材料成型概論第一章概述金屬

材料成型概論第一章概述金屬第一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一課程的性質(zhì)和任務(wù)課程性質(zhì)

關(guān)于材料成型工藝及技術(shù)的專業(yè)基礎(chǔ)課。使學生系統(tǒng)掌握材料成型的基本方法及原理、特點，材料成型過程、成型設(shè)備和成型工藝，為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下堅實的基礎(chǔ)。第二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一課程的性質(zhì)和任務(wù)課程任務(wù)⑴了解工程材料的一般知識；⑵建立材料化學成分、組織結(jié)構(gòu)、加工工藝與性能之間的關(guān)系。

⑶

了解常用材料的用途和加工工藝。

⑷初步具備合理選材、正確確定加工方法、妥善安排工藝路線的能力。第三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一課程的性質(zhì)和任務(wù)教材：金屬壓力加工概論李生智編

參考書：材料塑性成型概論盧秉林編

工程材料及成形技術(shù)基礎(chǔ)呂廣庶編成績評定方法：平時作業(yè)成績占20%期末考試成績占80%隨機點名，三次曠課，本門課成績以0分計第四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一材料成型概論*第一章材料與材料成型概述第二章材料塑性成型的基礎(chǔ)第三章軋制成型第四章擠壓成型第五章鍛造成型第六章沖壓成型第七章拉拔成型第八章陶瓷成型第五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一第一章材料與材料成型概述

1.1

材料的發(fā)展與分類

1.1.1

材料的發(fā)展

1.1.2

材料的分類

1.2

材料成型

1.2.1

材料成型的方法

1.2.2

材料的關(guān)鍵要素

1.2.3金屬塑性成型的方法

1.2.4

材料成型的發(fā)展趨勢第六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.1.1材料的發(fā)展材料材料是指人類用以制造各種有用器件的物質(zhì)。哥倫比亞號航天飛機第七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一材料是人類生產(chǎn)和生活所必須的物質(zhì)基礎(chǔ)。手錘銼刀“神舟”七號飛船成功返回國產(chǎn)渦噴-7渦輪噴氣發(fā)動機第八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一石器鐵器

象形尊(西周)石器時代青銅器時代鐵器時代

材料是人類進化的里程碑。由于材料的重要性，歷史學家根據(jù)人類所使用的材料來劃分時代。第九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一材料的發(fā)展水平和利用程度已成為人類文明進步的標志。

材料的發(fā)展與人類社會簡圖第十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一龍芯聯(lián)想計算機

沒有半導體材料的工業(yè)化生產(chǎn)，就不可能有目前的計算機技術(shù)。

第十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一沒有高溫高強度的結(jié)構(gòu)材料，就不可能有今天的航空工業(yè)和宇航工業(yè)。

在航天飛機表面裝陶瓷防護瓦片飛機發(fā)動機葉片波音客機第十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一沒有低消耗的光導纖維，也就沒有現(xiàn)代的光纖通訊。

二十世紀七十年代，人們把材料與能源和信息并列，稱作現(xiàn)代文明的三大支柱之一。

第十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一前蘇聯(lián)在1957年把第一顆人造衛(wèi)星送入太空，令美國人震驚不已，認識到在導彈火箭技術(shù)上落后了。因此在其后的十年里，在十多所大學中陸續(xù)建立了材料科學研究中心，并把約2/3大學的冶金系或礦冶系改建成了冶金材料科學系或材料科學與工程系。其涉及的材料由金屬擴展到了陶瓷和高分子聚合物材料。可見，高技術(shù)需要先進材料的支持。前蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星及其運載火箭1.1.1

材料的發(fā)展第十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一1.1.1

材料的發(fā)展16世紀中葉，歐洲出現(xiàn)比林古橋的《火法技藝》和阿格里科拉的《論冶金》冶金文獻。1740年煉鋼和鑄鋼技術(shù)被突破后，鋼鐵開始蓬勃發(fā)展，伴隨產(chǎn)業(yè)革命發(fā)展為人類社會的支柱工業(yè)。這標志著18世紀前是鐵的時代，18世紀后是鋼的時代，也是冶金學形成的時代。這一時期鋼鐵工業(yè)的中心在歐洲，英國為代表。以后，隨著冶金理論不斷發(fā)展，新的技術(shù)、方法和裝備不斷被發(fā)明直至上世紀80年代。第十五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一現(xiàn)代化大型高

