金属材料成型总结

1.1材料加工成形方法：液态金属铸造成形、金属材料塑性成形(锻)、金属材料焊接成形。

1.2.a.轧制:金属坯料在两个回转轧辊之间受压变形而形成各种产品的成形工艺

b.挤压:金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形的成形工艺

c.拉拔：将金属坯料拉过拉拔模的模孔而变形的成形工艺

d.锻压：金属坯料在上下砥铁间受冲击力或压力而变形的成形工艺称为自由锻。在具有一定形状的锻模模膛内受冲击力或压力而变形的成形工艺称为模锻。在冲模之间受压产生分离或变形的成形工艺称为冲压。

1.3. 铸造的实质就是液态金属逐步冷却凝固而成形

1.4. 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、毛坯或零件的成形工艺，称为金属塑性成形（也称为压力加工）工艺

1.5.焊接成形的实质：就是通过加热或加压（或两者并用）使材料两个分离表面的原子达到晶格距离，借助原子的结合与扩散而获得不可拆接头的工艺方法。

2.1高炉冶炼的主要产品是生铁，副产品是炉渣、煤气和一定量的炉尘（瓦斯灰）。

高炉炼铁的原料：1矿石（生矿，熟矿）；2焦炭，煤粉；3溶剂（石灰石，硅石等）

铁矿粉造块目前主要有两种方法：烧结法和球团法。

2.2基本过程是燃料在炉缸风口前燃烧形成高温还原煤气，煤气不停地向上运动，与不断下降地炉料相互作用，其温度、数量和化学成分逐渐发生变化，然后从炉顶逸出炉外。炉料在不断下降过程中，由于受到高温还原煤气的加热和化学作用，其物理形态和化学形态逐渐发生变化，最后在炉缸里形成液态渣铁，从渣铁口排出炉外。

2.3炼钢设备：电炉，氧化性转炉。

炼钢:就是通过冶炼降低生铁中的碳和去除有害杂质，再根据对钢性能的要求加入适量的合金元素，使之具有性能优良的钢。

炼钢过程：通过供氧，造渣、加合金、搅拌、升温等手段完成炼钢基本任务

炼钢的基本任务：四脱（c.o.p.s ）；二去（去气，非金属夹杂）；二调整（温度，成分）

原料：金属料（铁水、废钢、生铁和铁合金） 非金属料(造渣材料<石灰、萤石和白云石>和氧化剂<氧气、铁矿石、氧化铁皮>)

冶炼工艺，有单渣法、双渣法. 单渣法冶炼周期由装料、吹炼和出钢.

2.4热带钢连轧机的工艺过程

（a ） 原料（b ）板坯加热（c ）粗轧（d ）精轧（e ）热轧带钢冷却（f ）卷取（g ）平整

冷轧的主要特点。

冷轧薄板带钢生产工艺流程：

热轧带钢原料—酸洗—冷轧—退火—平整—剪切—检查分类—包装—入库。

2.5金属经过塑性加工成形、具有一定断面形状和尺寸的实心直条称为型材。

型材轧制工艺:

热轧无缝钢管生产工艺流程

1管坯准备，2定心，3管坯加热，4管坯穿孔，5毛管的轧制，6钢管均整、定径和减径，7钢管的冷却和精整

焊管生产的基本工序为坯料准备→成型→焊接→精整→检验→包装入库。

4.1材料塑性变形

包括晶内变形和晶间变形。通过各种位错运动而实现的晶内一部分相对于另一部分的剪切运动，这就是

晶内变形。剪切运动有不同的机理，其中最基本的形式是：滑移、孪生、形变带和扭折带。在

r T T 5.0

（r T熔化温度）时，可能出现晶间变形。当变形温度比晶体熔点低很多时，起控制作用的变形机理是滑移和孪生。在高温塑性变形时，扩散机理起重要作用

4.2点阵阻力

晶内变形是晶体的一部分相对于另一部分的剪切变形，都是通过位错运动来实现的，所以研究基本的塑性变形机理就应研究相应的各种位错运动形式。滑移是重要的切变机理之一

孪晶

通过变形形成的孪晶称为形变孪晶或机械孪晶。产生孪晶的过程称为孪生。

孪生是晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶体学平面和方向产生的切变。

扩散塑性变形机理

当材料在高温塑性变形时，扩散就起着重要的作用。

扩散塑性变形机理包括：扩散-位错机理；溶质原子定向溶解机理；定向空位流机理

扩散对刃位错的攀移和螺位错的割阶运动产生影响。特别是扩散对刃位错攀移速度的影响，

溶质原子定向溶解机理:晶体没有受到力作用时，溶质原子在晶体中的分布是随机的，无序的。

碳原子在棱边中点随机均匀分布的情况就破坏了，通过扩散，优先聚集在受拉的棱边，在晶体点阵的不同方向上产生了溶解碳原子能力的差别，称之为定向溶解。

4.3定向空位流机理则是由扩散引起的不可逆的塑性流动机理。

（1）晶界的障碍强化作用

变形以后，在难变形的晶界处出现竹节状。原因是晶界附近塞积了大量位错。塞积位错足够多时，领先位错的前端产生应力集中。要实现塑性变形从一个晶粒传递到下一个晶粒，就必须外加以更大的力，这就是晶界的障碍强化作用。

（2）多系滑移强化作用

一个晶粒产生滑移变形而不破坏晶界连续性，相邻的晶粒必须有相应协调变形才行。

位错运动遇到的障碍比单系滑移多，阻力要增加。而且随着变形量的增加，阻力增加很快，这就是多系滑移所产生的强化作用。

4.4温度对加工硬化有很大的影响。

温度升高，硬化系数降低，对应于一定变形程度的屈服应力值也减小。

应变速率对加工硬化的影响具有双重性，包含温度和时间两个方面的因素。即由于应变速率升高，软化机理来不及进行而引起屈服应力升高的应变速率效应；和在变形过程中由于 很高（如同绝热过程中形

变热来不及散失），塑性功转化成形变热而提高了变形物体温度，使屈服应力降低的温度效应。规律较复杂，要具体分析。

4.5晶粒大小对金属流变应力的影响

晶粒细化在工程上有重要的应用：

1）在高强度的钢种中，一般σI项的值较高，细化晶粒可以提高韧性。变形较均匀，变形容易协调。可降低脆性转化温度，提高材料使用范围。因为晶粒细化后，晶界面积增加，使偏聚的杂质原子数量减少。因而对晶界附近所引起的脆性将有很大的缓和作用。

2）在低强度钢中（低碳钢结构），利用细化晶粒来提高屈服强度有明显效果。尤其是超细晶组织对提高强度和韧性作用更突出。

3）在超塑性变形时，细化晶粒可以得到理想的超塑性变形。因为超塑性变形的控制机理为晶间滑动机理，等轴细小晶粒更有利于滑动变形。

细化晶粒的途径主要有：1）改变结晶过程中的凝固条件，2）严格控制随后的回复和再结晶过程以获得细小的晶粒组织。3）利用固溶体的过饱和和分解或粉末烧结等方法，4）多次反复快速加热冷却的热循环处理来细化晶粒。

5.1 材料的塑性指标

1）延伸率

2）断面收缩率