明实际晶体结 构及其塑性变形并不完全如此。
近代物理学证明，实际晶体内部存在大最缺陷。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，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（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）。
4、多晶体的塑性变形：金属都是由大量微小晶粒组成的 多晶体。其塑性变形可以看成是由组成多晶体的许多单个 晶粒产生变形（称为晶内变形）的综合效果。 由于构成晶体的晶粒位向不同，还有晶界的阻碍，在其滑 移，变形时，分先后次序逐批进行。同时晶间的滑动和转 动（称为晶间变形）。如图，每个晶粒内部都存在许多滑 移面，因此整块金属的变形量可以比较大。低温时，多晶 体的晶间变形不可过大，否则将引起金属的破坏。
（2）拉拔 金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。
（3） 挤压 金属坯料在挤压模内被挤出模也而变形的加工方法。
（4） 锻造 金属坯料在抵铁或锻模模膛内变形而获得产品的方法。
（5）板料冲压 金属板料在冲模间受外力作用而产生分离或变形 的加工方法。
• 一般常用的金属型材、板材、管材和线材等原材料，大都是通过 轧制、挤压、拉拔等方法制成的。机械制造业中的许多毛坯或零 件，特别是承受重载荷的机件，如机床的主轴、重要齿轮、连杆、 炮管和枪管等，通常采用锻件作毛坯。板料冲压广泛用于汽车、 电器、仪表零件及日用品工业等方面。
2、变形速度的影响 变形速度即单位时间的变形程度。 （1）随着变形速度的增大，回复和再结晶不能及时克服 冷变形强化现象，金属则表现出塑性下降、变形抗力增大 （图3-9中a点以左），可锻性变差。
近代物理学证明，实际晶体内部存在大最缺陷。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，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（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）。
4、多晶体的塑性变形：金属都是由大量微小晶粒组成的 多晶体。其塑性变形可以看成是由组成多晶体的许多单个 晶粒产生变形（称为晶内变形）的综合效果。 由于构成晶体的晶粒位向不同，还有晶界的阻碍，在其滑 移，变形时，分先后次序逐批进行。同时晶间的滑动和转 动（称为晶间变形）。如图，每个晶粒内部都存在许多滑 移面，因此整块金属的变形量可以比较大。低温时，多晶 体的晶间变形不可过大，否则将引起金属的破坏。
（2）拉拔 金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。
（3） 挤压 金属坯料在挤压模内被挤出模也而变形的加工方法。
（4） 锻造 金属坯料在抵铁或锻模模膛内变形而获得产品的方法。
（5）板料冲压 金属板料在冲模间受外力作用而产生分离或变形 的加工方法。
• 一般常用的金属型材、板材、管材和线材等原材料，大都是通过 轧制、挤压、拉拔等方法制成的。机械制造业中的许多毛坯或零 件，特别是承受重载荷的机件，如机床的主轴、重要齿轮、连杆、 炮管和枪管等，通常采用锻件作毛坯。板料冲压广泛用于汽车、 电器、仪表零件及日用品工业等方面。
2、变形速度的影响 变形速度即单位时间的变形程度。 （1）随着变形速度的增大，回复和再结晶不能及时克服 冷变形强化现象，金属则表现出塑性下降、变形抗力增大 （图3-9中a点以左），可锻性变差。
金属压力加工