爐第十六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一第十七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

轉(zhuǎn)爐煉鋼第十八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一鞍鋼攀鋼夜景新中國成立后，先后建起了鞍山、攀枝花、寶鋼等大型鋼鐵基地。鋼產(chǎn)量由49年的15.8萬噸上升到現(xiàn)在的五億噸。

第十九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一中國第一顆人造衛(wèi)星長征火箭大家族中國第一顆原子彈爆炸中國第一顆氫彈爆炸原子彈、氫彈的爆炸，衛(wèi)星、飛船的上天等都說明了我國在材料的開發(fā)、研究及應(yīng)用等方面有了飛躍的發(fā)展。第二十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一中國的航天事業(yè)-“神舟”號飛船“神舟”三號發(fā)射成功“神舟”四號發(fā)射成功“神舟”三號飛船

“神舟”四號飛船

第二十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一1.1.2

工程材料的分類工程材料是用于制造工程結(jié)構(gòu)和機械零件并主要要求力學性能的結(jié)構(gòu)材料。按組成與結(jié)合鍵分：

1、金屬材料

2、高分子材料

3、陶瓷材料

4、復(fù)合材料第二十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.1.2

工程材料的分類(按成分分)

金屬無機非金屬材料鋼鐵有色重金屬輕金屬稀有金屬有機高分子黑色貴金屬特種陶瓷傳統(tǒng)陶瓷塑料橡膠合成纖維半金屬傳統(tǒng)陶瓷、水泥、玻璃、耐火材料、搪瓷、磚瓦、琉璃、鑄石、碳素材料，非金屬礦先進陶瓷、非晶態(tài)材料、人工晶體、磨料、無機涂層、無機纖維及其他們的復(fù)合材料等復(fù)合材料第二十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一金屬材料以金屬鍵結(jié)合為主良好的導電性、導熱性、延展性和金屬光澤用量最大、應(yīng)用最廣泛第二十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.1.2

工程材料的分類

黑色金屬有色金屬金屬重金屬:CuPbZnNiCo等輕金屬：AlMg

KNaCa等稀有金屬:VNbTi等Fe

MnCr及其合金貴金屬:AuAgPt等鋼鐵占全部金屬總重的94％(86種)(3種)(83種)半金屬:SiAsSe等砷，硒第二十五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一鐵及鐵合金稱為黑色金屬，即鋼鐵材料，其世界年產(chǎn)量2008年已達13億噸，在機械產(chǎn)品中的用量已占整個用材的60%以上。

帶材異形材板材管材第二十六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一金屬材料制品第二十七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一陶瓷材料以共價鍵和離子鍵為主熔點高、硬度高、耐腐蝕、脆性大分為傳統(tǒng)陶瓷、特種陶瓷和金屬陶瓷三類第二十八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一陶瓷制品陶瓷發(fā)動機傳統(tǒng)陶瓷又稱普通陶瓷，是以天然材料(如黏土、石英、長石等)為原料的陶瓷，主要用作建筑材料使用。

特種陶瓷又稱精細陶瓷，是以人工合成材料為原料的陶瓷，常用作工程上的耐熱、耐蝕、耐磨零件。

第二十九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一高分子材料

以分子鍵和共價鍵為主塑性、耐蝕性、電絕緣性、減振性好，密度小包括塑料、橡膠及合成纖維等

分子鍵共價鍵第三十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一高分子材料在機械、電氣、紡織、汽車、飛機、輪船等制造工業(yè)和化學、交通運輸、航空航天等工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。

烯丙酰氯-苯乙烯第三十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一復(fù)合材料包括：金屬基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料高分子復(fù)合材料

