金属材料成型总结

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1」材料加工成形方法：液态金属铸造成形、金属材料塑性成形（锻）、金属材料焊接成形。1.2a轧制:金属坏料在两个回转轧辘Z间受压变形而形成各种产品的成形工艺b.挤压:金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形的成形工艺c.拉拔：将金属坯料拉过拉拔模的模孔而变形的成形工艺d.锻压：金属坯料在上下砥铁间受冲击力或压力而变形的成形工艺称为自由锻。在具有一定形状的锻模模膛内受冲击力或压力而变形的成形工艺称为模锻。在冲模Z间受压产生分离或变形的成形工艺称为冲压。1.3.铸适的实质就是液态金属逐步冷却凝固而成形1.4.利川金属在外力作用卜•所产牛的犁•性变形來获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的成形工艺，称为金属鴉性成形（也称为压力加工）工艺1.5.焊接成形的实质：就是通过加热或加压（或两者并用）使材料两个分离表而的原子达到品格距离，借助原子的结合少扩散而获得不可拆接头的工艺方法。2.1高炉冶炼的主要产品是牛铁，副产品是炉渣、煤气和一定量的炉尘（瓦斯灰）。高炉炼铁的原料：1矿石（生矿，熟矿）；2焦炭，煤粉；3溶剂（石灰石，硅石等）铁矿粉造块目前主要有两种方法：烧结法和球团法。2.2慕本过程是燃料在炉缸风口前燃烧形成高温还原煤气，煤气不停地向上运动，与不断下降地炉料相互作用，其温度、数量和化学成分逐渐发生变化，然后从炉顶逸出炉外。炉料在不断下降过程中，由于受到高温还原煤气的加热和化学作用，其物理形态和化学形态逐渐发生变化，最后在炉缸里形成液态渣铁，从渣铁口排出炉外。2.3炼钢设备：电炉，氧化性转炉。炼钢:就是通过冶炼降低生铁中的碳和去除冇害杂质，再根据对钢性能的要求加入适量的合金元索，使Z具有性能优良的钢。炼钢过程：通过供氧，造渣、加合金、搅拌、升温等手段完成炼钢基本任务炼钢的基本任务：四脱（c.o.p.s）；二去（去气，非金属夹杂）；二调整（温度，成分）原料：金属料（铁水、废钢、生铁和铁合金）非金属料（造渣材料＜石灰、萤石和白云石＞和氧化剂＜氧气、铁矿石、氧化诙皮〉）冶炼工艺，有单渣法、双渣法.单渣法冶炼周期由装料、吹炼和出钢.2.4热带钢连轧机的工艺过程（a）原料（b）板坯加热（c）粗轧（d）精轧（e）热轧带钢冷却（f）卷取（g）平整冷轧的主要特点。冷轧薄板带钢生产工艺流程：热轧带钢原料一酸洗一冷轧一退火一平整一剪切一检查分类一包装一入库。2.5金属经过册性加丁成形、具有一•定断面形状和尺寸的实心自条称为型材。型材轧制工艺：热轧无缝钢管牛产工艺流程1管坯准备，2定心，3管坯加热，4管坯穿孔，5毛管的轧制，6钢管均整、定径和减径，7钢管的冷却和精整焊管生产的基本工序为坏料准备-成型-焊接-精整-检验-包装入库。4.1材料塑性变形包括晶内变形和晶间变形。通过各种位错运动而实现的晶内一部分相对于另一部分的剪切运动，这就是 晶内变形。剪切运动有不同的机理，其中最基本的形式是：滑移、挛生、形变带和扭折带。在T＞°*5^（耳熔化温度）时，可能出现晶间变形。当变形温度比晶体熔点低很多时，起控制作用的变形机理是滑移和挛牛，在高温塑性变形时，扩散机理起重要作用4.2点阵阻力晶内变形是晶体的一部分相对于另一部分的剪切变形，都是通过位错运动来实现的，所以研究基木的塑性变形机理就应研究相应的各种位错运动形式。滑移是重要的切变机理z—李晶通过变形形成的李品称为形变挛品或机械挛品。产生李品的过程称为挛牛・。李牛是晶体的一部分相对于另一部分沿看一定的晶体学平面和方向产牛的切变。扩散塑性变形机理当材料在高温塑性变形时，扩散就起着重要的作用。扩散塑性变形机理包括：扩散■位错机理；溶质原子定向溶解机理；定向空位流机理扩散対刃位错的攀移和螺位错的割阶运动产牛•影响。特别是扩散対刃位错攀移速度的影响，溶质原子定向溶解机理:晶体没有受到力作川时，溶质原子在晶休中的分布是随机的，无序的。碳原了在棱边屮点随机均匀分布的悄况就破坏了，通过扩散，优先聚集在受拉的棱边，在晶体点阵的不同方向上产生了溶解碳原子能力的差别，称Z为定向溶解。4.3定向空位流机理则是由扩散引起的不nJ逆的塑性流动机理。（1）品界的障碍强化作用变形以后，在难变形的晶界处出现竹节状。原因是晶界附近塞积了人量位错。塞积位错足够多时，领先位错的前端产生应力集屮。要实现槊性变形从一个晶粒传递到下一个晶粒，就必须外加以更人的力，这就是晶界的障碍强化作用。（2）多系滑移强化作用-个品粒产生滑移变形而不破坏品界连续性，相邻的品粒必须有相应协调变形才行。位错运动遇到的障碍比单系滑移多，阻力要增加。而且随着变形量的增加，阻力增加很快，这就是多系滑移所产生的强化作用。4.4温度对加工便化冇很大的影响。