工程材料及其成形技术基础课件解析.ppt

第八章 塑性加工 概 述 8. 1金属的塑性变形 8．2锻造成形 8．3板料冲压成形 8．4挤压、轧制、拉拔成形 8．5塑性加工零件的结构工艺性 § 8.1 金属的塑性变形 金属材料多为是多晶体结构，它是由许多单晶体所组成。 要了解实际金属的多晶体塑性变形的实质，首先必须掌握单晶体的塑性变形机理。 8.1.1 单晶体的塑性变形 1、单晶体的塑性变形 单晶体—原子排列方式完全一致 单晶体塑性变形的主要基本方式: 1）滑移 —晶体的一部分相对于另一部分沿着滑移面产生相对移动的现象 滑移要点: 只能在切应力的作用下发生 滑移沿着原子排列紧密的面(即滑移面)进行 滑移距离为一个或数个原子间距 滑移是位错运动的结果 2、多晶体的塑性变形 多晶体 塑性变形可以看成是组成多晶体的许多单晶体产生塑性变形的综合效果 变形方式如单晶体塑性变形方式，主要为滑移 多晶体的塑性变形比单晶体复杂 晶界的影响 晶粒位向的影响 8.1.2 塑性变形对金属组织和性能的影响 1、锻造比y —表示金属变形程度的大小 一般用锻造过程中的典型工序的变形程度来表示例： 镦粗 y =H0／H 拔长 y = F0／F 2、产生“冷变形强化” 提高强度、硬度和耐磨性的重要手段之一 特别对于那些不能用热处理方法强化的纯金属及某些合金尤为重要 对进一步加工带来困难 金属的物化性能发生变化 如电阻率增加和耐蚀性降低等 3、组织的影响 铸造缺陷压合 碎晶及晶格畸变 形成织构现象 4、存余残余内应力 降低工件的承载能力 随着时间的延长，应力释放，引起零件的尺寸和形状的变化 降低工件的耐腐蚀性 8.1.3 冷变形金属在加热时的组织转变 对塑性变形后的金属加热，随着温度的升高，其组织和性能将发生回复、再结晶和晶粒长大的变化过程。 1、回复 回复现象 加热温度较低时，金属晶粒大小和形状并不发生明显变化，故强度、硬度和塑性等性能变化不大的现象 原因 金属原子的活动能力较低，金属内部只有点缺陷、位错等作微量的迁移，从而使点缺陷和位错的数量减少，晶格畸变程度降低，残余内应力部分消除。 实际运用 例如，用冷拔钢丝冷卷成弹簧后，常采用低温退火，保持冷变形强化的特征，又降低了残余内应力，减少脆性 2、再结晶 再结晶现象 加热到较高温度时，是晶粒的形状发生了变化，性能发生明显的变化，如强度、硬度显著降低，塑性、韧性明显提高，残余内应力基本消除，金属恢复到变形前的性能。 再结晶过程 形成晶核 晶核长大 原因 金属具有较强的原子扩散能力。会在原塑性变形最激烈的区域自发地形成许多新的细小的等轴晶粒，代替原变形晶粒 再结晶温度 指开始发生再结晶的最低温度 T再＝0.4T熔 实际运用 在多次冷轧钢板的生产中，安排中间退火，以恢复塑性，利于后道冷轧工序 3、晶粒长大 继续升高温度或延长保温时间，则再结晶晶粒将聚集长大，形成粗大的晶粒，此时金属的力学性能显著降低 4、热变形和冷变形 热变形 在再结晶温度以上的塑性变形 塑性高，变形抗力小，且形变强化迅速被再结晶代替，具有再结晶组织和性能 易发生表面氧化、表面质量不高的现象 常用于截面尺寸较大，变形量较大，或硬度高、脆性大的金属制品或坯料中 冷变形 在再结晶温度以下的塑性变形 常用于表面质量要求高，变形量小，硬度、强度低的金属制品或坯料中。 8.1.4 塑性加工性能及影响因素 1、塑性加工性能及其指标 定义：材料塑性成形的难易程度。 衡量标准 材料塑性 表现了材料塑性变形的能力，是变形的依据。 变形抗力 加工时，作用在工具表面上的变形力。反映了塑性变形的难易程度。 § 8.2 锻造方法 手工自由锻 自由锻 锤上自由锻 机器自由锻 液压机上自由锻 锻造 胎模锻 锤上模锻 模锻 压力机上模锻 平锻机上模锻