第2章塑性加工工程材料

1、編輯ppt1第二章第二章 塑性加工工程材料塑性加工工程材料塑性加工對金屬材料性能的影響塑性加工對金屬材料性能的影響塑性變形對金屬材料的要求塑性變形對金屬材料的要求金屬材料的加工性能金屬材料的加工性能提高金屬塑性的途徑提高金屬塑性的途徑編輯ppt2第一節(jié)第一節(jié) 塑性加工對金屬材料性能的影響塑性加工對金屬材料性能的影響v金屬材料由于受到塑性變形（包括冷、熱、中溫加工）而金屬材料由于受到塑性變形（包括冷、熱、中溫加工）而產(chǎn)生晶格滑移甚至發(fā)生再結(jié)晶過程，必將引起材質(zhì)的變化產(chǎn)生晶格滑移甚至發(fā)生再結(jié)晶過程，必將引起材質(zhì)的變化進(jìn)而影響材料的機(jī)械性能。進(jìn)而影響材料的機(jī)械性能。v塑性加工可按再結(jié)晶溫度進(jìn)行區(qū)分塑

2、性加工可按再結(jié)晶溫度進(jìn)行區(qū)分: 再結(jié)晶溫度以上的加工稱為再結(jié)晶溫度以上的加工稱為熱加工熱加工， 再結(jié)晶溫度以下的加工稱為再結(jié)晶溫度以下的加工稱為中溫加工中溫加工， 自然溫度下的加工為自然溫度下的加工為冷加工冷加工。編輯ppt3一、金屬材料塑性加工時(shí)引起的材質(zhì)變化：一、金屬材料塑性加工時(shí)引起的材質(zhì)變化：1. 1. 熱加工引起的材質(zhì)變化熱加工引起的材質(zhì)變化v從從機(jī)理機(jī)理看，熱加工將產(chǎn)生無加工應(yīng)變的新晶粒，它逐漸看，熱加工將產(chǎn)生無加工應(yīng)變的新晶粒，它逐漸長大，最后遍及整體。這樣，加工應(yīng)變能幾乎得到全部長大，最后遍及整體。這樣，加工應(yīng)變能幾乎得到全部釋放。釋放。v從從金屬組織金屬組織看，在加工過程中被

3、拉長了的晶粒在恢復(fù)過看，在加工過程中被拉長了的晶粒在恢復(fù)過程中基本上不發(fā)生變化，再結(jié)晶后變成等軸晶粒。加工程中基本上不發(fā)生變化，再結(jié)晶后變成等軸晶粒。加工率越高，晶粒越細(xì)小。率越高，晶粒越細(xì)小。v從從受力方面受力方面看，加工時(shí)材料的變形能較大，所受機(jī)械力看，加工時(shí)材料的變形能較大，所受機(jī)械力較小，材料可獲得較大的變形。較小，材料可獲得較大的變形。編輯ppt4 鑄錠的凝固組織一般較粗糙，晶體的樹枝狀結(jié)構(gòu)很發(fā)鑄錠的凝固組織一般較粗糙，晶體的樹枝狀結(jié)構(gòu)很發(fā)達(dá)，成分或金屬夾雜物的偏析嚴(yán)重，較大鑄錠的表面還存達(dá)，成分或金屬夾雜物的偏析嚴(yán)重，較大鑄錠的表面還存在氣孔，中心部位還存在空隙。經(jīng)熱加工后可以使金

4、屬組在氣孔，中心部位還存在空隙。經(jīng)熱加工后可以使金屬組織趨于均勻化。主要呈以下特點(diǎn)織趨于均勻化。主要呈以下特點(diǎn): :空隙壓合效果好空隙壓合效果好 由于晶格受壓，密度加大，可將晶格之間的空隙排出由于晶格受壓，密度加大，可將晶格之間的空隙排出即壓合。這在整體加工即壓合。這在整體加工( (如鍛造如鍛造) )時(shí)尤為明顯，因?yàn)榇藭r(shí)材時(shí)尤為明顯，因?yàn)榇藭r(shí)材料表面所受壓縮力較均勻，不容易出現(xiàn)料表面所受壓縮力較均勻，不容易出現(xiàn)“空隙偏析空隙偏析”現(xiàn)象。現(xiàn)象。偏析的均勻化偏析的均勻化由于熱加工溫度在再結(jié)晶溫度以上，金屬經(jīng)再結(jié)晶及由于熱加工溫度在再結(jié)晶溫度以上，金屬經(jīng)再結(jié)晶及較長時(shí)間的冷卻，對偏析的均勻化效果良好

5、?？梢赃_(dá)到擴(kuò)較長時(shí)間的冷卻，對偏析的均勻化效果良好。可以達(dá)到擴(kuò)散退火熱處理的效果。散退火熱處理的效果。形成纖維組織形成纖維組織 由于金屬晶格的樹枝狀結(jié)構(gòu)被破壞和再結(jié)晶，金屬基由于金屬晶格的樹枝狀結(jié)構(gòu)被破壞和再結(jié)晶，金屬基體及非金屬雜物向加工方向延伸而形成纖維組織體及非金屬雜物向加工方向延伸而形成纖維組織 。編輯ppt5 對于熱加工，沿材料的流動(dòng)方向即纖維方向有最好的對于熱加工，沿材料的流動(dòng)方向即纖維方向有最好的性質(zhì)。因此，以熱加工狀態(tài)使用的產(chǎn)品，使纖維貫穿整個(gè)產(chǎn)性質(zhì)。因此，以熱加工狀態(tài)使用的產(chǎn)品，使纖維貫穿整個(gè)產(chǎn)品而且在以后的機(jī)加工中也不要切斷纖維就顯得非常重要。品而且在以后的機(jī)加工中也不要切

6、斷纖維就顯得非常重要。如曲軸鍛造的如曲軸鍛造的RRRR法，可比其他方法使疲勞強(qiáng)度提高法，可比其他方法使疲勞強(qiáng)度提高30%30%40%40%。當(dāng)然，當(dāng)需要各向差異較小時(shí)，就應(yīng)將不同的加。當(dāng)然，當(dāng)需要各向差異較小時(shí)，就應(yīng)將不同的加工方法結(jié)合起來。工方法結(jié)合起來。編輯ppt6熱加工時(shí)改善材質(zhì)的常用方法熱加工時(shí)改善材質(zhì)的常用方法: :添加合金元素，從而控制纖維的形成，其缺點(diǎn)是成本增添加合金元素，從而控制纖維的形成，其缺點(diǎn)是成本增加。加?？刂萍庸に俣?、終加工溫度和冷卻速度控制加工速度、終加工溫度和冷卻速度: :l在熱加工后急冷以阻止晶粒加大；在熱加工后急冷以阻止晶粒加大；l調(diào)整坯料溫度，將其控制在再結(jié)晶

7、溫度的下限使晶調(diào)整坯料溫度，將其控制在再結(jié)晶溫度的下限使晶粒細(xì)化，達(dá)到提強(qiáng)度、改韌性，即提高材質(zhì)的目的。粒細(xì)化，達(dá)到提強(qiáng)度、改韌性，即提高材質(zhì)的目的。編輯ppt72 2 中溫加工引起的材質(zhì)變化中溫加工引起的材質(zhì)變化v從從機(jī)理機(jī)理看，再結(jié)晶溫度以下加工，看，再結(jié)晶溫度以下加工，N、C原子會(huì)在大量位原子會(huì)在大量位錯(cuò)上沉淀，即造成基體中錯(cuò)上沉淀，即造成基體中N、C原子的交互作用和晶格位原子的交互作用和晶格位錯(cuò)，從而使材料強(qiáng)度特別是彈性極限提高，伸長率降低。錯(cuò)，從而使材料強(qiáng)度特別是彈性極限提高，伸長率降低。v從從金屬組織金屬組織看，大量位錯(cuò)將借助于熱運(yùn)動(dòng)而慢慢地重新排看，大量位錯(cuò)將借助于熱運(yùn)動(dòng)而慢慢地