是把兩種或兩種以上不同性質(zhì)或不同結(jié)構(gòu)的材料以微觀或宏觀的形式組合在一起而形成的材料。玻璃纖維增強高分子復(fù)合材料第三十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一現(xiàn)代航空發(fā)動機燃燒室溫度最高的材料就是通過粉末冶金法制備的氧化物粒子彌散強化的鎳基合金復(fù)合材料。很多高級游艇、賽艇及體育器械等是由碳纖維復(fù)合材料制成的，它們具有重量輕，彈性好，強度高等優(yōu)點。航空發(fā)動機第三十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

材料結(jié)構(gòu)材料——以力學性能為主用于結(jié)構(gòu)和建筑工程。如機械零件，工程構(gòu)件等功能材料——以物理化學性能為主用于電子、信息、能源等。如：磁性材料，超導材料等1.1.2

工程材料的分類(按用途分)按領(lǐng)域分類：機械工程材料、建筑工程材料、能源工程材料、信息工程材料、生物工程材料第三十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一1.1.2

工程材料的分類(按用途分)

物理性能

:密度,

熔點,電性能,

磁性能,

光學性能,導熱性等.化學性能

:指材料在不同條件下抵抗各種化學作用的性能.耐腐蝕性能,

高溫抗氧化性能,抗老化性能,降解性能等.力學性能

:指材料在力的作用下表現(xiàn)出來的各種性能.抗拉強度,斷裂韌性,疲勞強度,

抗蠕變強度,硬度等.第三十五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一工程材料的應(yīng)用和發(fā)展工程材料的使用：材料種類繁多、性能各異，能符合設(shè)計者要求主要性能的材料是最合適的材料。鋼材具有較高的強度、較好的塑性，常用于制造受力的普通機器零件；而制造飛機的結(jié)構(gòu)件，那就不合適，這時選用質(zhì)輕的鋁合金或鈦合金、復(fù)合材料更合適；在高溫下使用最好選用高熔點的陶瓷材料；塑料具有良好的耐腐蝕性，可用在需要抗大氣腐蝕的地方，但大多數(shù)塑料暴露在陽光下會嚴重老化，所以在室外長期使用時，選用塑料就不太合適。第三十六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

工程材料的應(yīng)用和發(fā)展第三十七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展和科學技術(shù)的進步，對材料的要求越來越苛刻，結(jié)構(gòu)材料向高比強、高剛度、高韌性、耐高溫、耐腐蝕、抗輻照和多功能的方向發(fā)展。

中國和諧號動車美國F-117隱身飛機第三十八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一新材料在不斷地涌現(xiàn)。第三十九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一各種材料在先進汽車中占的重量百分比

材料占汽車凈重比AlFe塑料其它橡膠磁材料玻璃聚碳酸酯Ti碳纖維

在輕量化的推動下，鋁合金材料應(yīng)用技術(shù)發(fā)展很快，在近年來出現(xiàn)的全鋁車身以鋁密集型汽車(如福特P2000)中，鋁的比例更高達37%第四十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一波音767飛機所用的各種材料比例

第四十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一機械工業(yè)是材料應(yīng)用的重要領(lǐng)域。

第四十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一隨著機械工業(yè)的發(fā)展，對產(chǎn)品的要求越來越高。

在產(chǎn)品設(shè)計與制造過程中，會遇到越來越多的材料及材料加工方面的問題。要求機械工程技術(shù)人員掌握必要的材料科學與材料工程知識，具備正確選擇材料和加工方法、合理安排加工工藝路線的能力。鑄造一級渦輪盤第四十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一材料成形的學科體系與重點材料成形木材成形無機材料人造材料成形土石成形天然材料成形金屬材料有機材料非金屬材料建筑材料塑料成形有色金屬鋼鐵水泥……結(jié)構(gòu)材料第四十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一1.2.1

材料成型的方法材料成型就是把不定形或初定形的原材料按一定方法加工成形狀、尺寸和性能滿足要求的產(chǎn)品。按材料的變化金屬材料成型分為：1.切削成型（機械加工）——體積和質(zhì)量減?。患从纱筚|(zhì)量的金屬上面去除一部分質(zhì)量而獲得一定形狀及尺寸的工件。如：車、刨、銑、磨等。第四十五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一1.2.1