凹模并保证他们的相互间的位置，下模板还用来与冲床 工作台连接。 （3）辅助装置 包括导板、定位销、卸料板等，用来控制坯 料的送进位置，使冲头从工件或坯料中脱出，实现卸料。
图2—17 简单冲模基本构造
1-定位销 2-导板 3-卸料板 4-凸模 5-凸模固定板 6-垫板 7-模柄 8-上模版 9-导套 10-导柱 11-凹模 12-凹模固定板 13-下模板
常用锻造材料的锻造温度见表3—1(教材)。 主要工艺方法有：自由锻造、模型锻造和特种锻造。 锻件内部组织致密、均匀，机械性能优良，可承受较大
负荷和冲击，可减少零件结构尺寸；锻造生产效率高， 成本较低，锻件精度高。 主要用于重要零件（如轴、齿轮等）的毛坯生产，但不 适用于普通铸铁等脆性材料加工。
14一工作活塞 15一压缩活塞 16一连杆 17、18一上、下旋阀
二、自由锻造的基本工序
自由锻造时，锻件的形状是通过一些基本变形工序，将坯 料逐渐锻造成的。
自由锻造基本工序有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错 移、切断等，其中以前三种工序应用最多。
1、镦粗 是使坯料高度减小，横截面积增大的锻造工序 镦粗加工用于锻制齿轮坯、法兰盘等圆盘工件；也可作为
ห้องสมุดไป่ตู้
进行机械加工。 冲压加工很容易实现自动化，生产率很高。 冲压加工主要设备是冲床和压力机。
一、冲压设备——冲床
图2—13 开式双柱冲床 1—导轨 1—床身 3—电动机 4—连杆 5—制动器 6—曲轴 7—离合器 8—带轮 9—V形带
10—滑块 11—工作台 12—踏板 13—减速系统 14—拉杆
图2—11单模膛模锻 1--砧座 2—楔块 3—模座 4、8—楔铁 5—下模 6—坯料 7—上模 9—锤头
多模膛模锻 锻模上有多个模膛。 适用于形状复杂需要经过多次成形的锻件
图2—17 简单冲模基本构造
1-定位销 2-导板 3-卸料板 4-凸模 5-凸模固定板 6-垫板 7-模柄 8-上模版 9-导套 10-导柱 11-凹模 12-凹模固定板 13-下模板
常用锻造材料的锻造温度见表3—1(教材)。 主要工艺方法有：自由锻造、模型锻造和特种锻造。 锻件内部组织致密、均匀，机械性能优良，可承受较大
负荷和冲击，可减少零件结构尺寸；锻造生产效率高， 成本较低，锻件精度高。 主要用于重要零件（如轴、齿轮等）的毛坯生产，但不 适用于普通铸铁等脆性材料加工。
14一工作活塞 15一压缩活塞 16一连杆 17、18一上、下旋阀
二、自由锻造的基本工序
自由锻造时，锻件的形状是通过一些基本变形工序，将坯 料逐渐锻造成的。
自由锻造基本工序有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错 移、切断等，其中以前三种工序应用最多。
1、镦粗 是使坯料高度减小，横截面积增大的锻造工序 镦粗加工用于锻制齿轮坯、法兰盘等圆盘工件；也可作为
ห้องสมุดไป่ตู้
进行机械加工。 冲压加工很容易实现自动化，生产率很高。 冲压加工主要设备是冲床和压力机。
一、冲压设备——冲床
图2—13 开式双柱冲床 1—导轨 1—床身 3—电动机 4—连杆 5—制动器 6—曲轴 7—离合器 8—带轮 9—V形带
10—滑块 11—工作台 12—踏板 13—减速系统 14—拉杆
图2—11单模膛模锻 1--砧座 2—楔块 3—模座 4、8—楔铁 5—下模 6—坯料 7—上模 9—锤头
多模膛模锻 锻模上有多个模膛。 适用于形状复杂需要经过多次成形的锻件
金属工艺学 第3版 单元七 金属压力加工
（2）金属的冷变形强化。 随着金属冷变形程度的增加，金属的强度指标和硬度都有所提高，但塑性有所下降， 这种现象称为冷变形强化。
当加热温度较高时，塑性变形后的金属中被拉长了的晶粒重新生核、结晶，变为等轴晶粒的过程 称为再结晶.