8、重新排布，在減少位錯(cuò)的同時(shí)，將出現(xiàn)能量更低的排列狀態(tài)，即布，在減少位錯(cuò)的同時(shí)，將出現(xiàn)能量更低的排列狀態(tài)，即恢復(fù)過程?；謴?fù)過程。v會(huì)導(dǎo)致所謂的藍(lán)脆區(qū)，一般認(rèn)為在此溫度下加工的產(chǎn)品不會(huì)導(dǎo)致所謂的藍(lán)脆區(qū)，一般認(rèn)為在此溫度下加工的產(chǎn)品不能使用，所以中溫加工的情況不多。但實(shí)際上在此溫度下能使用，所以中溫加工的情況不多。但實(shí)際上在此溫度下加工的產(chǎn)品雖然韌性有所下降，但強(qiáng)度可以提高，因此中加工的產(chǎn)品雖然韌性有所下降，但強(qiáng)度可以提高，因此中溫加工在一定情況下是可以采用的。溫加工在一定情況下是可以采用的。編輯ppt8 中溫加工的應(yīng)用主要有以下兩種中溫加工的應(yīng)用主要有以下兩種: :以提高強(qiáng)度為目的的加工以提高強(qiáng)度

9、為目的的加工 單位時(shí)間內(nèi)的材料應(yīng)變速度、應(yīng)變力都很大時(shí)，可以單位時(shí)間內(nèi)的材料應(yīng)變速度、應(yīng)變力都很大時(shí)，可以獲得高強(qiáng)度的材料。獲得高強(qiáng)度的材料。以降低應(yīng)變應(yīng)力為目的的加工以降低應(yīng)變應(yīng)力為目的的加工 中溫?cái)D壓、沖壓、拉線等是在所謂的亞熱加工條件下中溫?cái)D壓、沖壓、拉線等是在所謂的亞熱加工條件下進(jìn)行的，其目的不是提高材質(zhì)而是降低加工時(shí)所需的應(yīng)變應(yīng)進(jìn)行的，其目的不是提高材質(zhì)而是降低加工時(shí)所需的應(yīng)變應(yīng)力。力。編輯ppt93. 3. 冷加工引起的材質(zhì)變化冷加工引起的材質(zhì)變化 冷加工引起材料硬化，其機(jī)理為冷加工引起材料硬化，其機(jī)理為: :從晶格的從晶格的形狀形狀看，由于晶格內(nèi)存在位錯(cuò)，當(dāng)晶格發(fā)生即看，由于晶格

10、內(nèi)存在位錯(cuò)，當(dāng)晶格發(fā)生即滑移變形時(shí)，位錯(cuò)增加并相互牽制從而對運(yùn)動(dòng)造成阻礙，滑移變形時(shí)，位錯(cuò)增加并相互牽制從而對運(yùn)動(dòng)造成阻礙，即加工硬化。即加工硬化。從晶粒的從晶粒的尺度尺度看。晶粒將沿加工方向伸長，晶粒取向改看。晶粒將沿加工方向伸長，晶粒取向改變，不斷形成加工的織狀結(jié)構(gòu)，阻止變形的進(jìn)一步發(fā)展，變，不斷形成加工的織狀結(jié)構(gòu)，阻止變形的進(jìn)一步發(fā)展，即形成加工硬化。即形成加工硬化。鋼的鋼的組織組織由鐵素體和滲碳體構(gòu)成，鐵素體軟可產(chǎn)生很大由鐵素體和滲碳體構(gòu)成，鐵素體軟可產(chǎn)生很大的變形，而滲碳體則硬而脆，因而有滲碳體或夾雜物存的變形，而滲碳體則硬而脆，因而有滲碳體或夾雜物存在時(shí)，就會(huì)成為變形的阻礙；在這些

11、組織附近還會(huì)積蓄在時(shí)，就會(huì)成為變形的阻礙；在這些組織附近還會(huì)積蓄過多的變形能，也會(huì)造成過硬化或斷裂。過多的變形能，也會(huì)造成過硬化或斷裂。編輯ppt10二、塑性變形對金屬組織結(jié)構(gòu)的影響塑性變形對金屬組織結(jié)構(gòu)的影響 1. 1.形成纖維組織形成纖維組織 塑性變形后塑性變形后, ,金屬晶粒發(fā)生變形，沿形變方向被拉金屬晶粒發(fā)生變形，沿形變方向被拉長或壓扁。當(dāng)變形量很大時(shí)長或壓扁。當(dāng)變形量很大時(shí), ,晶粒變成細(xì)條狀晶粒變成細(xì)條狀( (拉伸時(shí)拉伸時(shí)) )，金屬中的夾雜物也被拉長金屬中的夾雜物也被拉長, ,形成纖維組織。形成纖維組織。 變形前后晶粒形狀變化示意圖變形前后晶粒形狀變化示意圖 編輯ppt112.2

12、.形成亞結(jié)構(gòu)形成亞結(jié)構(gòu) 金屬經(jīng)大的塑性變形時(shí)，由于位錯(cuò)密度的增大和金屬經(jīng)大的塑性變形時(shí)，由于位錯(cuò)密度的增大和發(fā)生交互作用，大量位錯(cuò)堆積在局部地區(qū)，并相互纏發(fā)生交互作用，大量位錯(cuò)堆積在局部地區(qū)，并相互纏結(jié)結(jié), ,形成不均勻的分布，使晶粒分化成許多位向略有不形成不均勻的分布，使晶粒分化成許多位向略有不同的小晶塊，而在晶粒內(nèi)產(chǎn)生亞晶粒。同的小晶塊，而在晶粒內(nèi)產(chǎn)生亞晶粒。 金屬經(jīng)變形后的亞結(jié)構(gòu)金屬經(jīng)變形后的亞結(jié)構(gòu)編輯ppt123.3.產(chǎn)生形變織構(gòu)產(chǎn)生形變織構(gòu) 金屬塑性變形到很大程度金屬塑性變形到很大程度(70%(70%以上以上) )時(shí)時(shí), ,由于晶粒由于晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，使各晶粒的位向趨近于一致，形成特殊

13、的擇發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，使各晶粒的位向趨近于一致，形成特殊的擇優(yōu)取向，這種有序化的結(jié)構(gòu)叫做形變織構(gòu)。包括優(yōu)取向，這種有序化的結(jié)構(gòu)叫做形變織構(gòu)。包括絲織構(gòu)絲織構(gòu)各晶粒的一定晶向平行于拉拔方向各晶粒的一定晶向平行于拉拔方向低碳鋼經(jīng)高度冷拔后，低碳鋼經(jīng)高度冷拔后，平行于拔絲方向；平行于拔絲方向；板織構(gòu)板織構(gòu)各晶粒的一定晶面和晶向平行于軋制方向，低各晶粒的一定晶面和晶向平行于軋制方向，低碳鋼的板織構(gòu)為碳鋼的板織構(gòu)為001001。 編輯ppt13三、三、塑性變形對金屬性能的影響塑性變形對金屬性能的影響 1.1.加工硬化，也叫形變強(qiáng)化加工硬化，也叫形變強(qiáng)化 金屬發(fā)生塑性變形，隨變形度的增大，金屬的強(qiáng)度金屬發(fā)生塑性變

14、形，隨變形度的增大，金屬的強(qiáng)度和硬度顯著提高，塑性和韌性明顯下降。和硬度顯著提高，塑性和韌性明顯下降。產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因：金屬發(fā)生塑性變形時(shí)，位錯(cuò)密度增加，位錯(cuò)間的交互金屬發(fā)生塑性變形時(shí)，位錯(cuò)密度增加，位錯(cuò)間的交互作用增強(qiáng)，相互纏結(jié)，造成位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力的增大，引作用增強(qiáng)，相互纏結(jié)，造成位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力的增大，引起塑性變形抗力提高。起塑性變形抗力提高。由于晶粒破碎細(xì)化，使強(qiáng)度提高。在生產(chǎn)中可通過冷由于晶粒破碎細(xì)化，使強(qiáng)度提高。在生產(chǎn)中可通過冷軋、冷拔提高鋼板或鋼絲的強(qiáng)度。軋、冷拔提高鋼板或鋼絲的強(qiáng)度。編輯ppt14 2. 2.各向異性各向異性 由于纖維組織和形變織構(gòu)的形成，使金屬的性能產(chǎn)由于纖維組織和形

