材料成型技术-第三章-固态材料塑性成型过程

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1、第三章固态材料塑性成型过程3．1概述一、金属固态塑性成形过程的概念及特点1、概念金属塑性变形是利用金属材料塑性变形规律，施加外力使之产生塑性变形而获得所需形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工工艺。定义要点：（1）金属塑性变形是有规律的。（2）工艺目的不但包含形状和尺寸，同时包含力学性能。2、塑性成形特点：（1）能改善金属的组织；（2）可提高材料利用率；（3）加工精度较高；（4）生产率较高。s弹性变形塑性变形二、金属塑性成形过程应满足的基本条件要实现金属材料的塑性成形，必须要有两个基本成形条件，即(1)被

2、成形的金属材料具备一定的塑性。(2)要有外力作用于固态金属材料上。另外，外界条件(如温度等)对内外因素有相当大的影响，且成形过程中两因素相互影响。三、工业中常用的金属塑性成形方法概述1、轧制将金属通过轧机上两个相对回转轧辊之间的空隙，进行压延变形成为型材(如钢板、圆钢、角钢、槽钢等)的加工方法。2、挤压将金属置于一封闭的挤压模内，用强大的挤压力将金属从模孔中挤出成形的方法。挤压过程中金属坯料的截面依照模孔的形状减小，坯料长度增加。挤压可以获得各种复杂截面的型材或零件。3、拉拔将金属坯料拉过拉拔模模孔，而使金属拔

3、长、其断面与模孔相同的加工方法。它主要用于生产各种细线材、薄壁管和一些特殊截面形状的型材。4、自由锻造将加热后的金属坯料置于上下砧铁间受冲击力或压力而变形的加工方法。5、模型锻造(又叫模锻)将加热后的金属坯料置于具有一定形状的锻模模膛内受冲击力或压力而变形的加工方法。6、板料冲压金属板料在冲压模之间受压产生分离或变形而形成产品的加工方法。四、金属固态成形的分类按金属固态成形时的温度，其成形过程分为两大类：冷变形T塑T再结晶1、加工硬化金属在室温下塑性变形，由于内部晶粒沿变形最大方向伸长并转

4、动、晶格扭曲畸变以及晶内、晶间产生碎晶的综合影响，增加了进一步滑移变形的阻力，从而引起金属的强度、硬度上升，塑性、韧性下降的现象称为加工硬化。亦称为冷作硬化。加工硬化是强化金属的重要方法之一。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。加工硬化对金属组织性能的影响：①压力加工中，加工硬化增大了材料继续变形的阻力。②通过加工硬化可以提高金属强度、硬度和耐磨性。③加工硬化是一种不稳定的现象，具有自发地回复到稳定状态的倾向

5、。2、回复与再结晶加工硬化是一种不稳定现象，具有自发地回复到稳定状态的倾向。但在常温下，多数金属的原子扩散能力很低，加工硬化不会自发消除。而将硬化金属加热后，将相继发生回复、再结晶和晶粒长大现象，金属的组织和性能也随之变化。回复随着温度的升高，已产生加工硬化的金属其晶格的扭曲程度减小，内应力降低，但金属组织还没有显著变化的现象。T回=（0.25～0.3）T熔回复的应用：经冷拉的钢丝卷成弹簧后的低温回火（加热到250～300℃）,青铜丝弹簧加工后的回火处理(加热到120～125℃)。再结晶随着温度的进一步升高，已

6、发生回复的金属开始以某些碎晶或杂质为核心形成新的晶粒，从而消除了加工硬化的现象。T再=0.4T熔3、冷变形(又叫冷成形过程)冷变形是指金属在进行塑性变形时的温度低于该金属的再结晶温度。冷变形的特征是：（1）金属变形后具有加工硬化现象。即金属的强度、硬度升高，塑韧度下降。（2）冷变形制成的产品尺寸精度高、表面质量好。（3）对于那些不能或不易用热处理方法提高强度、硬度的金属构件，特别是薄壁细长件，利用金属在成形过程中的加工硬化来提高构件的强度和硬度，则有效而经济。例如各类冷冲压件、冷轧冷挤型材、冷卷弹簧、冷拉线材、

7、冷镦螺栓等等，可见冷变形加工在各行各业中应用广泛。4、热变形(又叫热成形过程)热变形是指金属在进行塑性变形时的温度高于该金属的再结晶温度。特征：①金属在热变形中始终保持着良好的塑性，可使工件进行大量的塑性变形。又因高温下金属的屈服强度较低，故变形抗力低，易变形。②热变形使金属材料内部的缩松、气孔或空隙被压实，粗大(树枝状)的晶粒组织结构被再结晶细化，从而使金属内部组织结构致密细小，力学性能(特别是韧性)明显改善和提高。③成形后，材料的力学性能具有方向性。30号钢锻造状态与铸造状态力学性能比较毛坯热加工方法σb／

8、MPaσs／MPaδ／%σk／(J·cm-2)锻造5303102070铸造50028015353．2金属塑性成形过程的理论基础一、金属塑性变形的能力金属塑性变形的能力又称为金属的可锻性，它指金属材料在塑性成形加工时获得优质毛坯或零件的难易程度。金属的可锻性好，表明该金属适合于塑性加工成形；可锻性差，说明该金属不宜于选用塑性成形加工。可锻性常用金属的塑性指标(延伸系数δ和断面减缩率ψ)和