开始产生再结晶现象的最低温度称为再结晶温度。
T再≈0.4T熔(K) 式中T熔──是纯金属的开氏温度熔点。 3．
三、金属压力加工基础知识 金属的可锻性是指金属在锻造过程中经受塑性变形而不开裂的能力。 可锻性与金属的塑性和变形抗力有关，塑性愈好，变形抗力愈小，则金属的可锻性愈好，反之，则
1
（1）金属塑性变形的实质。 金属单晶体的变形方式主要有滑移和孪晶两种，在大多数情况下滑移是金属塑性变形的主要方式。 金属在滑移变形过程中，一部分旧的位错消失，又大量产生新的位错，总的位错数量是增加的，大 量位错运动的宏观表现就是金属的塑性变形过程。 位错运动观点认为：晶体缺陷及位错相互纠缠会阻碍位错运动，导致金属的强化，即产生冷变形强 化现象。
（2）拔长。 ●拔长是指使毛坯横断面积减小，长度增加的锻造工序。 拔长常用于锻造截面小而长度大的杆类锻件，如轴、拉杆、连杆、曲轴等。 （3）冲孔。 ●冲孔是指在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工序。
（4）切割。 ●切割是指将坯料分成几部分或部分地割开或从坯料的外部割掉一部分或从内部割掉一部 分的锻造工序。 切割常用于下料、切除锻件的料头、钢锭的冒口等。 （5）弯曲。 ●弯曲是指采用一定的工模具将毛坯弯成所规定的外形的锻造工序。 弯曲常用于锻造角尺、弯板、吊钩、链环等轴线弯曲的锻件。 （6）锻接。 ●锻接是指坯料在炉内加热至高温后用锤快击使两者在固相状态结合的锻造工序。 锻接的方法有搭接、对接、咬接等。
从金属学的观点来讲，划分冷加工与热加工的界限是再结晶温度。在再结晶温度以上进行的塑性 变形属于热加工；而在再结晶温度以下进行的塑性变形称为冷加工。 4． 热锻后的金属组织具有一定的方向性，通常将这种组织称为锻造流线。
课件金属压力加工车间设计车间平面布置及立面尺寸
“丁”字形布置对于主轧跨旳采光，通风； 原料和成品跨行车利用； 轧辊导卫间、主电室、水处理等其他辅助设施旳布置 上都优于平行跨布置。 原料和成品运送假如采用平行跨更为以便。
8.2 车间立面布置
根据工艺要求拟定车间旳工艺高度和全部设备 工作面高度，为建筑设计者进行厂房剖面，立 面设计提供参数，并为设备基础和安装提供根 据。
8.2.1 车间工艺高度旳拟定
吊车轨面标高(H)—— 地面（±0.0）至吊车轨道面旳高度。 其取决于设备高度，检修和操作所需要旳空间， 吊车类型及被吊物件旳尺寸，车间通风及照明要 求和车间投资等。 当H↑，厂房越高，通风照明条件越好，投资↑。
8.2.1 车间工艺高度旳拟定
在车间吊车要越过旳最高设备高度已知情况下则：
8.1.2 车间平面布置内容
8.1.2 车间平面布置内容
中间库面积 (F) 计算
F = ATK/q
式中： A——该机组平均日产量, t/天； T——生产周期时间，天； K——主设备与各精整设备产量不平衡系数； q——单位面积平均堆放量 t/m2, 取成品库1/2。 实际上，中间仓库钢材旳储存量能够考虑按轧机3～5天旳平均日产量 计算。对于合金钢厂可按轧机旳8～10天旳产量计算。有色金属中间 再制料堆放天数为2～3天，面积利用系数为0.40
靠主跨厂房旳一侧。 4)生产设备旳间距除了考虑工艺要求外，还要考虑安装操作、
检修等要求。 5)轧制中心线布置应考虑确保操作侧有足够旳操作空间.