15、變織構(gòu)的形成，使金屬的性能產(chǎn)生各向異性。生各向異性。 如沿纖維方向的強(qiáng)度和塑性明顯高于垂直方向的。如沿纖維方向的強(qiáng)度和塑性明顯高于垂直方向的。 用有織構(gòu)的板材沖制筒形零件時(shí)用有織構(gòu)的板材沖制筒形零件時(shí), ,由于在不同方向由于在不同方向上塑性差別很大，零件邊緣出現(xiàn)上塑性差別很大，零件邊緣出現(xiàn)“制耳制耳”。因形變織構(gòu)造成深沖制品的制耳示意圖因形變織構(gòu)造成深沖制品的制耳示意圖 編輯ppt15 3. 3.可影響金屬的物理、化學(xué)性能可影響金屬的物理、化學(xué)性能。 如使電阻增大，耐腐蝕性降低。如使電阻增大，耐腐蝕性降低。 4. 4.殘余內(nèi)應(yīng)力殘余內(nèi)應(yīng)力 金屬在發(fā)生塑性變形時(shí)，內(nèi)部變形不均勻，位錯(cuò)、金屬在發(fā)生

16、塑性變形時(shí)，內(nèi)部變形不均勻，位錯(cuò)、空位等晶體缺陷增多，金屬內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力?？瘴坏染w缺陷增多，金屬內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)外力去除后，金屬內(nèi)部會(huì)殘留下來應(yīng)力。當(dāng)外力去除后，金屬內(nèi)部會(huì)殘留下來應(yīng)力。殘余內(nèi)應(yīng)力會(huì)使金屬的耐腐蝕性能降低，嚴(yán)重時(shí)可殘余內(nèi)應(yīng)力會(huì)使金屬的耐腐蝕性能降低，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致零件變形或開裂。齒輪等零件，如表面通過噴丸導(dǎo)致零件變形或開裂。齒輪等零件，如表面通過噴丸處理，可產(chǎn)生較大的殘余壓應(yīng)力，則可提高疲勞強(qiáng)度。處理，可產(chǎn)生較大的殘余壓應(yīng)力，則可提高疲勞強(qiáng)度。編輯ppt16第二節(jié)第二節(jié) 塑性變形對金屬材料的要求塑性變形對金屬材料的要求為了減少不均勻變形，獲得優(yōu)質(zhì)制件，延長模具壽命

17、，為了減少不均勻變形，獲得優(yōu)質(zhì)制件，延長模具壽命，變形金屬應(yīng)具有以下性能：變形金屬應(yīng)具有以下性能： 1.1.較低的變形抗力較低的變形抗力 變形抗力變形抗力越小，加工時(shí)所需的單位壓力也越小。越小，加工時(shí)所需的單位壓力也越小?？山档驮O(shè)備噸位，提高模具壽命?？山档驮O(shè)備噸位，提高模具壽命。 冷變形和溫變形時(shí)，變形抗力隨變形程度增加而加冷變形和溫變形時(shí)，變形抗力隨變形程度增加而加大，因此，應(yīng)考慮變形程度的影響。大，因此，應(yīng)考慮變形程度的影響。 2.2.較好的塑性較好的塑性 越高，材料的變形能力就越好，越能承受較大的越高，材料的變形能力就越好，越能承受較大的變形，而不易產(chǎn)生裂紋。對于變形，而不易產(chǎn)生裂紋。

18、對于較低的材料，為了不超較低的材料，為了不超出極限變形程度，就可能要增加加工次數(shù)。出極限變形程度，就可能要增加加工次數(shù)。編輯ppt17 3.3.均勻的金相組織均勻的金相組織 晶粒大小和狀態(tài)對冷溫變形能力影響較大。材料晶粒大小和狀態(tài)對冷溫變形能力影響較大。材料不同，不同，不同；即是相同的材料，熱處理狀態(tài)不同，不同；即是相同的材料，熱處理狀態(tài)不同，也不同。也不同。 晶粒度大小應(yīng)適中，晶粒過小，晶粒度大小應(yīng)適中，晶粒過小，；晶粒過大，材；晶粒過大，材料脆化，加工時(shí)易產(chǎn)生裂紋。冷擠壓時(shí)推薦用料脆化，加工時(shí)易產(chǎn)生裂紋。冷擠壓時(shí)推薦用2060m，晶粒數(shù)在，晶粒數(shù)在2502300個(gè)個(gè)/mm2范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。

19、 4.良好的表面質(zhì)量良好的表面質(zhì)量 原材料表面的斑痕、裂縫、縮孔、劃傷、氣泡等缺原材料表面的斑痕、裂縫、縮孔、劃傷、氣泡等缺陷，都會(huì)影響制件的質(zhì)量。陷，都會(huì)影響制件的質(zhì)量。編輯ppt18第三節(jié)第三節(jié) 金屬材料的加工性能金屬材料的加工性能一、鋼一、鋼 工業(yè)用鋼是鋼和鑄鐵的總稱，指所有的鐵碳合金工業(yè)用鋼是鋼和鑄鐵的總稱，指所有的鐵碳合金 除鐵、碳之外，鋼中還含有其它元素。如除鐵、碳之外，鋼中還含有其它元素。如 常存元素常存元素有錳、硅、硫、磷。有錳、硅、硫、磷。 偶存元素偶存元素冶煉時(shí)以共生礦混入或廢鋼帶入的元素，冶煉時(shí)以共生礦混入或廢鋼帶入的元素， 如銅、鈦、釩、稀土元素等。如銅、鈦、釩、稀土元

20、素等。 隱存元素隱存元素指原子半徑較小的非金屬元素，如氧、氫等。指原子半徑較小的非金屬元素，如氧、氫等。 合金元素合金元素是指為改變成分特別添加的元素，如鉻、鎳、是指為改變成分特別添加的元素，如鉻、鎳、鎢、鉬、釩等。鎢、鉬、釩等。 按按化學(xué)成分化學(xué)成分可分為可分為碳素鋼碳素鋼和和合金鋼合金鋼兩大類兩大類編輯ppt19一）碳素鋼：一）碳素鋼：概念概念:含碳量大于含碳量大于0.0218%而小于而小于2.11%的鐵碳合金。的鐵碳合金。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 具有較好的機(jī)械性能和工藝性能具有較好的機(jī)械性能和工藝性能產(chǎn)量大、價(jià)格較低產(chǎn)量大、價(jià)格較低淬透性較低、回火抗力較差、屈強(qiáng)比低。淬透性較低、回火抗力較差、屈強(qiáng)

21、比低。 在機(jī)械工程上應(yīng)用十分廣泛。在機(jī)械工程上應(yīng)用十分廣泛。v分類：按含碳量多少可分為分類：按含碳量多少可分為 1.低碳鋼（低碳鋼（C0.25%） 2.中碳鋼（中碳鋼（C=0.25%0.60%） 3.高碳鋼（高碳鋼（C0.6%） 隨含碳量的增加，其強(qiáng)度提高，塑性降低隨含碳量的增加，其強(qiáng)度提高，塑性降低 一般低中碳鋼可以冷變形。一般低中碳鋼可以冷變形。編輯ppt20二）合金鋼：二）合金鋼：概念：在碳鋼的基礎(chǔ)上，添加某些合金元素，用以保證概念：在碳鋼的基礎(chǔ)上，添加某些合金元素，用以保證 一定的加工工藝以及所要求的組織與性能。一定的加工工藝以及所要求的組織與性能。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1. 有較好的力學(xué)性能

