塑性成型原理第二节冷金属成形.ppt

* * * * * * * * * * 发生加工硬化时应力-应变经验关系式： σ=Κεn n 为加工硬化指数，0.1-0.5，反应加工硬化的强弱 第31页，共44页，编辑于2022年，星期四 随着变形程度的增加，力学性能变化 纯金属及某些不能通过热处理方法强化的合金，如低碳钢、纯铜、防锈铝、奥氏体不锈钢、高锰钢等，可通过冷拔、冷轧、冷挤压等工艺来提高其强度和硬度。 但在冷轧薄钢板、冷拉细钢丝及多道拉深的过程中，也会由于加工硬化造成后道加工的困难, 甚至开裂。 故应在工序间穿插热处理工艺来消除加工硬化。 第32页，共44页，编辑于2022年，星期四 位错密度与材料强度的关系 退火态金属： 104-107根/厘米 冷加工： 1012-1013根/厘米 位错密度： 通常以通过单位面积上的位错线的根数来衡量，称为位错密度。 第33页，共44页，编辑于2022年，星期四 通过大量的实验和理论研究证明，发现金属的强度与其中位错位错密度之间的关系如下图所示。从图中看到，密度之间的关系金属的位错密度在某一数值左右（通常为 106~108cm-2）时，强度最低，相当于金属的退火状态，在此基础上增加位错密度或降低位错密度都是提高金属强度的有效途径。利用加工硬化等方法增加值错密度这一途径早已应后于工业中顺利用降低位错密度这一更为有效的途径则不过是近二十年来才受到高度重视。目前还不能制得大尺寸低位错密度的金属，而只能制出一些极细的金属须或细丝，将其编织成较大尺寸的材料或混到某些材料中制成复合材料。随着工业技术的发展，若一旦制得较大尺寸的低位借密度金属，则金属强度的大幅度提高，肯定是大有前途的。 第34页，共44页，编辑于2022年，星期四 (3)织构现象的产生 伴随着金属发生塑性变形，内部晶粒的晶格位向也将会沿变形的方向发生转动。当变形量很大时（70-90%），多晶体中原为任意取向的各晶粒，会逐渐调整其取向而彼此趋于一致。这种由于变形而使晶粒具有择优取向的组织称为织构，也称变形织构。织构不是描述晶粒的形状，而是描述多晶体中晶粒取向的特征。 实际上，变形金属的晶粒取向只能是趋向于这种取向，一般是随着变形程度的增加，趋向于这种取向的晶粒就越多，织构构特征就越明显。 织构的形成对金属材料的加工工艺有很大的影响。金属中变形织构的形成，会使各种性能呈现出明显的各向异性，甚至退火也难以消除 第35页，共44页，编辑于2022年，星期四 晶粒取向 具有择优取向的晶体组织 变形织构 第36页，共44页，编辑于2022年，星期四 形变织构的两种主要形式 丝织构（拔丝） 拉拔时各晶粒中的某一方向都趋于平行拉拔方向。用平行于拉拔轴的晶向指数[uvw]表示。 第37页，共44页，编辑于2022年，星期四 形变织构的两种主要形式 板织构（轧制） 板材轧制时各晶粒中的某一指数晶面均趋于平行轧制面，各晶粒中的某指数晶向都趋于平行轧制方向。用该晶面指数(hkl)和晶向指数[uvw]来表示板织构。 第38页，共44页，编辑于2022年，星期四 “制耳”现象 深冲件上的制耳 第39页，共44页，编辑于2022年，星期四 形变织构的利与弊？ 1.例如制造汽车外壳的深冲薄钢板，存在一般织构将使其变形不均匀,产生皱纹,甚至发生破裂；但具有[1 1 1]型板织构的板材,其深冲性能良好。 2.制造变压器的硅钢片则希望使易磁化的 【1 0 0】方向平行于轧向，立方织构的硅钢片，具有很低的铁损。[1]? 第40页，共44页，编辑于2022年，星期四 (4)残余应力 经塑性变形，外力对金属所做的功，绝大部分在金属变形过程中转化成为热能，使金属温度升高，随后散失掉；仅有少部分转化为内应力残留于金属中形成残余内应力。金属塑性变形后残余应力的存在会影响工件的变形与开裂。 例如，冷轧钢板会因变形不均所残留的内应力引起钢板翘曲，另外，残余内应力会使金属的耐腐蚀性能降低，因此通常金属塑性变形之后，采用退火处理以消除这些残余应力。但有时也利用在工件表面采用喷丸、滚压处理产生一定压应力来抵消外部拉应力的作用，来延长工件的寿命。 第41页，共44页，编辑于2022年，星期四 1.不均匀的塑性变形； 残余应力产生的原因 2.不均匀的温度变化； 3.不均匀的相变. 第42页，共44页，编辑于2022年，星期四 残余应力的测试方法 1.盲孔法： 钻孔破坏原来的应力平衡，使应力重新分布，圆孔周围的金属发生位移或应变。 2.X射线法： X射线衍射测定晶格应变求出表面应力的方法。 3.磁性法： 利用铁磁材料的压磁效应，即在应力作用下，铁磁材料各方向上的导磁率发生变化，从而产生磁各向异性。 第43页，共44页，编辑于2022年，星期四 感谢大家观看 * 第44页，共44页，编辑于2022