《金屬塑性變形》PPT課件.ppt

第三篇 金屬壓力加工,概述 金屬在外力的作用下產(chǎn)生塑性變形，得到預(yù)定形狀與性能的制件（毛坯或零件）的加工方法，又稱壓力加工、塑性成形。 各類鋼和大多數(shù)有色金屬及其合金都具有一定的塑性，可在熱態(tài)或冷態(tài)下進(jìn)行壓力加工。,f1,根據(jù)受力和變形特點(diǎn)，鍛壓成形有以下幾種形式:,1軋制 金屬坯料依靠摩擦力，在兩個(gè)回轉(zhuǎn)軋輥的間隙中連續(xù)通過軋輥而受壓變形，以獲得各種產(chǎn)品的加工方法。,f4,拉拔 將金屬坯料拉過拉拔模的?？锥冃蔚募庸し椒?。,f2-f3,擠壓 金屬坯料在擠壓模內(nèi)受壓，被擠出模孔而變形的加工方法。按金屬流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向的異同，可分為正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓、徑向擠壓四種；按坯料的擠壓溫度不同，可分為冷擠壓、熱擠壓、溫?cái)D壓。,正擠壓,反擠壓,f5-f6,4鍛造 金屬坯料在上、下抵鐵間或模膛內(nèi)受沖擊力（使用鍛錘）或壓力（使用壓力機(jī)）而變形的加工方法。按是否使用鍛模分為自由鍛、模鍛兩大方法。,自由鍛,模鍛,f7,5板料沖壓 金屬板料在沖模間受壓產(chǎn)生分離或變形的加工方法。,第一節(jié) 金屬塑性變形的實(shí)質(zhì) 金屬是由晶粒（單晶體）組成的多晶體，塑性變形先在晶面方向有利于滑移的晶粒內(nèi)開始，然后不利于滑移的晶粒向有利變形的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，多晶體間協(xié)調(diào)變形，使滑移繼續(xù)進(jìn)行。,塑性變形的實(shí)質(zhì)就是：組成金屬多晶體的許多單晶體，產(chǎn)生晶內(nèi)變形（滑移）的綜合效果，而晶粒間則產(chǎn)生滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。,1、單晶體滑移變形 在切向力的作用下，晶體的一部分與另外一部分發(fā)生相對(duì)滑移，造成晶體的塑性變形，當(dāng)外力繼續(xù)作用時(shí)，晶體還將在另外的滑移面上滑移，使變形繼續(xù)進(jìn)行,2、多晶體的塑性變形,晶內(nèi)變形 晶粒內(nèi)部的滑移變形,晶間變形 晶粒間的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng),晶粒位向與受力變形關(guān)系,第二節(jié) 塑性變形后金屬的組織和性能,一、加工硬化,產(chǎn)生原因：滑移面上產(chǎn)生了微小碎晶，晶格畸變。（內(nèi)應(yīng)力），使滑移阻力增大，進(jìn)一步變形困難,金屬材料在冷塑性變形時(shí)，其強(qiáng)度、硬度升高，而塑性、韌性下降的現(xiàn)象冷變形強(qiáng)化,二、加工硬化的消除方法 （1）回復(fù) 將金屬加熱到一定溫度，原子獲得能量，震動(dòng)加劇，部分原子回復(fù)到正常排列位置，減輕了晶格扭曲（圖c），消除了部分加工硬化。 回復(fù)的溫度為：T回= (0.250.3)T熔 （2）再結(jié)晶 若溫度再增加，金屬原子獲得更多能量，則以碎晶和雜質(zhì)為結(jié)晶核重新結(jié)晶成新的晶粒（圖d），從而完全消除加工硬化。 再結(jié)晶的溫度為：T再= 0.4T熔,a）原始組織 b）塑性變形后的組織 c）回復(fù)后的組織 d）再結(jié)晶組織,再結(jié)晶退火就是將金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上，使金屬重新結(jié)晶，再次獲得良好的塑性。 