22、有較好的力學(xué)性能; 2. 由于含有合金元素，其工藝性比碳鋼差由于含有合金元素，其工藝性比碳鋼差; 3. 價(jià)格也較昂貴。價(jià)格也較昂貴。 在碳鋼能夠滿足要求時(shí)；一般不使用合金鋼。在碳鋼能夠滿足要求時(shí)；一般不使用合金鋼。分類：合金鋼按合金元素的含量可分為分類：合金鋼按合金元素的含量可分為: 1. 低合金鋼（合金元素總量低合金鋼（合金元素總量10%）。）。編輯ppt21二、有色金屬及合金二、有色金屬及合金是指鐵基合金以外的其它合金。是指鐵基合金以外的其它合金。 有色金屬種類很多，并且具有鋼鐵材料所沒有的有色金屬種類很多，并且具有鋼鐵材料所沒有的特殊性能。特殊性能。 有色金屬的產(chǎn)量和用量較小，但是它們已

23、經(jīng)成為有色金屬的產(chǎn)量和用量較小，但是它們已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)的重要金屬材料?，F(xiàn)代工業(yè)的重要金屬材料。 在塑性加工工程中應(yīng)用較多的是鋁、銅、鈦、鋅在塑性加工工程中應(yīng)用較多的是鋁、銅、鈦、鋅及其合金等。及其合金等。編輯ppt22一）鋁及其合金一）鋁及其合金1. 1. 純鋁純鋁v純鋁是一種銀白色的輕金屬，熔點(diǎn)為純鋁是一種銀白色的輕金屬，熔點(diǎn)為660660，具有面心，具有面心立方晶格，沒有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。密度約立方晶格，沒有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。密度約2.72g/cm2.72g/cm3 3；v純鋁在低溫下，甚至在超低溫下都具有良好的塑性和韌純鋁在低溫下，甚至在超低溫下都具有良好的塑性和韌性，在性，在0 025325

24、3之間塑性和沖擊韌性不降低。之間塑性和沖擊韌性不降低。 純鋁是一種理想的冷變形材料，變形抗力低、塑性純鋁是一種理想的冷變形材料，變形抗力低、塑性好，幾乎不產(chǎn)生加工硬化，因此需用變形程度大，模具好，幾乎不產(chǎn)生加工硬化，因此需用變形程度大，模具壽命長。壽命長。編輯ppt23按純度分為高純鋁和工業(yè)純鋁按純度分為高純鋁和工業(yè)純鋁。 純鋁的牌號(hào)用純鋁的牌號(hào)用“鋁鋁”字漢語拼音字首字漢語拼音字首“L”和其后和其后面的編號(hào)表示。面的編號(hào)表示。 高純鋁高純鋁的牌號(hào)有的牌號(hào)有LG1、LG2、LG3、LG4和和LG5，數(shù)字越大，純度越高，數(shù)字越大，純度越高， 其含鋁量在其含鋁量在99.85% 99.99%之間。之

25、間。工業(yè)純鋁工業(yè)純鋁的牌號(hào)有的牌號(hào)有L1、L2、L3、L4、L4-1、L5、L5-1、 和和L6。數(shù)字表示純度，數(shù)字越大，純度越低。數(shù)字表示純度，數(shù)字越大，純度越低。編輯ppt242. 2. 鋁合金鋁合金根據(jù)鋁合金的成分、組織和工藝特點(diǎn)，可以將其分為根據(jù)鋁合金的成分、組織和工藝特點(diǎn)，可以將其分為鑄造鋁合金與變形鋁合金兩大類。鑄造鋁合金與變形鋁合金兩大類。1）鑄造鋁合金）鑄造鋁合金將熔融的合金直接澆鑄成形狀復(fù)雜的甚至是薄壁的成將熔融的合金直接澆鑄成形狀復(fù)雜的甚至是薄壁的成型件，所以要求合金具有良好的鑄造流動(dòng)性。型件，所以要求合金具有良好的鑄造流動(dòng)性。 2）變形鋁合金）變形鋁合金包括防銹鋁合金、硬

26、鋁合金、鍛鋁合金及超硬鋁合金。包括防銹鋁合金、硬鋁合金、鍛鋁合金及超硬鋁合金。前前3 3種可冷變形，后種可冷變形，后1 1種可熱變形種可熱變形將鋁合金鑄錠通過壓力加工（軋制、擠壓、模鍛等）將鋁合金鑄錠通過壓力加工（軋制、擠壓、模鍛等）制成半成品或模鍛件，所以要求有良好的塑性變形能力。制成半成品或模鍛件，所以要求有良好的塑性變形能力。編輯ppt25二）二）銅及銅合金銅及銅合金 1. 純銅（包括紫銅和無氧銅）純銅（包括紫銅和無氧銅）特征：特征：純銅是玫瑰紅色金屬，表面形成氧化銅膜后，外純銅是玫瑰紅色金屬，表面形成氧化銅膜后，外觀呈紫紅色，故常稱為紫銅。觀呈紫紅色，故常稱為紫銅。分類：分類：工業(yè)純銅

27、工業(yè)純銅 含有錫、鉍、氧、硫、磷等雜質(zhì)，根據(jù)含有錫、鉍、氧、硫、磷等雜質(zhì)，根據(jù)純度，可分為四種：純度，可分為四種： T1、T2、T3、T4。 (99.95%、99.90 % 、99.70 % 、99.50 % ) 無氧銅無氧銅 含氧量不大于含氧量不大于0.003%。牌號(hào)有。牌號(hào)有TU1、TU2， 主要用來制作電真空器件及高導(dǎo)電性銅線。主要用來制作電真空器件及高導(dǎo)電性銅線。 能抵抗氫的作用，不發(fā)生氫脆現(xiàn)象。能抵抗氫的作用，不發(fā)生氫脆現(xiàn)象。 純銅的強(qiáng)度低，不宜直接用作結(jié)構(gòu)材料。純銅的強(qiáng)度低，不宜直接用作結(jié)構(gòu)材料。 紫銅和無氧銅為面心立方晶型，有紫銅和無氧銅為面心立方晶型，有12個(gè)滑移系，具個(gè)滑移系

28、，具有良好的冷變形性能有良好的冷變形性能編輯ppt262.黃銅黃銅概念：概念：銅鋅合金或以鋅為主要合金元素的銅合金銅鋅合金或以鋅為主要合金元素的銅合金分類：分類： 普通黃銅普通黃銅 銅鋅二元合金。鋅加入到銅中，對銅的力學(xué)性銅鋅二元合金。鋅加入到銅中，對銅的力學(xué)性能影響很大。當(dāng)含鋅量能影響很大。當(dāng)含鋅量39時(shí)，鋅溶于銅中形成面心時(shí)，鋅溶于銅中形成面心立方晶型的置換固溶體立方晶型的置換固溶體，很軟，塑性很高；當(dāng)含鋅量很軟，塑性很高；當(dāng)含鋅量39時(shí)，便出現(xiàn)脆性的體心立方晶型的時(shí)，便出現(xiàn)脆性的體心立方晶型的相，相，急劇下急劇下降，降，b仍然增高；含鋅量約為仍然增高；含鋅量約為45時(shí)，時(shí)，b達(dá)到極大值。

29、達(dá)到極大值。因此，因此，含鋅量不超過含鋅量不超過39的黃銅如的黃銅如H62、H68、H70、H80等均具有良好的冷變形性能。等均具有良好的冷變形性能。 特殊黃銅特殊黃銅 除鋅外，還含有其它元素，為三元合金，強(qiáng)度除鋅外，還含有其它元素，為三元合金，強(qiáng)度提高，塑性較差。如提高，塑性較差。如HPb59-1，在常溫下鉛以游離態(tài)分，在常溫下鉛以游離態(tài)分布于晶界上，大大降低了塑性，冷變形性能很差，但可布于晶界上，大大降低了塑性，冷變形性能很差，但可以熱變形。以熱變形。編輯ppt273.青銅青銅分類：分類：v按按化學(xué)成分化學(xué)成分分：錫青銅、鋁青銅、鈹青銅和硅青銅等。分：錫青銅、鋁青銅、鈹青銅和硅青銅等。v按