材料成型的方法2.塑性成型——體積和質(zhì)量不變；

即金屬本身不分離出多余的質(zhì)量，也不積累增加質(zhì)量的成型方法。即利用金屬的塑性，對金屬施加一定的外力作用使金屬產(chǎn)生塑性變形，獲得一定形狀、性能和尺寸的產(chǎn)品……金屬塑性（壓力）加工。第四十六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一1.2.1

材料成型的方法

3.液態(tài)成型（鑄造）、連接成型（鉚、焊）、電解沉積、涂鍍、粉末冶金等——體積或質(zhì)量增大。

即由小質(zhì)量的金屬逐漸積累成大質(zhì)量的產(chǎn)品。如鑄造、鉚焊等。4.組合成型上述幾種成型方法的聯(lián)合使用。如液態(tài)鑄軋方法，是鑄造與軋制方法的聯(lián)合；輥鍛加工是軋制和鍛造方法的聯(lián)合。第四十七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一1.2.1

材料成型的方法金屬材料的成型方法主要有：鑄造、塑性成型、焊接、切削和粉末冶金等。陶瓷材料的成型方法主要有：鑄造、壓力加工和燒結(jié)等。高分子材料的成型方法主要有：鑄造（如注塑）、壓力加工、切削等。第四十八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.2

材料的關(guān)鍵要素

結(jié)構(gòu)、性能與加工方法三者之間的關(guān)系加工工藝化學成分組織結(jié)構(gòu)性

能第四十九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一工藝-組織-性能之間關(guān)系的例子Steelwith0.4%C第五十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.2

材料的關(guān)鍵要素

(1)

加工工藝

在材料塑性加工成型時，一方面改變了材料外部形狀，內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，另一方面也改變了材料性能。例如，一根金屬絲當它通過模具拉拔時，它的直徑減小了，同時本身也強化和變硬了。在一般作為導電體用的銅絲中是不希望這種硬化的；而在生產(chǎn)子午線輪胎中的鋼絲時恰恰是利用這個過程來實現(xiàn)材料的強化。

第五十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.2

材料的關(guān)鍵要素(2)

成分/組織結(jié)構(gòu)

第五十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.2

材料的關(guān)鍵要素(2)

成分/組織結(jié)構(gòu)

材料的性能取決于材料的成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu).組織結(jié)構(gòu)：表示材料微觀特征的。組織是相的形態(tài)、分布的圖象；結(jié)構(gòu)是指材料中原子或分子的排列方式。宏觀組織─用肉眼或用放大幾十倍的放大鏡所觀察到的組織稱低倍組織；顯微組織─100-2000倍顯微鏡觀察到的組織稱高倍組織；電鏡組織─用放大幾千倍到幾十萬倍的電子顯微鏡所觀察到的組織稱精細組織.第五十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一鋼錠的宏觀組織顯微組織電鏡組織鋼的宏觀組織、顯微組織和電鏡組織第五十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

結(jié)構(gòu)：材料中各原子的具體組合狀態(tài)。一般通過X-射線衍射或透射電鏡研究。Al的高分辨透射電鏡象純鐵晶體的X-射線衍射譜透射電鏡衍射斑點第五十五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.2

材料的關(guān)鍵要素

(3)

性能

Properties

材料的性能包括使用性能和工藝性能。使用性能

:

材料在使用過程中所表現(xiàn)的性能，包括機械(力學)性能、物理性能、化學性能等。金屬材料使用性能的好壞，決定了它的使用范圍與使用壽命

.第五十六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.2

材料的關(guān)鍵要素

(3)

性能

Properties

工藝性能:材料在塑性加工過程中所表現(xiàn)的性能。（冷熱加工條件和環(huán)境下）金屬材料工藝性能的好壞，決定了它在塑性加工中加工成形的適應(yīng)能力.包括鑄造性能,