温度升高，硬化系数降低，对应于一定变形程度的屈服应力值也减小。应变速率対加工硬化的影响具有双重性，包含温度和时间两个方血的因素。即山于应变速率升高，软化机理來不及进行而引起加服应力升高的应变速率效应；和在变形过程中山于芒很高（如同绝热过程屮形变热来不及散失），塑性功转化成形变热而提高了变形物体温度，使屈服应力降低的温度效应。规律较复杂，要具体分析。4.5晶粒大小对金属流变应力的影响晶粒细化在工程上有重要的应用：1）在高强度的钢种屮，一般6项的值较高，细化晶粒可以提高韧性。变形较均匀，变形容易协调。可降低脆性转化温度，提高材料使用范围。因为晶粒细化后，晶界面积增加，使偏聚的杂质原了数虽减少。因而对品界附近所引起的脆性将有很大的缓和作用。2）在低强度钢中（低碳钢结构），利用细化品粒來提高屈服强度有明显效果。尤英是超细品组织对提高强度和韧性作用更突出。3）在超鴉性变形时，细化晶粒可以得到理想的超酣性变形。因为超敎性变形的控制机理为晶间滑动机理，等轴细小晶粒更冇利于滑动变形。细化品粒的途径主耍有：1）改变结品过程中的凝固条件，2）严格控制随后的回复和再结品过程以获得细小的品粒组织。3）利用固溶体的过饱和和分解或粉末烧结等方法，4）多次反复快速加热冷却的热循坏处理來细化晶粒。 5.1材料的塑性指标1）延仲率2）断面收缩率3）相对压缩率4）扭转数n；它表示金属在扭转变形条件下，破坏前的最大扭转数。対于一定尺寸的试样來说，扭转数n越大，其塑性越好。5）冲击韧性Ak（j）5.2影响材料塑性的主要因素影响塑性的因素：材料的内在因素和变形的外部条件。内在因素乂可分为材料的结构和其化学成分。变形的外部条件为变形温度、变形速度、应力状态、变形的均匀性等。5.2.1材料自然性质对塑性的影响（1）组织结构对塑性的影响L-般来说面心立方结构的金属塑性最好，体心立方结构的金丿成次Z,密排六方结构的金加塑性最差。2.纯金属和合金比较，一般纯金属有较好的塑性。单和材料同多和材料比较，-•般是单相材料的塑性好一些。3.存在第二相的材料，第二相质点的性质、数量、大小、形态和分布对材料的塑性都有很大的形响。4•晶粒细小均匀的组织比晶粒粗大不均匀的组织塑性好。特别是冷变形时这种彩响的差别更显著。变形组织比铸态组织塑性好。原因是铸态组织存在着宏观缺陷和组织、成份的不均匀性。（2）化学成份对塑性的影响S和MnS很少固溶于铁屮，在钢屮常和具它元索形成硫化物。这些硫化物，除硫化锌以外，-•般熔点都还较高。但当它们相互组成共晶时，熔点就很低。这些硫化物及其共晶，通常分布于晶界上。当其温度达到熔点时，它们就熔化而成液相，变形过程中就会裂开，产生热脆（红脆）。热脆通常发生在900°C左右。它决定于硫化物共晶的熔点。可见",灰其共晶的熔点都较高，而R通常它们都以球形夹杂物的形态分布于晶内，所以对改善塑性有良好的作用。Mn和S有较强的亲合力，因此，钢屮加入Mn,就可以形成硫化猛以取代其它引起红脆的硫化物。热脆和猛硫比（Mn/S）有关。对工业纯铁来说，Mn/S>6,对含硫较多的易切削钢来说，Mn/S>3时，就可避免。Si硅在钢中大部分溶于铁素体，使铁素体强化。在奥氏体钢中，含Si量大于0.5%吋，由于增强了形成铁素作的趋势，对塑性将产生不良的影响Cu钢屮含0.15〜0.30%的铜时，热加工过程屮钢的表面会产牛龟裂，称为铜脆。因为加热过程屮表面的富铜相易熔化，渗入晶界，削弱了晶粒间的联系，在外力作用下便发生龟裂。P在冷状态下时，磷使钢的强度增高。塑性降低，产生冷脆现象。Ph、Sn、As、Sb、Bi它们都是低熔点元素，俗称“五害”,对塑性影响很坏。H氢对钢热加工时的塑性没冇明显的影响，因为加热到1000°C左右时，过饱和的氢易从钢中析出。但含氮量较高的钢，热加工后快速冷却吋会产生口点。冷加工时会产牛:氮脆现象。N低碳钢中I古I溶的N和C量增人吋，形变时效现象显著，在300°C左右加工时会出现蓝脆现象。5.2.2变形温度对塑性的影响变形温度对鴉性影响的一般规律是温度升高，幫性改善。因为温度升高，热激活作用增强，位错的活动性能提高，可能出现新的滑移系统，可能使扩散犁性变形机理同时起作用，使教性变形容易进行。同时,温度升高有利于回复和再结品软化过程的发展，可使变形过程造成的破坏和缺陷修复，从而捉高了塑性。5.2.3应变速率对塑性的影响一方面，应变速率增加，变形过程中位错运动没有足够的时间，不利于界号位错的合并、重排，不利于回复和再结晶过程的进行，不利于变形过程屮形成的内裂的修复。应变速率增加，加工硬化加剧，对犁性是不利的，既称之为应变速率效应。另一方面，应变速率增加，变形热来不及发散，提高了变形温度, 可以促进变形过程中产生的排列混乱的位错重新排列为某些低能组态，利于异号位错合并，位错密度可降低一些。温度提高促进冋复和再结品，促进裂纹修复。另外，提高应变速率的热效应还可能促使扩散塑性变形机理发牛•作用。这些作用，都是有利于塑性变形，有利于塑性提高的，称为温度效应。