30、按性能性能分：壓力加工青銅（以青銅加工產(chǎn)品供應(yīng)）分：壓力加工青銅（以青銅加工產(chǎn)品供應(yīng)） 鑄造青銅鑄造青銅 編號(hào)規(guī)則：編號(hào)規(guī)則：“Q主加元素主加元素含量主加元素主加元素含量(其它元素其它元素含量）含量）”。 如如QSn4-3表示成分為表示成分為4%Sn、3%Zn、其余為銅的錫、其余為銅的錫青銅。鑄造青銅的編號(hào)前加青銅。鑄造青銅的編號(hào)前加“Z”。編輯ppt283.青銅青銅v含合金元素較少的青銅冷加工性能較好含合金元素較少的青銅冷加工性能較好 如錫磷青銅如錫磷青銅QSn6.5-0.15，錫與銅構(gòu)成單相固溶體，錫與銅構(gòu)成單相固溶體，磷去氧，可消除硬而脆的化合物磷去氧，可消除硬而脆的化合物SnO2的有害

31、作用，所以的有害作用，所以塑性較好，易冷加工。塑性較好，易冷加工。 又如鋁青銅，含鋁量又如鋁青銅，含鋁量9時(shí)，為單相固溶體，塑性時(shí)，為單相固溶體，塑性較高；較高；9時(shí)，出現(xiàn)兩相共析體，塑性顯著下降。時(shí)，出現(xiàn)兩相共析體，塑性顯著下降。 編輯ppt294. 白銅白銅 是以是以NiNi為主要合金元素的合金。為主要合金元素的合金。 NiNi和和CuCu在固態(tài)下能完全互溶，所以各類銅鎳合金在固態(tài)下能完全互溶，所以各類銅鎳合金均為均為單相固溶體，具有很好的冷熱加工性能，不能單相固溶體，具有很好的冷熱加工性能，不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，只能用固溶強(qiáng)化和加工硬化來提高進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，只能用固溶強(qiáng)化和加工硬化來提高強(qiáng)

32、度。強(qiáng)度。編輯ppt30三）三） 鈦及鈦合金鈦及鈦合金鈦不但資源豐富，而且它具有比重小、比強(qiáng)度高、耐鈦不但資源豐富，而且它具有比重小、比強(qiáng)度高、耐熱性高及優(yōu)異的抗腐蝕性能。此外，鈦還具有很高的塑性熱性高及優(yōu)異的抗腐蝕性能。此外，鈦還具有很高的塑性及耐蝕性并便于冷熱加工，從而使鈦在現(xiàn)代工業(yè)中占有極及耐蝕性并便于冷熱加工，從而使鈦在現(xiàn)代工業(yè)中占有極其重要的地位。因此在航空、化工、導(dǎo)彈、航天及艦艇等其重要的地位。因此在航空、化工、導(dǎo)彈、航天及艦艇等方面，鈦及其合金得到廣泛的應(yīng)用。但由于鈦在高溫時(shí)異方面，鈦及其合金得到廣泛的應(yīng)用。但由于鈦在高溫時(shí)異常活潑，因此，鈦及其合金的熔煉、澆鑄、焊接和熱處理常活

33、潑，因此，鈦及其合金的熔煉、澆鑄、焊接和熱處理等都要在真空或惰性氣體中進(jìn)行，加工條件嚴(yán)格，成本較等都要在真空或惰性氣體中進(jìn)行，加工條件嚴(yán)格，成本較高，使它的應(yīng)用受到限制。高，使它的應(yīng)用受到限制。編輯ppt311.純鈦純鈦銀白色金屬，熔點(diǎn)為銀白色金屬，熔點(diǎn)為1680，相對密度為，相對密度為4.54，比鋁，比鋁大但比鋼輕大但比鋼輕43%。鈦有很好的強(qiáng)度，約為鋁的。鈦有很好的強(qiáng)度，約為鋁的6倍，倍，所以鈦的比強(qiáng)度（強(qiáng)度所以鈦的比強(qiáng)度（強(qiáng)度/相對密度）在結(jié)構(gòu)材料中是相對密度）在結(jié)構(gòu)材料中是很高的。很高的。熱膨脹系數(shù)較小，在高溫工作條件下或熱加工過程中熱膨脹系數(shù)較小，在高溫工作條件下或熱加工過程中產(chǎn)生的

34、熱應(yīng)力小。產(chǎn)生的熱應(yīng)力小。導(dǎo)熱性差，只有鐵的導(dǎo)熱性差，只有鐵的1/5，摩擦系數(shù)大，摩擦系數(shù)大(=0.2)，故切，故切削、磨削加工困難。削、磨削加工困難。彈性模量較低，屈強(qiáng)比較高，使得鈦和鈦合金冷變形彈性模量較低，屈強(qiáng)比較高，使得鈦和鈦合金冷變形成型時(shí)的回彈性大，不易成型和校直。成型時(shí)的回彈性大，不易成型和校直。編輯ppt32鈦有兩種同素異晶結(jié)構(gòu)，在鈦有兩種同素異晶結(jié)構(gòu)，在882.5以下的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)為密以下的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)為密排六方晶格，用排六方晶格，用-Ti表示；在表示；在882.5以上的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)為以上的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)為體心立方晶格，用體心立方晶格，用-Ti表示。表示。工業(yè)純鈦按雜質(zhì)含量不同可分為三個(gè)等級(jí)，

35、即工業(yè)純鈦按雜質(zhì)含量不同可分為三個(gè)等級(jí)，即TA1、TA2、TA3。編號(hào)越大則雜質(zhì)越多。工業(yè)純鈦可制作在。編號(hào)越大則雜質(zhì)越多。工業(yè)純鈦可制作在350以以下工作的強(qiáng)度要求不高的零件。下工作的強(qiáng)度要求不高的零件。純鈦可以進(jìn)行冷擠壓，但壓力較高純鈦可以進(jìn)行冷擠壓，但壓力較高編輯ppt332.鈦合金鈦合金 合金元素溶入合金元素溶入-Ti中形成中形成固溶體，溶入固溶體，溶入-Ti中形成中形成固溶體。固溶體。 根據(jù)使用狀態(tài)的組織，鈦合金可分為三類：根據(jù)使用狀態(tài)的組織，鈦合金可分為三類：鈦合金、鈦合金、鈦合金、（鈦合金、（）鈦合金。牌號(hào)分別以）鈦合金。牌號(hào)分別以TA、TB、TC加加上編號(hào)表示。上編號(hào)表示。編輯

36、ppt341)1)鈦合金鈦合金 鈦合金的組織全部為鈦合金的組織全部為固溶體，因而具有很好的固溶體，因而具有很好的強(qiáng)度、韌性及塑性。強(qiáng)度、韌性及塑性。 在冷態(tài)也能加工成某種半成品，如板材、棒材等。在冷態(tài)也能加工成某種半成品，如板材、棒材等。它在高溫下組織穩(wěn)定，抗氧化能力較強(qiáng)，熱強(qiáng)性較好。它在高溫下組織穩(wěn)定，抗氧化能力較強(qiáng)，熱強(qiáng)性較好。 在高溫（在高溫（500500600600）時(shí)的強(qiáng)度性能為三類合金中）時(shí)的強(qiáng)度性能為三類合金中較高者。但它的室溫強(qiáng)度一般低于較高者。但它的室溫強(qiáng)度一般低于和（和（）鈦合）鈦合金，金，鈦合金是單相合金，不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。代表鈦合金是單相合金，不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。代表