金屬在高溫下受力變形，硬化與再結(jié)晶同時(shí)存在，但加工硬化隨即被再結(jié)晶消除。,金屬的回復(fù)與再結(jié)晶,三、冷變形與熱變形,冷變形 再結(jié)晶溫度以下的塑性變形。 熱變形 再結(jié)晶溫度以上的塑性變形,冷變形,加工硬化,沖壓、冷彎、冷擠、冷軋,熱變形,再結(jié)晶,鍛造、熱擠、軋制,四、纖維組織 1鍛造比 用來表示金屬的變形程度。 1）撥長(zhǎng)鍛造比 縱向長(zhǎng)度變大,F,2）鐓粗鍛造比 鍛造比越大，表示金屬的變形程度越大。,HO,H,2纖維組織 金屬發(fā)生塑性變形時(shí)，金屬的晶粒形狀和沿晶界分布的雜質(zhì)沿著變形方向被拉長(zhǎng)，呈纖維形狀，這種結(jié)構(gòu)稱纖維組織。 鍛造比越大，纖維組織就越明顯。,纖維組織具有各向異性的特點(diǎn)，使金屬材料平行于纖維方向的塑性、韌性提高，抗拉強(qiáng)度增加；垂直于纖維方向的塑性、韌性下降，但抗剪能力提高。 纖維組織穩(wěn)定性很高，即使用熱處理也不能消除，只有通過鍛壓使金屬變形，才能改變纖維組織的方向和形狀。,使零件所受的最大拉應(yīng)力與纖維方向一致，最大切應(yīng)力與纖維方向垂直。,第三節(jié) 金屬的可鍛性,*金屬的可鍛性 用塑性和變形抗力來綜合衡量。材料的塑性大、變形抗力小，則可鍛性就好。 金屬的可鍛性取決于金屬本質(zhì)和加工條件,1、化學(xué)成分的影響,純金屬的可鍛性比合金的可鍛性好。 鋼中合金元素含量越多，合金成分越復(fù)雜，其塑性越差，變形抗力越大。 例如純鐵、低碳鋼和高合金鋼，它們的可鍛性是依次下降的。,2、金屬組織的影響,純金屬及固溶體(如奧氏體)的可鍛性好。而碳化物(如滲碳體)的可鍛性差。 鑄態(tài)柱狀組織和粗晶粒結(jié)構(gòu)不如晶粒細(xì)小而又均勻的組織的可鍛性好,一、金屬的本質(zhì)(內(nèi)因),變形溫度高，材料變形抗力減小，塑性提高，可鍛性變好。但需注意，溫度過高將產(chǎn)生過熱、過燒、脫碳和嚴(yán)重氧化等缺陷，甚至使鍛件報(bào)廢，所以要嚴(yán)格控制始鍛、終鍛溫度。 始鍛溫度：開始鍛造的溫度，在固相線以下200左右，碳鋼一般在1200左右。 終鍛溫度：結(jié)束鍛造的溫度，在A1線以上，碳鋼一般在800750之間。,1、變形溫度的影響,二、加工條件的影響(外因),2、變形速度的影響,當(dāng)變形速度低于臨界速度時(shí)，變形速度越大，加工硬化現(xiàn)象也越顯著和劇烈，使得變形抗力上升，塑性下降，導(dǎo)致可鍛性下降。 當(dāng)變形速度高于臨界速度時(shí)，變形速度越大，可鍛性越好，這時(shí)金屬內(nèi)部變形劇烈，晶粒間摩擦加劇，一部分塑性變形功轉(zhuǎn)化為熱能，使金屬溫度升高（稱為熱效應(yīng)現(xiàn)象），消除了加工硬化現(xiàn)象，使可鍛性提高。 不同金屬材料，臨界速度也不同。一般在塑性加工中，變形速度都低于臨界速度，只有在高速錘等設(shè)備上鍛造時(shí)，才會(huì)有熱效應(yīng)現(xiàn)象。,3、應(yīng)力狀態(tài)的影響,壓應(yīng)力的數(shù)量愈多，則其塑性愈好，變形抗力增大；拉應(yīng)力的數(shù)量愈多，則其塑性愈差。 擠壓時(shí)為三向受壓狀態(tài)。 拉拔時(shí)為兩向受壓一向受拉的狀態(tài)。,一、金屬塑性變形的實(shí)質(zhì),金屬,晶體,單晶體（理想金屬）,多晶體（實(shí)際金屬）,1、單晶體的塑性變形,問題：金屬材料為什么能產(chǎn)生塑性變形？ 塑性