材料成型技术基础电子教案-第二章 金属的塑性成形

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1、金属工艺学于美杰山大材料学院第二章金属的塑性成形第一节塑性变形理论第二节锻造技术第三节板料冲压技术塑性变形的微观机制塑性变形对力学性能的影响影响金属可锻性的因素了解几种常用的锻造技术和板料冲压技术的工艺特点基本要求第一节塑性变形理论第三章金属的塑性成形TheoryofPlasticDeformation塑性成形在外力作用下利用金属材料的塑性，使其成形并获得一定力学性能的加工方法。也称塑性加工或压力加工分类静压力动压力轧制挤压拉拔自由锻模锻冲压热成形、冷成形第一节塑性变形理论第三章金属的塑性成形TheoryofPlasticDeform

2、ation塑性成形（压力加工）的特点优点结构致密，组织细化，力学性能提高；少无切削加工，材料利用率高；生产效率高；缺点一般工艺表面质量差（氧化）；不能形成形状复杂件（相对铸造）；设备庞大、价格昂贵；劳动条件差（强度高、噪音大）；第一节塑性变形理论第三章金属的塑性成形TheoryofPlasticDeformation1.1塑性变形的微观机制什么是塑性？－在外力作用下发生永久变形而不破坏的能力。金属内原子排列并不十分归整，存在大量位错塑性变形的实质晶内：滑移晶间：滑动＋转动滑移：在外力作用下，晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于晶体的另

3、一部分发生移动或切变。残余变形塑性变形位错运动引起滑移第一节塑性变形理论第三章金属的塑性成形TheoryofPlasticDeformation多晶体变形以晶内滑移为主，晶间转动为辅（原因：晶界有阻碍变形的作用，或者晶界强度高于晶内，晶界变形更难）晶粒越细、越多，晶界越多，对材料起到强化作用。晶粒间的滑动和转动第一节塑性变形理论第三章金属的塑性成形TheoryofPlasticDeformation细晶强化原因晶界面积越多，位错障碍越多，金属塑性变形的抗力越大，强度、硬度越高。晶粒越细，单位体积内同时参与变形的晶粒数目越多，塑性变形可

4、分散在更多的晶粒内进行，变形均匀，减少了应力集中，使塑性指标提高；晶粒越细小，晶界面积越多，对裂纹扩展的阻碍作用越大，金属在断裂前消耗的功越大，使韧性指标提高；回顾：固溶强化第一节塑性变形理论第三章金属的塑性成形TheoryofPlasticDeformation1.2塑性变形对金属组织和性能的影响（1）对性能的影响形变强化现象：金属塑性变形时，随塑性变形量的增加，强度和硬度增加，而塑性和韧性下降的现象，也称“加工硬化”。－－强化金属的重要手段之一原因：随变形量增加,位错密度增加，使变形抗力增加。形变强化的结果：①强硬度提高；②使进一

5、步塑性变形困难。第一节塑性变形理论第三章金属的塑性成形TheoryofPlasticDeformation（2）对组织的影响：晶粒被拉长或压扁；晶粒破碎产生碎晶。当变形量很大时，晶界上的杂质随晶粒一起沿变形方向被拉长后呈流线状分布，这种流线分布形态的微观结构称为纤维组织；力学性能呈现各向异性平行纤维方向：抗拉强度高、剪切强度低垂直纤维方向：剪切强度高、抗拉强度低纤维组织不易消除,只能合理应用拉应力∥纤维组织剪切应力⊥纤维组织第一节塑性变形理论第三章金属的塑性成形TheoryofPlasticDeformation（3）回复和再结晶金属

6、经变形后,组织处于不稳定状态,有自发恢复到稳定状态的倾向。但在常温下，原子扩散能力小,不稳定状态可长时间维持。加热可使原子扩散能力增加，金属将依次发生回复、再结晶和晶粒长大。回复：塑性变形时出现的碎晶和晶格畸变具有不稳定性，加热后原子热运动加剧，晶格畸变消除，内应力明显减小的现象。T回＝（0.25～0.3）T熔再结晶：对形变强化的金属加热到熔点的0.4倍时，开始以某些碎晶或杂质为核心生成新的等轴晶粒，原来已变形的晶粒消失，使金属的强度、硬度降低，塑性和韧性增加，形变强化现象完全消除的现象。T再=0.4T熔加热温度℃黄铜第一节塑性变形理

7、论第三章金属的塑性成形TheoryofPlasticDeformation几点说明：回复只能部分消除加工硬化；再结晶能消除全部加工硬化；再结晶不是恒温过程，而是在一定温度范围内连续进行的过程。T再再结晶温度是开始再结晶的最低温度。第一节塑性变形理论第三章金属的塑性成形TheoryofPlasticDeformation再结晶也是晶核形成和长大的过程，不是相变过程，再结晶前后晶粒的晶格类型和成分完全相同。冷变形：在T再温度以下的塑性变形，存在形变强化,强度、硬度↑，塑性、韧性↓；冷冲压、冷挤压、冷轧、冷拔;尺寸精度高、表面质量好;变形不

8、宜过大，避免破裂；热变形：在T再温度以上的塑性变形，形变强化随时被再结晶消除。热锻、热轧、热挤压;变形程度大,缺陷少，组织致密，力学性能高；生产中，把消除加工硬化的热处理称为再结晶退火。再结晶退火温度比T再高200~30