鍛造性能,

切削性能,焊接性能,熱處理性能,

沖壓性能等.第五十七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.2

材料的關(guān)鍵要素

鑄造性能

:鑄造性是指澆注鑄件時，材料能充滿比較復(fù)雜的鑄型并獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的能力。對金屬材料而言，鑄造性主要包括流動性、收縮率、偏析傾向等指標。流動性好、收縮率小、偏析傾向小的材料其鑄造性也好。鍛造性能

:鍛造性能是指材料是否易于進行壓力加工的性能。鍛鍛造性能的好壞主要以材料的塑性和變形抗力來衡量。一般來說，鋼的可鍛性較好，而鑄鐵不能進行任何壓力加工。第五十八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.2

材料的關(guān)鍵要素

切削性能

:切削性能是指材料是否易于切削加工的性能。它與材料種類、成分、硬度、韌性、導熱性及內(nèi)部組織狀態(tài)等許多因素有關(guān)。有利切削的硬度為HB160～230，切削加工性好的材料，切削容易，刀具磨損小，加工表面光潔。金屬和塑料相比，切削工藝有不同的要求。焊接性能

:焊接性能是指材料是否易于焊接在一起并能保證焊縫質(zhì)量的性能，一般用焊接處出現(xiàn)各種缺陷的傾向來衡量。低碳鋼具有優(yōu)良的可焊性，而鑄鐵和鋁合金的可焊性就很差。第五十九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.2

材料的關(guān)鍵要素

沖壓性能

:沖壓性能是指板料對各種沖壓成形加工的適應(yīng)能力，它涉及兩個主要方面：一是成形極限，希望盡可能減少成形工序；另一是要保證沖壓件質(zhì)量符合設(shè)計要求。第六十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一1.2.3金屬塑性成型的方法金屬塑性成型是指利用金屬的塑性借助工具(模具)對金屬鑄錠或坯料施加外力，迫使其發(fā)生塑性變形，獲得預(yù)期形狀、尺寸和性能成品或制品的加工過程。又稱金屬塑性壓力加工，簡稱塑性加工或壓力加工。第六十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.3

金屬塑性成型的方法①材料利用率高。

無削加工，節(jié)省金屬。

一般的塑性成形方法的材料利用率可達到60％一70％，先進的塑性成形方法現(xiàn)已達到85％～90％，采用連鑄坯軋制成品材的利用率可達95%以上。

特點第六十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.3

金屬塑性成型的方法②生產(chǎn)效率高。高速線材軋制速度已超過100m／s。操作簡單，便于實現(xiàn)連續(xù)化和自動化，可實現(xiàn)批量生產(chǎn)和大規(guī)模生產(chǎn)。③產(chǎn)品質(zhì)量高,性能好,缺陷少*

改善組織和性能④加工精度和板料沖壓時成形極限有限。⑤工模具、設(shè)備費用昂貴。

特點塑性加工工藝相對于鑄造、焊接工藝有產(chǎn)品內(nèi)部組織致密、力學性能好且穩(wěn)定的優(yōu)點。

第六十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.3

金屬塑性成型的方法①對于形狀復(fù)雜，尺寸精確，表面十分光潔的產(chǎn)品尚不及切削加工；②

在成本及形狀復(fù)雜方面不及鑄造；③只能用于生產(chǎn)具有塑性的金屬。

不足第六十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一1.2.3金屬塑性成型方法鍛造

軋制拉拔擠壓深沖拉伸彎曲剪切軋制：生產(chǎn)率高、生產(chǎn)過程的連續(xù)性強、易于實現(xiàn)機械化和自動化。約90%以上的鋼材是通過軋制成形的。加工成型不僅僅是為了滿足材料實際使用對制品形狀、尺寸、精度的要求，同時對材料的力學性能、物理性能和微觀組織結(jié)構(gòu)的改善也有十分重要的作用。

第六十五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.3

金屬塑性成型的方法

1

軋制

軋制成型是指金屬軋件通過旋轉(zhuǎn)的軋輥受到壓縮產(chǎn)生塑性變形，橫斷面積減小，長度增加，從而獲得要求的斷面形狀和尺寸，并同時改善金屬性能的壓力加工方法。軋制的方式：(可實現(xiàn)連續(xù)軋制)縱軋、橫軋、斜軋。