37、性的合金有性的合金有TA5TA5、TA6TA6、TA7TA7。 編輯ppt35 2)2)鈦合金鈦合金 全部是全部是相的鈦合金，在工業(yè)上很少應(yīng)用。因?yàn)檫@相的鈦合金，在工業(yè)上很少應(yīng)用。因?yàn)檫@類合金比重較大，耐熱性差及抗氧化性能低。當(dāng)溫度高類合金比重較大，耐熱性差及抗氧化性能低。當(dāng)溫度高于于700700時(shí)，合金很容易受大氣中的雜質(zhì)氣體污染，生時(shí)，合金很容易受大氣中的雜質(zhì)氣體污染，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，因而限制了它的使用。產(chǎn)工藝復(fù)雜，因而限制了它的使用。 但由于全但由于全鈦合金是體心立方結(jié)構(gòu)，具有良好的塑鈦合金是體心立方結(jié)構(gòu)，具有良好的塑性，為了利用這一特點(diǎn)，發(fā)展了一種介穩(wěn)定的性，為了利用這一特點(diǎn)，發(fā)展了一種

38、介穩(wěn)定的相鈦合相鈦合金。此合金在淬火狀態(tài)為全金。此合金在淬火狀態(tài)為全組織，便于進(jìn)行加工成型，組織，便于進(jìn)行加工成型，隨后的時(shí)效處理又能獲得很高的強(qiáng)度。隨后的時(shí)效處理又能獲得很高的強(qiáng)度。編輯ppt363.3.（）鈦合金）鈦合金 兼有兼有和和鈦合金兩者的優(yōu)點(diǎn)，耐熱性和塑性都比鈦合金兩者的優(yōu)點(diǎn)，耐熱性和塑性都比較好，并且可進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，這類合金的生產(chǎn)工藝也較好，并且可進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，這類合金的生產(chǎn)工藝也比較簡單。因此，（比較簡單。因此，（）合金的應(yīng)用比較廣泛，其）合金的應(yīng)用比較廣泛，其中以中以TC4TC4（Ti-6Al-4VTi-6Al-4V）合金應(yīng)用最廣、最多。）合金應(yīng)用最廣、最多。編輯ppt3

39、7四）鋅及鋅合金四）鋅及鋅合金v鋅是一種籃白色金屬。密度為鋅是一種籃白色金屬。密度為7.147.14克克/ /立方厘米，熔點(diǎn)為立方厘米，熔點(diǎn)為419.5419.5。在室溫下，性較脆；。在室溫下，性較脆；100100150150時(shí)，變軟；超時(shí)，變軟；超過過200200后，又變脆。后，又變脆。v鋅合金：主要合金元素有鋁、銅、鎂等。鋅合金熔點(diǎn)低、鋅合金：主要合金元素有鋁、銅、鎂等。鋅合金熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好，易于進(jìn)行塑性加工和焊接，并且耐大氣腐蝕。流動(dòng)性好，易于進(jìn)行塑性加工和焊接，并且耐大氣腐蝕。v按制造工藝分為鑄造鋅合金和變形鋅合金。塑性加工中主按制造工藝分為鑄造鋅合金和變形鋅合金。塑性加工中主要用變

40、形鋅合金，變形鋅合金有鋅鋁合金和鋅銅合金。要用變形鋅合金，變形鋅合金有鋅鋁合金和鋅銅合金。v鋅鋁合金含鋁鋅鋁合金含鋁4 41515，其強(qiáng)度較高，易成型，可代替，其強(qiáng)度較高，易成型，可代替部分黃銅或硬鋁制造精密鍛件。部分黃銅或硬鋁制造精密鍛件。v鋅銅合金含銅鋅銅合金含銅0.70.71.51.5，銅可增加合金強(qiáng)度和沖擊韌，銅可增加合金強(qiáng)度和沖擊韌性，并降低塑性。鋅銅合金適于制作日用五金制品或代替性，并降低塑性。鋅銅合金適于制作日用五金制品或代替部分黃銅使用。部分黃銅使用。編輯ppt38五五) ) 鎂合金鎂合金 鎂合金是實(shí)際應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，它具有鎂合金是實(shí)際應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，它具有

41、密度小、比強(qiáng)度和比模量高、阻尼性、導(dǎo)熱性、切削加密度小、比強(qiáng)度和比模量高、阻尼性、導(dǎo)熱性、切削加工性、鑄造性能好、電磁屏蔽能力強(qiáng)、尺寸穩(wěn)定、資源工性、鑄造性能好、電磁屏蔽能力強(qiáng)、尺寸穩(wěn)定、資源豐富、容易回收等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此，在汽車工業(yè)、通豐富、容易回收等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此，在汽車工業(yè)、通信電子業(yè)和航空航天業(yè)等領(lǐng)域正得到日益廣泛的應(yīng)用。信電子業(yè)和航空航天業(yè)等領(lǐng)域正得到日益廣泛的應(yīng)用。近年來鎂合金產(chǎn)量在全球的年增長率高達(dá)近年來鎂合金產(chǎn)量在全球的年增長率高達(dá)2020，顯示出，顯示出極大的應(yīng)用前景。極大的應(yīng)用前景。 編輯ppt39 1.1.變形鎂合金變形鎂合金 按按化學(xué)成分化學(xué)成分可分為三類：可分為三

42、類： 1 1）鎂）鎂- -錳系合金，代表合金有錳系合金，代表合金有MB1MB1?？蛇M(jìn)行各種壓力加工而?？蛇M(jìn)行各種壓力加工而制成管、棒、板、型材和鍛件，主要用作航空、航天器的結(jié)制成管、棒、板、型材和鍛件，主要用作航空、航天器的結(jié)構(gòu)材料。構(gòu)材料。 2 2）鎂）鎂- -鋅鋅- -鋯系合金，屬高強(qiáng)鎂合金，主要代表有鋯系合金，屬高強(qiáng)鎂合金，主要代表有MB15MB15等。等。由于塑性較差，不易焊接，主要生產(chǎn)擠壓制品和鍛件。由于塑性較差，不易焊接，主要生產(chǎn)擠壓制品和鍛件。v鎂及鎂合金不適應(yīng)室溫變形，必須加熱到鎂及鎂合金不適應(yīng)室溫變形，必須加熱到230230370370時(shí)才能時(shí)才能成形。成形。2.2.鑄造鎂合

43、金鑄造鎂合金 與變形鎂合金相比，在應(yīng)用方面占統(tǒng)治地位。主要分為與變形鎂合金相比，在應(yīng)用方面占統(tǒng)治地位。主要分為無鋯鎂合金和含鋯鎂合金兩類。無鋯鎂合金和含鋯鎂合金兩類。 編輯ppt40第四節(jié)第四節(jié) 提高金屬塑性的途徑提高金屬塑性的途徑v從生產(chǎn)工藝角度出發(fā)從生產(chǎn)工藝角度出發(fā) 總是希望變形金屬具有高的塑性，隨總是希望變形金屬具有高的塑性，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有越來越多的低塑性、高強(qiáng)度材料需要著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有越來越多的低塑性、高強(qiáng)度材料需要進(jìn)行塑性成型，以適應(yīng)生產(chǎn)的需要。進(jìn)行塑性成型，以適應(yīng)生產(chǎn)的需要。v從使用方面考慮從使用方面考慮 塑性是材料力學(xué)性能中的一項(xiàng)重要指標(biāo)，塑性是材料力學(xué)性能中的一項(xiàng)重

44、要指標(biāo)，測定某一材料合不合格，對其塑性有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。人們測定某一材料合不合格，對其塑性有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。人們往往只認(rèn)識(shí)到材料力學(xué)性能中強(qiáng)度這一項(xiàng)，而對塑性沒有足往往只認(rèn)識(shí)到材料力學(xué)性能中強(qiáng)度這一項(xiàng)，而對塑性沒有足夠的重視。然而在生產(chǎn)實(shí)際中，從各種機(jī)械零件到巨大的船夠的重視。然而在生產(chǎn)實(shí)際中，從各種機(jī)械零件到巨大的船舶、橋梁、容器等在使用過程中都有不少因塑性不夠而發(fā)生舶、橋梁、容器等在使用過程中都有不少因塑性不夠而發(fā)生脆斷的例子。因此研究如何提高金屬塑性的問題無疑具有重脆斷的例子。因此研究如何提高金屬塑性的問題無疑具有重要意義。要意義。編輯ppt41第四節(jié)第四節(jié) 提高金屬塑性的途徑提高金屬塑

