金属塑性变形的实质
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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）
二、影响可锻性的因素
• 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。
变 形 抗
过临界变形速度。所以，一
力
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。
变形抗力
塑性
变形速度ua
3）应力状态
• 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。
• 压应力使各种缺陷受到抑制，不易扩展，故可提高金属的塑性。 • 在拉应力作用下，极易扩展，甚至破坏，使金属失去塑性。 • 同号应力状态下的变形抗力大于异号应力状态下的变形抗力。 • 综上所述，金属的可锻性既取决于金属的本质，又取决于加工条
金属的压力加工(塑性加工 ) Umformen
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
金属的塑性成形工艺基础
金属塑性变形的实质
一、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。
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
• 1、随变形速度的增大，加工 硬化严重，可锻性变坏。
• 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。
塑
性
• 但是，除了高速锤以外，在 普通锻压设备上都不可能超
轧 制 Walzen
轧制最早在16世纪后期发展起来，目前约有90％的金属材料涉及轧制工 艺。
轧制的基本操作是平板轧制，即简单轧制，轧出来的是平板和薄板。
平板 轧制
6 mm 平 板 < 6 mm 薄 板
300 mm 大锅炉支撑 150 mm 反 应 容 器
100～125 mm
坦克装甲 1.8 mm 波音747蒙皮 0.1 mm 饮 料 罐 0.008 mm 香 烟 铝 箔
•
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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 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。
回复和再结晶
冷变形、热变形和温变形 Kalt-, Reiß- und Zwischenumformen
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。
回复和再结晶
• 1．回复
• 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。
• 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。
• 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。
金属锻件的特点 Eigenschaft von geschmiedten Teilen
• 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。
件。在压力加工过程中，要力求创造最有利的加工条件，提高塑 性，降低变形抗力。
a)
b)
不同变形方法的金属应力状态
a) 挤压 b) 拉拔
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。
• 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。 • 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
• 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。
再结晶 Rykristalisation
• 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。
• 一般纯金属的再结晶温度为：
金属塑性变形的实质
• 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。
• 二、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
塑性变形后金属的组织和性能
• 一、加工硬化 Verfestigung • 金属在室温下进行塑性变形时，随着变形程度的增加，强度
常用金属的锻造性能
金属的锻造性能及其影响因素
一、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。塑性越高，变形抗力越小，则金属的可
锻性越好。 • 二、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
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）
二、影响可锻性的因素
• 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。
变 形 抗
过临界变形速度。所以，一
力
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。
变形抗力
塑性
变形速度ua
3）应力状态
• 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。
• 压应力使各种缺陷受到抑制，不易扩展，故可提高金属的塑性。 • 在拉应力作用下，极易扩展，甚至破坏，使金属失去塑性。 • 同号应力状态下的变形抗力大于异号应力状态下的变形抗力。 • 综上所述，金属的可锻性既取决于金属的本质，又取决于加工条
金属的压力加工(塑性加工 ) Umformen
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
金属的塑性成形工艺基础
金属塑性变形的实质
一、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。
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
• 1、随变形速度的增大，加工 硬化严重，可锻性变坏。
• 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。
塑
性
• 但是，除了高速锤以外，在 普通锻压设备上都不可能超
轧 制 Walzen
轧制最早在16世纪后期发展起来，目前约有90％的金属材料涉及轧制工 艺。
轧制的基本操作是平板轧制，即简单轧制，轧出来的是平板和薄板。
平板 轧制
6 mm 平 板 < 6 mm 薄 板
300 mm 大锅炉支撑 150 mm 反 应 容 器
100～125 mm
坦克装甲 1.8 mm 波音747蒙皮 0.1 mm 饮 料 罐 0.008 mm 香 烟 铝 箔
•
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
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 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。
回复和再结晶
冷变形、热变形和温变形 Kalt-, Reiß- und Zwischenumformen
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。
回复和再结晶
• 1．回复
• 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。
• 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。
• 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。
金属锻件的特点 Eigenschaft von geschmiedten Teilen
• 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。
件。在压力加工过程中，要力求创造最有利的加工条件，提高塑 性，降低变形抗力。
a)
b)
不同变形方法的金属应力状态
a) 挤压 b) 拉拔
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。
• 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。 • 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
• 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。
再结晶 Rykristalisation
• 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。
• 一般纯金属的再结晶温度为：
金属塑性变形的实质
• 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。
• 二、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
塑性变形后金属的组织和性能
• 一、加工硬化 Verfestigung • 金属在室温下进行塑性变形时，随着变形程度的增加，强度
常用金属的锻造性能
金属的锻造性能及其影响因素
一、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。塑性越高，变形抗力越小，则金属的可
锻性越好。 • 二、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