湖大材料工程基础课件第三章材料固态成形工艺

（2）生产效率高：线材轧制速度高达100m/s，在 12000kN压力机上每小时可生产出汽车、发动机 曲轴90件。
（3）产品质量高，性能好，缺陷少：可消除或降低 材料内部的某些缺陷，改善材料组织和性能。
（4）加工精度和成形极限有限：不能制造形状较复 杂的零件，低塑性材料不能成形。
（5）模具、设备费用高
(2)金属的组织：单相组织好于多相组织；铸态下 的柱状组织、粗晶粒组织、晶界上存在偏析、 或有共晶莱氏体组织使可锻性变差
(3) 加工条件
变形温度：一般随变形温度的升高，可提高金
属的可锻性；当温度接近熔点时，会引起过
烧，使可锻性急剧降低
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不同合金系8种典型金属的可锻性
Ⅰ—纯金属及单相合金(铅合金、
钼合金、镁合金)；Ⅱ—纯金属及
单相合金(晶粒长大敏感者)(铍、镁
合金、钨合含、钛合金)；Ⅲ—具
有不溶解组分的合金(高硫钢，含
硒不锈钢)；Ⅳ—具有可溶组分的
合金(含氧化物的钼合金，含可溶
性碳化物和氮化物的不锈钢)；
Ⅴ—加热时形成有塑性第2相的合
金(高铬不锈钢)；Ⅵ—加热时形成
低熔点第2相的合金(含硫的铁、含
锌的镁合金)；Ⅶ—冷却时形成有
塑性第2相的合金(碳钢和低合金钢
、 - 钛合金和 钛合金)；Ⅷ—
冷却时形成脆性第2相的合金(高温
合金、沉淀硬化不锈钢)；Tm —熔
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2)变形速度：一方面随着变形速度的增加，回复 与再结晶过程来不及进行，不能及时消除加工 硬化现象，故使塑性降低，变形抗力增大，可 锻性变坏。另一方面随着变形速度的增高，产 生热效应，使 金属的塑性升 高，变形抗力 降低，又有利 于改善可锻性。
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一、金属压力加工分类
(1)冷变形过程（冷加工）
塑性变形温度低于该金属的再结晶温度（室温） 特征：金属变形后产生加工硬化。
(2)热变形过程（热加工）
塑性变形温度ห้องสมุดไป่ตู้于该金属的再结晶温度
特征：金属变形后会再结晶，塑性好，消除内部缺
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第3章 材料的固态成形
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成形或者变形工艺包括由机械加工及塑性变形改 变固体的形状。
该工艺限于具有足够延展性的材料。
金属 聚合物 陶瓷
易成形 复合材料
适用 适用 氧化物玻璃在玻璃转变温度以上容
一般不适用
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金属的可锻性是表示金属在热状态下经受 压力加工时塑性变形的难易程度。
可锻性的优劣一般常用金属的塑性和变形 抗力两个指标来综合衡量。
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影响可锻性的因素
(1)金属的成分：纯金属好于合金，低碳钢优于高 碳钢，低碳低合金钢优于高碳高合金钢；有害 杂质元素一般使可锻性变坏
陷，产生纤维组织。
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二、金属压力加工的特点
（1）材料利用率高：一般方法利用率为(60~70)%， 先进的可达(85~90)%。
论，轧制、挤压、拉拔、锻造及板材成形等加工
方法。
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§1.1 概述
压力加工是指在不破坏金属自身完整性的条件 下，利用外力作用使金属产生塑性变形，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，也称为塑性成形 或塑性加工。
降低变形抗力的途径
(1)降低材料自身的变形抗力
最有效的措施是适当提高热变形时的温度。
(2)改善变形时的受力状态
主要是采用合理的变形方案，设计合理的模 膛，减少变形时的摩擦阻力。
(3)减少加工过程中的接触面积
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3) 应力状态：压应力成分数量愈多，塑性
愈好；拉应力成分数量愈多，塑性愈差。
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应力状态条件对
可锻性的影响 (a)—试样； (b)—拉拔； (c)—挤压
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金属的塑性加工成形性： 衡量金属在外力作用下发生塑性变形而不易 产生裂纹的能力，它是金属重要的工艺性能 之一； 其优劣主要取决于金属材料的成分、组织、 性能以及压力加工的方法和条件。
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一、金属的热成形性能
金属在热状态下的成形性能通常用金属的 可锻性(Forgeability)来衡量。
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三、发展
1、向更精细方向发展，齿轮精锻可达IT7级，铝件变 薄，拉深表面粗糙度Ra达0.05μm，箔铝冲孔内直径达 0.03mm，轧丝直径达0.016～0.023mm。
2、研究与开发塑性加工过程的计算机模拟技术与模具 CAD/CAM技术，复合成形技术等。
3、研究与开发柔性成形技术，增量成形技术，净成形技 术，近净成形技术，复合成形技术等。
4、实现高速化、连续化、可控化加工。 5、研究与开发使环境净化，低噪音、小无震动、节省能
源、资源或再利用的加工技术。
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§1.2 金属的塑性加工成形性
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§1 金属成形
金属不仅可在液态下直接铸造成形，也可冷凝为 固态锭坯后，通过外力作用发生塑性变形加工成 管、棒、板、带材、线材及各种形状的制品。
通过铸造方法得到的金属坯件大多不能直接使 用，还需要进一步的加工成形，如轧制、挤压、 拉拔等。
本节主要介绍有关金属材料塑性加工的基本理