第一章 金屬塑性變形

第一章金屬塑性變形第1頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月f1根據(jù)受力和變形特點，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。第2頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月f4２．拉拔將金屬坯料拉過拉拔模的?？锥冃蔚募庸し椒?。第3頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月f2-f3３．擠壓金屬坯料在擠壓模內(nèi)受壓，被擠出?？锥冃蔚募庸し椒?。按金屬流動方向與凸模運動方向的異同，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、溫擠壓。正擠壓反擠壓第4頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月f5-f64．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）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。自由鍛模鍛第5頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月f75．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6頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章金屬塑性變形第一節(jié)金屬塑性變形的實質(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，多晶體間協(xié)調(diào)變形，使滑移繼續(xù)進行。塑性變形的實質(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)生滑動和轉(zhuǎn)動。第7頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月ττττ

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)生相對滑移，造成晶體的塑性變形，當外力繼續(xù)作用時，晶體還將在另外的滑移面上滑移，使變形繼續(xù)進行第8頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬晶體單晶體（理想金屬）多晶體（實際金屬）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？塑性變形的實質(zhì)？第9頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月1、單晶體的塑性變形

位錯切應(yīng)力滑移面主要方式——滑移變形第10頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月線缺陷

第11頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月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——晶粒間的移動和轉(zhuǎn)動晶粒位向與受力變形關(guān)系第12頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(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，進一步變形困難金屬材料在冷塑性變形時，其強度、硬度升高，而塑性、韌性下降的現(xiàn)象——冷變形強化第13頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月二、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?；貜?fù)的溫度為：T回=(0.25～0.3)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熔第14頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月2、回復(fù)和再結(jié)晶保持加工硬化，消除內(nèi)應(yīng)力。如冷卷彈簧進行去應(yīng)力退火。

消除加工硬化，提高塑性。在結(jié)晶速度取決于加熱溫度和變形程度。在結(jié)晶是一個形核、長大過程。第15頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月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)晶第16頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月三、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、軋制第17頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月四、纖維組織1．鍛造比

用來表示金屬的變形程度。1）撥長鍛造比縱向長度變大F

FOY拔=FO

/FY鐓=HO/H2）鐓粗鍛造比鍛造比越大，表示金屬的變形程度越大。HOH第18頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月2．纖維組織金屬發(fā)生塑性變形時，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，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。第19頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月纖維組織具有各向異性的特點，使金屬材料平行于纖維方向的塑性、韌性提高，抗拉強度增加；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20頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(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)和加工條件第21頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月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)不如晶粒細小而又均勻的組織的可鍛性好一、金屬的本質(zhì)(內(nèi)因)第22頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月變形溫度高，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、脫碳和嚴重氧化等缺陷，甚至使鍛件報廢，所以要嚴格控制始鍛、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800～750℃之間。1、變形溫度的影響二、加工條件的影響(外因)第23頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月2、變形速度的影響當變形速度低于臨界速度時，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。當變形速度高于臨界速度時，變形速度越大，可鍛性越好，這時金屬內(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，才會