《金属的塑性成形》PPT课件

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1、1、压力加工----利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零件的生产方法。各类钢和大多数有色金属及其合金都具有一定的塑性，都能在热态或冷态下进行压力加工。第3章金属的塑性成形轧制挤压拉拔静压力自由锻模锻冲压冲击力压力加工分类2、分类3、压力加工的特点（与铸造比）（1）优点：a）结构致密，组织细化，力学性能提高（强度、硬度、韧性）；b）少无切削加工，材料利用率高；c）可以获得合理的流线分布；d）生产效率高。（如：曲轴、螺钉）（2）缺点：a）一般工艺表面质量差（氧化）。b）不能形成形

2、状复杂件（相对）c）设备庞大、价格昂贵。d）劳动条件差（强度高、噪音大）第一节金属的塑性变形一、金属塑性变形的实质塑性：金属在外力作用下，产生永久变形而不破坏的能力。金属变形过程：a）金属材料在外力作用下发生弹性变形，σ＜σeb）当外力超过σs后产生塑性变形c）外力继续加大，发生断裂金属塑性变形的实质：a）晶粒内部滑移和孪生（单晶体）b）晶间滑移和晶粒转动1、单晶体的塑性变形（1）单晶体滑移单晶体受力后，外力在任何晶面上都可分解为正应力和切应力。正应力只能引起弹性变形及脆性断裂。只有在切应力的作用下金属晶体才能产生塑性变形。理论

3、上，整体刚性滑移——滑移困难锌单晶理论计算：σs=350kg/mm2实测：σs=0.1kg/mm2实际上，位错的运动引起滑移——滑移容易位错的运动引起滑移刃位错的产生及运动多脚虫的爬行滑移面上位错的运动类似多脚虫爬行运动整体切变与位错移动消耗能量对比晶体产生滑移的最小切应力称临界切应力.通过位错运动产生滑移时，只在位错中心的少数原子发生移动，移动距离远小于一个原子间距，因而所需临界切应力小。滑移：晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面及此晶面上的一定晶向产生相对移动的现象。原子密度最大的晶面和晶向之间原子间距最大，结合力最弱，

4、产生滑移所需切应力最小。滑移面：原子排列最紧密的面滑移方向：原子排列最紧密的方向一个滑移面和其上的一个滑移方向构成一个滑移系三种典型金属晶格的滑移系滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大。金属的塑性：面心立方晶格>体心立方晶格>密排六方晶格。（面心立方）（密排六方）滑移时，晶体两部分的相对位移量是原子间距的整数倍.滑移的结果在晶体表面形成台阶，称滑移线，若干条滑移线组成一个滑移带。滑移后,滑移面两侧晶体的位向关系未发生变化。（2）孪生：在切应力作用下，晶体的一部分沿一定晶面和晶向相

5、对于另一部分产生一定角度的切变。发生切变的部分称孪生带或孪晶，发生孪生的晶面称孪生面。孪生的结果：使孪生面两侧的晶体呈镜面对称。与滑移相比：孪生使晶格位向发生改变；所需切应力比滑移大得多,变形速度极快,接近声速;孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距.密排六方晶格金属滑移系少，常以孪生方式变形。体心立方晶格金属只有在低温或冲击作用下才发生孪生变形。面心立方晶格金属，一般不发生孪生变形，但常发现有孪晶存在，是由于相变过程中原子重新排列时发生错排而产生的，称退火孪晶。２、多晶体的塑性变形工业中实际使用的金属大多是多晶体。1）多

6、晶体的特征：a）晶粒的形状和大小不等b）相邻晶粒的位向不同c）多晶体内存在大量晶界2）多晶体的塑性变形：多晶体中单个晶粒变形与单晶体相似，多晶体变形比单晶体复杂。晶界对多晶体变形的影响：多晶体中当位错运动到晶界附近时，受到晶界的阻碍而堆积起来,称位错的塞积。要使变形继续进行,则必须增加外力,从而使金属的变形抗力提高。晶粒位向对多晶体变形的影响：多晶体中各相邻晶粒位向不同，当一个晶粒发生塑性变形时，为了保持金属的连续性，周围的晶粒若不发生塑性变形，则必以弹性变形来与之协调。这种弹性变形便成为塑性变形晶粒的变形阻力。由于晶粒间的这种

7、相互约束，使得多晶体金属的塑性变形抗力提高。多晶体中首先发生滑移的是滑移系与外力夹角等于或接近于45°的晶粒。当塞积位错前端的应力达到一定程度，加上相邻晶粒的转动，使相邻晶粒中原来处于不利位向滑移系上的位错开动，从而使滑移由一批晶粒传递到另一批晶粒，当有大量晶粒发生滑移后，金属便显示出明显的塑性变形。铜多晶试样拉伸后形成的滑移带σσ因此，多晶体的塑性变形可以看成是各个晶粒内部滑移和孪生的总和。各个晶粒间的变形，是产生内应力和开裂的原因。晶粒越细，单位体积内同时参与变形的晶粒数目越多，滑移系越多，塑性变形可分散在更多的晶粒内进行，

8、变形越均匀，在断裂前发生的塑性变形量越大，塑性越好。而且晶粒越细小，晶界面积越大，位错障碍越多，金属塑性变形的抗力越大，强度、硬度越高；同时晶界面积越大，对裂纹扩展的阻碍作用越大，金属在断裂前消耗的功越大，韧性就越好，因此细化晶粒既可以提高材料的强度和硬度，又可