45、性的途徑v影響金屬塑性影響金屬塑性高低高低的主要因素有兩方面：的主要因素有兩方面： 內(nèi)因內(nèi)因，即金屬本身的成分、組織等；，即金屬本身的成分、組織等； 外因，外因，即變形時(shí)的外部條件，如變形溫度、變形速度等即變形時(shí)的外部條件，如變形溫度、變形速度等編輯ppt42一、化學(xué)成分和組織對金屬塑性的影響化學(xué)成分和組織對金屬塑性的影響 金屬的化學(xué)成分和組織對塑性的影響非常明顯，但金屬的化學(xué)成分和組織對塑性的影響非常明顯，但也很復(fù)雜。現(xiàn)以鋼也很復(fù)雜。現(xiàn)以鋼( (碳鋼和合金鋼碳鋼和合金鋼) )為主要對象，分析其為主要對象，分析其化學(xué)成分和組織對金屬塑性的影響。化學(xué)成分和組織對金屬塑性的影響。 1 1、化學(xué)成份

46、對金屬塑性的影響、化學(xué)成份對金屬塑性的影響1 1）碳鋼中碳和雜質(zhì)元素對金屬塑性的影響）碳鋼中碳和雜質(zhì)元素對金屬塑性的影響 碳鋼中碳對其性能的影響最大。碳能固溶于鐵，形碳鋼中碳對其性能的影響最大。碳能固溶于鐵，形成鐵素體和奧氏體固溶體，它們都具有良好的塑性。成鐵素體和奧氏體固溶體，它們都具有良好的塑性。 當(dāng)碳的含量超過鐵的溶碳能力時(shí)，多余的碳便與鐵當(dāng)碳的含量超過鐵的溶碳能力時(shí)，多余的碳便與鐵形成化合物形成化合物FeFe3 3C C，稱為滲碳體。滲碳體具有很高的硬度，稱為滲碳體。滲碳體具有很高的硬度，而塑性幾乎為零，對基體的塑性變形起阻礙作用，而使而塑性幾乎為零，對基體的塑性變形起阻礙作用，而使碳

47、鋼的塑性降低。隨著碳含量的增加，滲碳體的數(shù)量亦碳鋼的塑性降低。隨著碳含量的增加，滲碳體的數(shù)量亦增加，塑性的降低就更甚。增加，塑性的降低就更甚。 在在727727時(shí)溶碳量最大，可達(dá)時(shí)溶碳量最大，可達(dá)0.02180.0218 編輯ppt43v碳鋼中雜質(zhì)元素磷是有害雜質(zhì)，磷能溶于鐵素體中，其碳鋼中雜質(zhì)元素磷是有害雜質(zhì)，磷能溶于鐵素體中，其固溶強(qiáng)化能力很強(qiáng)。磷溶入鐵素體后，使鋼的強(qiáng)度、硬固溶強(qiáng)化能力很強(qiáng)。磷溶入鐵素體后，使鋼的強(qiáng)度、硬度顯著提高，塑性、韌性顯著降低，尤其在低溫時(shí)更為度顯著提高，塑性、韌性顯著降低，尤其在低溫時(shí)更為嚴(yán)重，這種現(xiàn)象稱為冷脆性。故對冷變形鋼應(yīng)嚴(yán)格控制嚴(yán)重，這種現(xiàn)象稱為冷脆性。

48、故對冷變形鋼應(yīng)嚴(yán)格控制磷的含量。磷的含量。v碳鋼中雜質(zhì)元素硫是有害雜質(zhì)，它在鋼中幾乎不溶解，碳鋼中雜質(zhì)元素硫是有害雜質(zhì)，它在鋼中幾乎不溶解，而與鐵形成而與鐵形成FeSFeS。 FeSFeS與鐵形成易熔共晶體，其熔點(diǎn)為與鐵形成易熔共晶體，其熔點(diǎn)為985985；分布于晶界。當(dāng)鋼在；分布于晶界。當(dāng)鋼在800800200200范圍內(nèi)進(jìn)行塑性范圍內(nèi)進(jìn)行塑性加工時(shí)，由于晶界處的硫化鐵共晶體塑性低或發(fā)生熔化，加工時(shí)，由于晶界處的硫化鐵共晶體塑性低或發(fā)生熔化，而導(dǎo)致鍛件開裂，這種現(xiàn)象稱為熱脆性。而導(dǎo)致鍛件開裂，這種現(xiàn)象稱為熱脆性。 編輯ppt442)2)合金元素對鋼塑性的影響合金元素對鋼塑性的影響 合金元素加

49、入鋼中，不僅改變鋼的使用性能，而且改合金元素加入鋼中，不僅改變鋼的使用性能，而且改變鋼的塑性成形性能。變鋼的塑性成形性能。合金元素溶入固溶體中，將使原子的晶體點(diǎn)陣發(fā)生不同程合金元素溶入固溶體中，將使原子的晶體點(diǎn)陣發(fā)生不同程度的畸變，從而使鋼的度的畸變，從而使鋼的抗力提高，塑性降低抗力提高，塑性降低。合金元素與鋼中的碳形成硬而脆的碳化物，使鋼的合金元素與鋼中的碳形成硬而脆的碳化物，使鋼的強(qiáng)度提強(qiáng)度提高，塑性降低高，塑性降低。合金元素改變鋼中相的組成，造成組織的多相性，從而使合金元素改變鋼中相的組成，造成組織的多相性，從而使鋼的鋼的塑性下降塑性下降。編輯ppt452)2)合金元素對鋼塑性的影響合金

50、元素對鋼塑性的影響合金元素與鋼中的氧、硫形成氧化物或硫化物夾雜，造成鋼合金元素與鋼中的氧、硫形成氧化物或硫化物夾雜，造成鋼的的熱脆熱脆性，給熱成形帶來困難。性，給熱成形帶來困難。合金元素一般都使鋼的再結(jié)晶溫度提高，再結(jié)晶速度降低，合金元素一般都使鋼的再結(jié)晶溫度提高，再結(jié)晶速度降低，因而使鋼的因而使鋼的硬化傾向增加，塑性降低硬化傾向增加，塑性降低。d.d.若鋼中含有低熔點(diǎn)元素若鋼中含有低熔點(diǎn)元素( (如鉛、錫、砷等如鉛、錫、砷等) )時(shí)，這些元素幾乎時(shí)，這些元素幾乎都不溶于基體金屬，而以純金屬形式存在于晶界，造成鋼的都不溶于基體金屬，而以純金屬形式存在于晶界，造成鋼的熱脆性，使塑性降低熱脆性，使

51、塑性降低。編輯ppt462 2、組織對金屬塑性的影響、組織對金屬塑性的影響 1 1）單相組織與多相組織對金屬塑性的影響）單相組織與多相組織對金屬塑性的影響單相組織單相組織( (純金屬或固熔體純金屬或固熔體) )比多相組織塑性好。比多相組織塑性好。多相組織由于各相性能不同，使得變形不均勻，同時(shí)基體多相組織由于各相性能不同，使得變形不均勻，同時(shí)基體相往往被另一相機(jī)械地分割，故塑性降低。相往往被另一相機(jī)械地分割，故塑性降低。第二相的性質(zhì)、形狀、大小、數(shù)量和分布狀況起著重要第二相的性質(zhì)、形狀、大小、數(shù)量和分布狀況起著重要作用。作用。若兩相變形性能接近，則金屬的塑性為兩相的平均值。若兩相變形性能接近，則