第六十六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

（1）縱軋

軋輥的軸線相互平行或在同一平面內(nèi)，上下工作輥轉(zhuǎn)動方向相反，軋制時軋件沿與軋輥軸線垂直方向作直線運動且延伸的軋制方式。

1.2.3

金屬塑性成型的方法

圖1

縱軋示意圖1軋輥2軋件3行進方向第六十七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

（2）斜軋

上下兩個軋輥的軸線傾斜互成一定角度，各工作輥旋轉(zhuǎn)方向相同，軋制時軋件沿軋輥夾角平分線作螺旋運動且延伸的軋制方式。

1.2.3

金屬塑性成型的方法

圖2

二輥斜軋簡圖l軋輥2坯料3毛管4頂頭5頂桿第六十八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

（3）橫軋

上下兩個軋輥的軸線相互平行，各工作輥旋轉(zhuǎn)方向相同，軋制時軋件沿軋輥軸線方向作螺旋運動且延伸的軋制方式。

1.2.3

金屬塑性成型的方法第六十九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.3

金屬塑性成型的方法

2

擠壓

擠壓就是采用擠壓軸（凸模）將放在擠壓筒（凹模）內(nèi)的坯料壓出?？谆蛄魅胩囟ǖ目紫抖尚偷乃苄约庸し椒?。

第七十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.3

金屬塑性成型的方法

3

拉拔

金屬坯料在外加拉力的作用下，通過模孔以獲得與?？仔螤詈统叽缦嗤膶嵭幕蚩招闹破返乃苄猿尚头椒ǚQ之為拉拔。金屬拉拔過程有限元模擬

第七十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.3

金屬塑性成型的方法

4

鍛造

鍛造就是坯料經(jīng)加熱后用鍛錘錘擊或壓力機施加壓力，使其塑性變形以獲得一定形狀、尺寸和性能鍛件的塑性成型方法。

第七十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.3

金屬塑性成型的方法

5

沖壓

借助沖壓模具和沖壓設(shè)備，使金屬板料在由凸模與凹模組成的沖模中發(fā)生塑性變形或產(chǎn)生分離，以獲得所要求形狀和尺寸殼體或腔體制品的成型方法稱為沖壓成型，簡稱沖壓。

金屬沖壓過程動畫演示

第七十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.3

金屬塑性成型的方法按原料類型可分為：錠坯料、塊狀料和板料成型。錠坯料成型主要指：軋制、擠壓、拉拔等。塊狀料成型主要是指鍛造成型方法。板料成型主要包括：沖壓、彎曲以及旋壓、液電、爆炸、電磁等特殊板成形的加工方法。第七十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一1.2.3

金屬塑性成型的方法根據(jù)成形時金屬的溫度可分為：半液態(tài)成形、熱成形、溫成形和冷成形（加工）1）半液態(tài)加工當金屬的溫度處于液相線以下和固相線以上時，即已有部分液態(tài)金屬凝結(jié)為固態(tài)結(jié)晶時，對其施加作用力，使其邊凝固邊變形的加工方法，如半熔融擠壓、連續(xù)鑄軋、液芯軋制等。半液態(tài)加工具有某些優(yōu)點：較一般固態(tài)加工可顯著降低加工變形力和能耗；生產(chǎn)率比鑄造高；可以得到內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密的細晶粒組織和優(yōu)良的表面質(zhì)量等。第七十五頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.3

金屬塑性成型的方法

2）熱加工

將金屬加熱到金屬相圖固相線以下再結(jié)晶溫度以上的高溫，施加作用力使之塑性變形達到預(yù)期的形狀和尺寸的塑性加工方法。其特點如下：使晶粒細化、組織致密、夾雜物和成分偏析分散和均勻化，從而改善組織結(jié)構(gòu)、提高性能；鋼的再結(jié)晶溫度一般在(0.35～0.4)TM

