金属工艺学 第三篇 锻造

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1、金属材料成形基础第三篇金属的塑性成形工艺锻造工艺冲压工艺轧制工艺挤压工艺其他特种成形工艺塑性成型工艺（也称压力加工）：在不破坏金属自身完整性的情况下，利用外力的作用使金属发生塑性变形获得毛坯或零件的加工方法，称为。外力：冲击力（锤类设备）和压力（轧机和压力机）§1金属塑性变形实质近代物理的金属滑移与位错理论表明：金属的塑性变形是由于金属在外力作用下，晶粒之间产生相对移动的结果。滑移面整体刚性滑移ττττ线缺陷多晶体的塑性变形可以看作是：单个晶粒的位错及晶粒之间的滑动和转动的综合结果。P从以上的分析可知：金属在发生塑性变形时，是从弹性塑性的过程，

2、其中一定存在“残余”的弹性变形，当外力去除后，弹性变形将恢复，既“弹复”现象。弹复现象的存在，对金属的压力加工精度产生很大的影响。如：产生尺寸误差。§2塑性变形后金属的组织和性能一、金属塑性变形后的组织和性能在常温下经塑性变形后，金属内部组织将发生如下变化：①晶粒沿变形最大的方向伸长；②晶格与晶粒均发生扭曲，产生内应力；③晶粒间产生碎晶。加工硬化:随着塑性变形量的增加，金属的强度和硬度逐渐升高，塑性、韧性逐渐降低的现象。又称冷变形强化。有利：强化金属材料，可通过冷轧、喷丸等方法对金属进行强化的理论根据。不利：进一步的塑性变形带来困难。是一种不稳定

3、现象，有自发回复到温度状态的倾向。温度升高，原子获得了热能，热运动就会加剧，使原子排列回复到正常状态，从而消除晶格扭曲，并部分消除加工硬化，这个过程称为回复。T回=(0.25～0.3)T熔当温度继续升高时，金属原子获得更多的热能，开始以碎晶或杂质为核心结晶成细小而均匀的再结晶新晶粒，从而消除全部加工硬化，这个过程称为再结晶。T再=0.4T熔在再结晶温度以上加热已产生加工硬化的金属，使其发生再结晶而再次获得良好的塑性，这种操作工艺称为再结晶退火。这一特性在生产中得到广泛应用：----如冷轧带钢通过再结晶退火，提高材料的综合性能，尤其是塑性。进一步可

4、用冷轧带钢来加工钢窗型材等。----如在板料拉深工艺中，通过退火提高塑性可增加变形程度。如日用品中的脸盆、饭缸等。当金属在大大高于再结晶温度下受力变形时，冷变形强化和再结晶过程同时存在，变形中的强化和硬化随即被再结晶过程消除。二、金属塑性变形分类在再结晶温度以上的塑性变形称为:热变形在再结晶温度以下的塑性变形称为:冷变形1.热变形及其影响1）不产生加工硬化2）使组织得到改善，提高了力学性能①细化晶粒；②压合了铸造缺陷；3）形成纤维组织③组织致密。2.纤维组织铸锭在压力加工中产生塑性变形时，基体金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质形状都将沿着变形方向被

5、拉长，呈纤维状，叫纤维组织。变形程度越大，纤维组织越明显。为了获得具有最佳力学性能的零件，应充分利用纤维组织的方向性．一般应遵循两项原则：①使纤维分布与零件的轮廓相符合而不被切断；②使零件所受的最大拉应力与纤维方向一致，最大切应力与纤维方向垂直。三、纤维组织的利用原则存在纤维组织的金属，具有各向异性的性质:（1）在平行于纤维组织的方向上：塑性、韧性提高，材料的抗拉强度提高（2）在垂直于纤维组织的方向上：塑性、韧性降低，材料的抗剪强度提高四、锻造比金属的变形程度通常用锻造比来表示。即：AAOY拔=AO/AY镦=HO/H0HHAO、A——坯料变形前、

6、后的截面积。HO、H——坯料变形前、后的高度。§3金属的可锻性可锻性----是综合衡量材料在经受压力加工时获得优质制品难易程度的工艺性能。一.金属的本质(内因)1.化学成分的影响一般情况下，纯金属的可锻性比合金的好；碳钢含碳量越低，可锻性越好；合金中含有碳化物形成元素时，其可锻性显著降低。如铬、钼、钒、钨等合金钢都不易锻造。可锻性合金成分%可锻性常用金属的塑性和变形抗力来综合衡量。塑性越好，变性抗力越小，可锻性越好。金属的可锻性取决于金属的本质和加工条件。纯金属和固溶体（如奥氏体）可锻性好，碳化物（如渗碳体）的可锻性差；晶粒细小而又均匀的组织可锻

7、性好于铸态柱状组织和粗晶粒组织。2.金属组织的影响二、加工条件的影响(外因)1.变形温度的影响变形温度：变形温度越高，材料的可锻性越好。注意:若加热温度过高，晶粒急剧长大，金属力学性能降低，产生“过热”。后果与解决办法：锻造易击碎，退火消除。若加热温度接近熔点，晶界氧化破坏了晶粒间的结合，金属失去塑性而报废，这种现象称为“过烧”。金属锻造加热时允许的最高温度称为始锻温度。停止锻造时的温度称终锻温度。锻造温度是指始锻温度与终锻温度之间的温度。2．变形速度的影响变形速度即单位时间内的变形程度。它对金属锻造性的影响可分为两个阶段。3、应力状态的影响金属

8、在进行不同方式的变形时，所产生应力的大小和性质(压应力或拉应力)是不同的。实践证明,压应力数目越多，塑性越好。拉应力数目越多，塑性越差。