8.1.2 车间平面布置内容
6)设备离厂房旳两端和两边柱脚应留出一定距离，以便吊运， 安装，检修。
7)操作室，生活间，控制室等辅助设施应尽量布置在两跨之间 或两端。
8.1.2 车间平面布置内容
2) 直线横移式——与(1)类同，利用管材自由滚动， 多用于管材车间及型材车间旳冷床布置。
8.2 车间立面布置
根据工艺要求拟定车间旳工艺高度和全部设备 工作面高度，为建筑设计者进行厂房剖面，立 面设计提供参数，并为设备基础和安装提供根 据。
8.2.1 车间工艺高度旳拟定
吊车轨面标高(H)—— 地面（±0.0）至吊车轨道面旳高度。 其取决于设备高度，检修和操作所需要旳空间， 吊车类型及被吊物件旳尺寸，车间通风及照明要 求和车间投资等。 当H↑，厂房越高，通风照明条件越好，投资↑。
8.2.1 车间工艺高度旳拟定
在车间吊车要越过旳最高设备高度已知情况下则：
8.1.2 车间平面布置内容
8.1.2 车间平面布置内容
中间库面积 (F) 计算
F = ATK/q
式中： A——该机组平均日产量, t/天； T——生产周期时间，天； K——主设备与各精整设备产量不平衡系数； q——单位面积平均堆放量 t/m2, 取成品库1/2。 实际上，中间仓库钢材旳储存量能够考虑按轧机3～5天旳平均日产量 计算。对于合金钢厂可按轧机旳8～10天旳产量计算。有色金属中间 再制料堆放天数为2～3天，面积利用系数为0.40
靠主跨厂房旳一侧。 4)生产设备旳间距除了考虑工艺要求外，还要考虑安装操作、
检修等要求。 5)轧制中心线布置应考虑确保操作侧有足够旳操作空间.
8.1.2 车间平面布置内容
6)设备离厂房旳两端和两边柱脚应留出一定距离，以便吊运， 安装，检修。
7)操作室，生活间，控制室等辅助设施应尽量布置在两跨之间 或两端。
8.1.2 车间平面布置内容
2) 直线横移式——与(1)类同，利用管材自由滚动， 多用于管材车间及型材车间旳冷床布置。
金属压力加工ppt课件
此外还有成型模镗，镦粗台，
击膛，图3-18是多镗模锻。 ⒉曲柄压力机上模锻
⒊摩擦压力机上模锻
⒋胎模锻 ＊ 胎模锻是在自在锻设备上运用胎模消费模锻件的工艺方法，
普通采用自在锻方法制坯，然后在胎模中成型。 ⑴扣模 图3-22 ⑵筒模 图3-23 ⑶合膜 图3-24
§2.2 锻造工艺规程的制定
一、绘制锻件图 绘制锻件图是以零件图为根底， 结合锻造工艺特点绘制而成的。
⒈敷料、余量及公差 ＊ 敷料：为简化零件的外形和构造，便于
锻造而添加的一部分金属为敷料。 ＊ 余量：零件外表为切削加工而添加的尺
寸称余量。 ＊ 锻件公差：是锻件名义尺寸的允许变动
量。查表而定。 ＊ 自在锻锻件图：图2-25 ⒉分模面 ＊ 分模面：上下模锻在模锻件上的分界面，关
系到锻件成型，锻件出模，资料利 用率，锻模加工等一系列问题。 ＊ 选分模面原那么： 1)应保证模锻件能从模腔中取出来。图3-26a-a 2)应使上、下两模沿分模面的模腔轮廓一致。 图3-26 b-b 3)分模面应选在能使模腔深度最浅的位置上。 图3-26 b-b 4)使敷料最少。 5)分模面最好是一个平面。图3-26中d-d面最合理。
二、加工条件 ⒈变形温度的影响 ＊ 温度↑→原子的运动才干↑→容易滑移→塑性↑→ 变形抗力↓→可锻性改善. 过热：超越一定温度，晶粒急剧长大，锻造性能↓， 机械性能↓。已过热工件可经过锻造，控制冷 却速度，热处置，使晶粒细化。
过烧：接近资料熔化温度，晶间的低熔点物质开场熔 化，且晶界上构成氧化层。金属失去锻造性 能，一击便碎，无法挽回。
⑴ 模锻模膛 i)终锻模膛 —作用：使坯料最后变形到锻件所要求的外形、尺寸。 —尺寸比锻件尺寸放大一个收缩量，钢件约为1.5%。 —周围有飞边槽，用以添加金属从模膛中流出阻力，促 使金属充溢模膛，包容多余的金属。 —冲孔连皮：无法加工通孔而留下的一薄层金属。 ii) 预锻模膛 —作用：使坯料变形到接近于锻件的外形尺寸，使终锻 时，金属容易充溢终锻模膛。延伸终锻模膛的运用寿命。 —批量不大，外形简单时可不设预锻模膛。 —区别：预锻模膛的圆角、斜度较大，没有飞边槽。 终锻模膛的圆角、斜度较小，有飞边槽。
击膛，图3-18是多镗模锻。 ⒉曲柄压力机上模锻
⒊摩擦压力机上模锻
⒋胎模锻 ＊ 胎模锻是在自在锻设备上运用胎模消费模锻件的工艺方法，
普通采用自在锻方法制坯，然后在胎模中成型。 ⑴扣模 图3-22 ⑵筒模 图3-23 ⑶合膜 图3-24
§2.2 锻造工艺规程的制定
一、绘制锻件图 绘制锻件图是以零件图为根底， 结合锻造工艺特点绘制而成的。
⒈敷料、余量及公差 ＊ 敷料：为简化零件的外形和构造，便于
锻造而添加的一部分金属为敷料。 ＊ 余量：零件外表为切削加工而添加的尺
寸称余量。 ＊ 锻件公差：是锻件名义尺寸的允许变动
量。查表而定。 ＊ 自在锻锻件图：图2-25 ⒉分模面 ＊ 分模面：上下模锻在模锻件上的分界面，关
系到锻件成型，锻件出模，资料利 用率，锻模加工等一系列问题。 ＊ 选分模面原那么： 1)应保证模锻件能从模腔中取出来。图3-26a-a 2)应使上、下两模沿分模面的模腔轮廓一致。 图3-26 b-b 3)分模面应选在能使模腔深度最浅的位置上。 图3-26 b-b 4)使敷料最少。 5)分模面最好是一个平面。图3-26中d-d面最合理。
二、加工条件 ⒈变形温度的影响 ＊ 温度↑→原子的运动才干↑→容易滑移→塑性↑→ 变形抗力↓→可锻性改善. 过热：超越一定温度，晶粒急剧长大，锻造性能↓， 机械性能↓。已过热工件可经过锻造，控制冷 却速度，热处置，使晶粒细化。
过烧：接近资料熔化温度，晶间的低熔点物质开场熔 化，且晶界上构成氧化层。金属失去锻造性 能，一击便碎，无法挽回。
⑴ 模锻模膛 i)终锻模膛 —作用：使坯料最后变形到锻件所要求的外形、尺寸。 —尺寸比锻件尺寸放大一个收缩量，钢件约为1.5%。 —周围有飞边槽，用以添加金属从模膛中流出阻力，促 使金属充溢模膛，包容多余的金属。 —冲孔连皮：无法加工通孔而留下的一薄层金属。 ii) 预锻模膛 —作用：使坯料变形到接近于锻件的外形尺寸，使终锻 时，金属容易充溢终锻模膛。延伸终锻模膛的运用寿命。 —批量不大，外形简单时可不设预锻模膛。 —区别：预锻模膛的圆角、斜度较大，没有飞边槽。 终锻模膛的圆角、斜度较小，有飞边槽。