52、金屬的塑性為兩相的平均值。當(dāng)兩相性能差別很大時(shí)，如果一相的塑性很好，而另一當(dāng)兩相性能差別很大時(shí)，如果一相的塑性很好，而另一相硬而脆，則變形主要在塑性好的相內(nèi)進(jìn)行，另一相對相硬而脆，則變形主要在塑性好的相內(nèi)進(jìn)行，另一相對變形起阻礙作用。變形起阻礙作用。編輯ppt47硬而脆的相的形狀、大小和分布狀況不同，對金屬塑硬而脆的相的形狀、大小和分布狀況不同，對金屬塑性影響的程度亦不同。如果硬而脆的第二相呈連續(xù)或性影響的程度亦不同。如果硬而脆的第二相呈連續(xù)或不連續(xù)的網(wǎng)狀分布在塑性相的晶界上，則塑性相的晶不連續(xù)的網(wǎng)狀分布在塑性相的晶界上，則塑性相的晶粒被脆性相包圍分割，其變形能力難以發(fā)揮，變形時(shí)粒被脆性相包圍

53、分割，其變形能力難以發(fā)揮，變形時(shí)在晶界處易產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中，會(huì)很快地導(dǎo)致裂紋在晶界處易產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中，會(huì)很快地導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生，使金屬的塑性大大降低。的產(chǎn)生，使金屬的塑性大大降低。脆性相的數(shù)量越多，網(wǎng)的連續(xù)性越嚴(yán)重，金屬的塑性脆性相的數(shù)量越多，網(wǎng)的連續(xù)性越嚴(yán)重，金屬的塑性也越差。也越差。如果硬而脆的第二相呈片狀或?qū)訝罘植加诰Я?nèi)部，如果硬而脆的第二相呈片狀或?qū)訝罘植加诰Я?nèi)部，則對塑性變形的危害性較小，一般使塑性有一定程度則對塑性變形的危害性較小，一般使塑性有一定程度的降低。的降低。如果硬而脆的第二相呈顆粒狀或彌散質(zhì)點(diǎn)，均勻分布如果硬而脆的第二相呈顆粒狀或彌散質(zhì)點(diǎn)，均勻分布于晶粒內(nèi)部，則對

54、金屬的塑性影響不大。于晶粒內(nèi)部，則對金屬的塑性影響不大。編輯ppt482 2）晶粒細(xì)化程度對金屬塑性的影響）晶粒細(xì)化程度對金屬塑性的影響細(xì)晶粒組織有利于提高金屬的塑性。在一定體積內(nèi)，細(xì)細(xì)晶粒組織有利于提高金屬的塑性。在一定體積內(nèi)，細(xì)晶粒金屬的晶粒數(shù)目必然比粗晶粒金屬的多，塑性變形晶粒金屬的晶粒數(shù)目必然比粗晶粒金屬的多，塑性變形時(shí)向上能夠滑移的晶粒也較多，故變形能較均勻地分散時(shí)向上能夠滑移的晶粒也較多，故變形能較均勻地分散到各個(gè)晶粒。到各個(gè)晶粒。從每個(gè)晶粒的應(yīng)變分布來看，細(xì)晶粒組織的變形能遍及從每個(gè)晶粒的應(yīng)變分布來看，細(xì)晶粒組織的變形能遍及整個(gè)晶粒，故晶粒中部的應(yīng)變和外部的應(yīng)變差異較小，整個(gè)晶粒

55、，故晶粒中部的應(yīng)變和外部的應(yīng)變差異較小，晶粒中變形的分布較均勻。晶粒中變形的分布較均勻。總之，細(xì)晶粒金屬的變形不均勻性和此引起的應(yīng)力集中總之，細(xì)晶粒金屬的變形不均勻性和此引起的應(yīng)力集中均較小，故開裂的機(jī)會(huì)也少，斷裂前可承受的塑性變形均較小，故開裂的機(jī)會(huì)也少，斷裂前可承受的塑性變形量增加，金屬塑性顯著提高。量增加，金屬塑性顯著提高。編輯ppt49總體上講：總體上講：金屬材料本身的化學(xué)成分和組織對金屬塑性的影響很大，金屬材料本身的化學(xué)成分和組織對金屬塑性的影響很大，雜質(zhì)元素的存在大大降低了金屬的塑性；雜質(zhì)元素的存在大大降低了金屬的塑性；合金元素的加入使得金屬材料的強(qiáng)度升高，塑性降低；合金元素的加入

56、使得金屬材料的強(qiáng)度升高，塑性降低；金屬材料內(nèi)部組織的均勻化，使得塑性大幅度提高。金屬材料內(nèi)部組織的均勻化，使得塑性大幅度提高。 所有這些對金屬塑性的影響，在制定生產(chǎn)工藝的過所有這些對金屬塑性的影響，在制定生產(chǎn)工藝的過程中都必須考慮進(jìn)去程中都必須考慮進(jìn)去編輯ppt50二、變形溫度、變形速度對金屬塑性的影響二、變形溫度、變形速度對金屬塑性的影響* *1 1、變形溫度對金屬塑性的影響、變形溫度對金屬塑性的影響 總的趨勢是總的趨勢是: :隨著溫度的升高，塑性增加。原因隨著溫度的升高，塑性增加。原因: : 1 1） 溫度升高時(shí)，金屬發(fā)生回復(fù)與再結(jié)晶。回復(fù)使變溫度升高時(shí)，金屬發(fā)生回復(fù)與再結(jié)晶?；貜?fù)使變形金

57、屬得到一定程度的軟化，再結(jié)晶則完全消除了加工硬形金屬得到一定程度的軟化，再結(jié)晶則完全消除了加工硬化效應(yīng)，使金屬的塑性顯著提高?；?yīng)，使金屬的塑性顯著提高。 2 2） 溫度升高時(shí)，金屬的臨界剪應(yīng)力降低，滑移系增溫度升高時(shí)，金屬的臨界剪應(yīng)力降低，滑移系增加。溫度越高，原子的動(dòng)能越大，原子間的結(jié)合力就越弱，加。溫度越高，原子的動(dòng)能越大，原子間的結(jié)合力就越弱，也即臨界剪應(yīng)力越低。也即臨界剪應(yīng)力越低。 3 3）對于不同的滑移系，隨著溫度的升高，臨界剪應(yīng)力）對于不同的滑移系，隨著溫度的升高，臨界剪應(yīng)力降低的速度不同，因此在高溫時(shí)，可能出現(xiàn)新的滑移系。降低的速度不同，因此在高溫時(shí)，可能出現(xiàn)新的滑移系。新的

58、滑移系參與到滑移中，金屬的塑性亦增加。新的滑移系參與到滑移中，金屬的塑性亦增加。 編輯ppt514 4） 溫度升高時(shí)，金屬的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。變溫度升高時(shí)，金屬的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。變形金屬可能由多相組織轉(zhuǎn)變?yōu)樾谓饘倏赡苡啥嘞嘟M織轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗嘟M織單相組織，也可能由對塑性，也可能由對塑性不利的晶格轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣牟焕木Ц褶D(zhuǎn)變?yōu)橛欣木Ц窬Ц?，明顯地改變了金屬的塑性。，明顯地改變了金屬的塑性。5 5） 溫度升高時(shí)，晶界滑動(dòng)溫度升高時(shí)，晶界滑動(dòng)( (或切變或切變) )作用加強(qiáng)。隨作用加強(qiáng)。隨著溫度的升高，晶界的切變抗力顯著降低，使得晶界滑動(dòng)著溫度的升高，晶界的切變抗力顯著降低，使得晶界滑動(dòng)易于進(jìn)行；易于進(jìn)行；又又由于擴(kuò)散作用的加強(qiáng)，及時(shí)消除了晶界滑動(dòng)由于擴(kuò)散作用的加強(qiáng)，及時(shí)消除了晶界滑動(dòng)所引起的裂紋，因此晶界滑動(dòng)量可以很大。晶界滑動(dòng)成為所引起的裂紋，因此晶界滑動(dòng)量可以很大。晶界滑動(dòng)成為一種重要的變形機(jī)制。一種重要的變形機(jī)制。另外，另外，晶界滑動(dòng)的結(jié)果，能夠松弛晶界滑動(dòng)的結(jié)果，能夠松弛相鄰兩晶粒間由于不均勻變形所引起的應(yīng)力集中。這些