450～600℃第七十六頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.3

金屬塑性成型的方法

2）熱加工塑性好變形抗力小，以較少的工序即可得到成品或接近成品形狀和尺寸的半成品，是經(jīng)濟的；表面質(zhì)量和尺寸精度不如冷加工；需加熱坯料，能耗較冷加工高。高溫下鋼的表面易生氧化鐵皮，使表面粗糙，尺寸波動大。第七十七頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.3

金屬塑性成型的方法

3）冷加工

加工溫度低于材料的再結(jié)晶回復(fù)溫度的塑性加工方法。其特點如下：冷加工后的產(chǎn)品尺寸精度高，表面光潔，可以生產(chǎn)極細的絲、極薄的箔和細薄的管；材料經(jīng)冷加工變形后呈現(xiàn)加工硬化，變形抗力增高，塑性下降，加工過程中需退火，增加能耗；（0.25～0.3）TM第七十八頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.3

金屬塑性成型的方法

3）冷加工

采用不同的變形程度可以控制金屬材料的加工硬化量得到不同性能的產(chǎn)品；利用加工硬化可以得到強度極高的琴鋼絲，彈性極高的磷青銅彈簧片等。第七十九頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

1.2.3

金屬塑性成型的方法

4）溫加工將金屬加熱到再結(jié)晶溫度以下而高于回復(fù)溫度的加工方法。對于變形抗力過大且塑性較低、冷加工變形非常困難的金屬與合金，例如高速鋼、某些奧氏體不銹鋼、難熔金屬及其合金等，采用溫加工可以顯著降低變形力，提高塑性，獲得表面質(zhì)量、尺寸精度與性能都近于冷加工的優(yōu)良產(chǎn)品。鋼的回復(fù)溫度一般在(0.25～0.3)TM

℃第八十頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一1.2.4

金屬塑性成型的發(fā)展趨勢隨著金屬冶煉技術(shù)的發(fā)展和自動控制及計算機等科學技術(shù)水平的發(fā)展，金屬塑性成型技術(shù)也不斷得到飛躍發(fā)展，以代表性的軋鋼生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展來看，其主要趨勢是：1.生產(chǎn)過程日趨連續(xù)化、高速化、自動化；2.生產(chǎn)規(guī)模進入大型化、專業(yè)化；3.采用自動控制不斷提高產(chǎn)品精度；4.發(fā)展合金鋼種與控制軋制工藝以提高鋼材性能；第八十一頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一1.2.4

金屬塑性成型的發(fā)展趨勢5.不斷擴大鋼材品種規(guī)格及增加板帶鋼和鋼管的產(chǎn)品比重；6.連鑄鋼坯取代初軋鋼坯；7.大力發(fā)展新工藝、新技術(shù)，節(jié)省能源和金屬消耗，降低生產(chǎn)成本8.應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)不僅可提高生產(chǎn)效率和降低成本，而且促使新技術(shù)和新工藝的不斷出現(xiàn)。從計算機輔助工藝設(shè)計、計算機輔助制造到成形過程的計算機模擬，都極大地推動著材料成形技術(shù)的發(fā)展。第八十二頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

薄板坯連鑄連軋(ThinSlabCast&Rolling)

雙輥鑄軋薄帶鋼

(TwinRollStripCasting)

液態(tài)金屬連續(xù)鑄擠(Cast-Extrusion)

半固態(tài)成形

(Semi-SolidMetalForming)

(1)近終形生產(chǎn)新技術(shù)第八十三頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

鋼鐵生產(chǎn)過程總攬鍛件管材型材線材板帶材第八十四頁，共九十四頁，編輯于2023年，星期一

切頭剪輥底式加熱爐F1層流冷卻切頭剪F2F3F4F51#地下卷取機2#地下卷取機除鱗箱軋邊機飛剪F7

二冷室拉矯機F6中間包薄板坯連鑄連軋的特點連鑄坯厚度減少到50－70mm，節(jié)省了粗軋機組帶液芯壓下，減少軋制力，改善內(nèi)部質(zhì)量節(jié)省投資，降低生產(chǎn)成本適合200萬噸左右的生產(chǎn)規(guī)模第八十五頁，