机械制造基础课件—第三章压力加工
多晶体金属的塑性变形抗力总是高于单晶体。 晶粒越细小，变形抗力越大，但能提高金属的 塑性。
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。
20
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
21
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。
30
3. 模锻件的结构工艺性
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。
20
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
21
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
第二讲有色金属压力加工
连续铸造生产工艺
（1）.类型：连续铸轧、连铸-连轧、水平连 铸 以上三种类型中，以连续铸轧法的应 用最为广泛，特别是在铝、铜合金的板带 箔材生产上应用最多。连铸-连轧法以其生 产能力大，合金品种多的优势也在逐步得 到推广。
（2）工艺参数选择的影响因素： 冷却速度、 铸造速度、 铸造温度、 结晶器的有效高度 熔体转注方式 铸造开头结尾的条件 弄清工艺参数及铸锭质量的关系与其变 化规律，是选择铸造工艺参数的基本依据。
炉子准备与操作
• 1.准备：自然干燥、烘炉、洗炉和清炉。 • 2.制定烘炉制度的原则及烘炉时注意问题。 两个参数：烘炉时间长短和升温速度 原则： (1)结构复杂的炉子烘炉时间宜长，升温速 度宜坦。 （2）有相转变并伴有随体积急剧变化和含有结 晶水的耐火砖，升温速度宜侵，保温时间宜长。 (3)干砌的炉子，升温速度可快一些；湿砌的炉子 及自然干燥时间不充分的炉子，应延长低温烘炉 时间，并降低低温阶段的升温速度。 (4)对于生产高质量熔体的炉子，其烘炉保温时间 宜长一些。
本章完
第二章铸锭及锭坯处理
• • • • • 一、铸锭的结晶 二、铸造方法及选择 三、连续铸造生产工艺 四、设备与操作 五、铸锭缺陷
铸锭的结晶
• 1、过程：用连续铸造法或金属模浇铸法生 产有色金属及合金铸锭时，铸锭的结晶过 程是从铸锭表面向中心，由底部向上部逐 渐扩展的。 • 2、液穴： 被结晶前沿和铸锭敞露液面所包 围的液体金属部分，称为液穴。在外界相 同条件下，液穴深度取决于合金本性．对 于同一种合金，液穴深度与铸造速度成正 比，与铸锭直径的平方成正比。
熔炼工艺过程
• 过程： 装炉→熔化→扒渣→加合金元素→搅拌
→取样→调整成分→搅拌→精炼→扒渣→转炉→ 精炼及静置→铸造。
第四讲有色金属压力加工
• 3. 挤压杆 • 作用: 挤压杆又叫挤压轴，是传递主柱塞产 作用 挤压杆又叫挤压轴， 生的压力，通过挤压垫传递给金属， 生的压力，通过挤压垫传递给金属，使金 属在挤压筒内产生塑性变形 • 结构：实心（正挤压棒型材和特殊反挤压 结构：实心（ 生产大型管材）和空心（ 生产大型管材）和空心（正挤压管材和反 挤压管、型、棒材）。形状多为等截面圆 挤压管、 棒材）。形状多为等截面圆 ）。 柱体，如图4-12. 柱体，如图 • 尺寸：根据挤压筒内径确定，实心杆端部 尺寸：根据挤压筒内径确定， 应小些，因为塑性变形时会变大； 应小些，因为塑性变形时会变大；同样空 心杆端部应大些。 心杆端部应大些。
• 5.2 不等长工作带 • 工作带对金属的流动起到阻碍作用：如果工 工作带对金属的流动起到阻碍作用：
作带长，则使该处的摩擦阻力加大， 作带长，则使该处的摩擦阻力加大，迫使金属向阻力小的 部分流动，这样就可以使金属的流动变得均匀， 部分流动，这样就可以使金属的流动变得均匀，在设计
时，阻力较大的壁薄部分，则工作带的长 阻力较大的壁薄部分， 度要短。 度要短。 • 5.3 采用平衡模孔 • 用于挤压异型管材时，增加一个或两个挤 用于挤压异型管材时， 压成棒材的平衡模， 压成棒材的平衡模，可以利用挤压时从模 孔挤出的金属。 孔挤出的金属。
• 4.2 预热 • 原因：为了使挤压筒内的金属流动均匀和 原因： 挤压筒免受过于剧烈的热冲击， 挤压筒免受过于剧烈的热冲击，温度基本 接近被挤压金属温度。 接近被挤压金属温度。 • 方法：筒内加热、加热炉内加热、电阻元 方法：筒内加热、加热炉内加热、 件外部加热、 件外部加热、用挤压筒内设置的加热孔进 行电阻加热或电感应加热。其中电阻加热 行电阻加热或电感应加热。 和电感应加热应用最广泛。如图4-14为挤 和电感应加热应用最广泛。如图 为挤 压筒中感应加热元件的布置。 压筒中感应加热元件的布置。
金属材料成型基础ppt课件.ppt
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
流动性（cm）
温度（℃）
影响液态合金流动性的因素： 1.合金的化学成分
b a
300
200
100 0
80 60 40
20 0
Pb 20 40 60 80 Sb
a）在恒温下凝固 b）在一定温度范围内凝固
充型能力越强。 （3）浇注系统的的结构 浇注系统的结构越复杂，流动阻力
越大，充型能力越差。
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
三、铸型充填条件
（1）铸型的蓄热系数 铸型的蓄热系数表示铸型从其中的 金属吸取热量并储存在本身的能力。
铸件输送机
1）振击压实
型砂
落砂
捅箱机
压铁传送机
2）汽动微振压实
3）高压造型
加砂机
压铁
4）抛砂加紧砂机实
上箱造型机
合箱 合箱机
下箱造型机
下芯
下箱翻箱、落箱机 铸型输送机
