金属压力加工

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。
❖ 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。
2、回复和再结晶
1）回复: 当加热温度不高时，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。
T回复=（0.25～0.3）T 熔点（K） 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。
2）再结晶
v 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。
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
❖ 1)金属的本质
❖ 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。
❖ 组织结构 固溶体（如奥氏体）的可锻性好， 而化合物（如渗碳体）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）
❖ 2)．压力加工条件
❖ (1)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。
v 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。
v 一般纯金属的再结晶温度为：
T再结晶≈0.4T熔点（K）
v 消除金属加工硬化的热处理方法叫再结晶退 火。
v 再结晶的特点
v 1、只有产生加工硬化的金属才能产生再结晶。
v 2、不同于同素异构转变，不发生晶体结构变 化。
第一节 金属压力加工工艺基础
§1-1 金属塑性变形的实质
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。
v 实际晶体的滑移不象理想晶体那样，而 是通过位错运动实现的。
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。
3、拉拔
拉拔是利用拉力，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。
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。
v 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。
塑性变形后的金属加热时组织和性能的变化
3、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。
❖ 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。 ❖ 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。
合理利用纤维组织
v 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。
§1-4 金属的锻造性能
1、可锻性概念 ❖ 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
v 2、多晶体的塑性变形 v 1）每个晶粒变形不均匀 v 2）晶粒间也产生滑动和
转动。 v 3）变形抗力大
§1-3 塑性变形后金属的组织和性能
v 1、加工硬化 v 金属在进行塑性变形时，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。
v 加工硬化的金属内部组织变化特点： v 1、各晶粒沿变形最大的方向伸长； v 2、位错密度增加，晶格严重扭曲，产生内 v 应力； v 3、滑移面和晶粒间产生碎晶。
4、金属锻件的特点
❖ 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组织。
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。
碳钢的锻造温 度范围
(2)变形速度
v 1、随变形速度的增大， 加工硬化严重，可锻 性变坏。
v 2、另一方面，在变形 过程中，产生热效应 现象。热效应现象使 金属的塑性提高，变 形抗力减小，可锻性 变好。
v 但是，除了高速锤以外，在普通锻压 设备上都不可能超过临界变形速度。 所以，一般塑性较差的金属，应以较 小的变形速度，在压力机上进行锻造。
(3)应力状态
v 三个方向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。