冷却箱
浇注
冷却
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
二、机器造型
1)生产效率高; 2)铸型质量好（紧实度高而均匀、型腔轮廓清晰）; 3)设备和工艺装备费用高，生产准备时间较长。
适用于中、小型铸件的成批、大批量生产。
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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。
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3.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。
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。
组织。
13
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。
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3.1 金属压力加工技术基础 3.1.1 金属的塑性变形
1.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。
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3.1.1 金属的塑性变形 实际晶体的滑移不象理想晶体那样，
10
回复和再结晶
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3.1.4.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。
1.可锻性 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。 2.影响可锻性的因素 金属的本质方面 1.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
素的质量分数的增加而变差。 2.组织结构 固溶体（如奥氏体）的可锻性好，而化合物（如渗碳体）
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。终锻温度过
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。
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。
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3.1.5.金属锻件的组织性能特点 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到的
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。
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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。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。
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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。
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。 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。
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2.回复 T回复=（0.25～0.3）T熔点（K）
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）
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2.影响可锻性的因素
压力加工条件
3.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。
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
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。
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。
14
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。
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3.1.6 金属的锻造性能
第三章 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。
而是通过位错运动实现的。 2、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
6
3.1.2 塑性变形的基本规律 1.体积不变定律 2.最小阻力定律 3.塑性变形的不均匀性 4.控制金属流动的方法
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3.1.3 塑性变形后金属的组织和性能
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。
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3.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。
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。
组织。
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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。
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3.1 金属压力加工技术基础 3.1.1 金属的塑性变形
1.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。
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3.1.1 金属的塑性变形 实际晶体的滑移不象理想晶体那样，
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回复和再结晶
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3.1.4.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。
1.可锻性 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。 2.影响可锻性的因素 金属的本质方面 1.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
素的质量分数的增加而变差。 2.组织结构 固溶体（如奥氏体）的可锻性好，而化合物（如渗碳体）
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。终锻温度过
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。
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。
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3.1.5.金属锻件的组织性能特点 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到的
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。
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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。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。
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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。
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。 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。
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2.回复 T回复=（0.25～0.3）T熔点（K）
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）
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2.影响可锻性的因素
压力加工条件
3.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。
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
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。
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。
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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。
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3.1.6 金属的锻造性能
第三章 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。
而是通过位错运动实现的。 2、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
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3.1.2 塑性变形的基本规律 1.体积不变定律 2.最小阻力定律 3.塑性变形的不均匀性 4.控制金属流动的方法
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3.1.3 塑性变形后金属的组织和性能