13金属塑性成形的物理基础

《13金属塑性成形的物理基础》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第十三章金属塑性成形的物理基础基本要求：1．掌握金属塑性、抗力及其影响因素；2．了解金属变形机理和变形特征。第一节概述一、金属塑性成形的特点定义——塑性是指金属材料在外力作用下发生变形而不破坏其完整性的能力。１．生产效率高，适用于大批量生产２．改善了金属的组织和结构３．材料利用率高４．尺寸精度高二、塑性成形工艺的分类（一）体积成形体积成形是在塑性成形过程中靠体积的转移和重新分配来实现的。1．锻造锻造可分为自由锻和模锻。2．轧制轧制是将金属坯料通过两个旋转轧辊间的特定孔型，使其形成一定截面形状的成形方法。利用轧制方法可获得型材、板材和管材。轧制可分为纵轧、横

2、轧和斜轧。3．拉拔4．挤压1．分离工序分离工序是利用模具的刃口使板料沿一定的轮廓切割分离。如切割下来的是工件，则称为落料；若切割下来的是废料，则称之为冲孔。2．成形工序拉深、弯曲等统称为成形工序，是使板材在不发生破坏的条件下产生塑性变形，获得与模具形状一致的工件，如将板料弯曲，或将板料压制成筒形件或复杂曲面等。塑性加工还可以按照加工温度分成热加工和冷加工。热加工是指在再结晶温度以上进行的塑性加工。冷加工是在回复和再结晶温度下进行的塑性加工。第二节金属在冷态下的塑性变形一、金属的晶体结构和组织二、金属冷态下的塑性变形机理三、合金的塑性变形四、冷塑性变形对金属

3、组织和性能的影响（一）对组织结构的影响多晶体金属经冷塑性变形后，在晶粒内部出现滑移带和孪生带，同时晶的外形发生变化，晶粒的位向也发生改变。1．晶粒形状发生改变2．晶粒位向发生改变（二）对金属性能的影响塑性变形改变了金属内部的组织结构，因改变了金属的力学性能。随着变形程度的增加，金属的强度、硬度增加，而塑性和韧性相应下降。加工硬化既是金属塑性变形的特征，也是强化金属的重要手段。第三节金属的热塑性变形金属在再结晶温度以上的变形，称为热塑性变形。热锻、热轧、热挤压工艺是常用的热塑性变形加工方法。一、热塑性变形时金属的软化过程热塑性变形时金属的软化过程比较复杂，它

4、与变形温度、应变速率、变形程度和金属本身的性质有关，主要有静态回复、静态再结晶、动态回复、动态再结晶和亚动态再结晶等。（一）回复和再结晶1．静态回复２．静态再结晶３．动态回复４．动态再结晶（二）热塑性变形后的软化过程金属在热变形后仍然处于高温状态，一般会发生以下三种图13-17动、静态回复和再结晶过程示意图软化过程：静态回复、静态再结晶和亚动态再结晶。金属的另一种软化过程叫作亚动态再结晶，它是发生在热变形过程的特殊条件下。不需要形核时间，也不需要孕育期。上述三种软化过程均与热变形时的变形温度、应变速率、变形程度、材料成分和层错能的高低有关。控制金属变形后的

5、冷却速度，就是抑制静态软化过程，可以有目的地控制金属的机械性能。二、热塑性变形机理金属热塑性变形机理主要有以下几种：晶内滑移，晶内孪生，晶界滑移，扩散蠕变。其中，晶内滑移是最主要的行为方式。孪生多发生在高温高速变形；晶界滑移和扩散蠕变只发生在高温变形的时候。三、双相合金热塑性变形的特点四、热塑性变形对金属组织和性能的影响热塑性变形对金属的组织和性能的影响主要表现在以下几点：1．改善晶粒组织2．锻合内部缺陷3．形成纤维状组织4．改善碳化物和夹杂物分布5．改善偏析第四节塑性和变形抗力的影响因素一、塑性指标和变形抗力为了衡量金属塑性的高低，需要有一种可以量化的指

6、标，称为塑性指标。事实上，这两个指标只能表示在单向拉伸条件下的塑性变形的能力。这两个指标越高，说明材料的塑性越好。塑性指标除了用拉伸试验测定以外，还可以用镦粗试验和扭转试验测。金属在发生塑性变形时，产生抵抗变形的能力，称为变形抗力，一般用接触面上平均单位面积变形力表示。如压缩时，变形抗力为作用于工具表面的单位面积压力，亦称单位流动压力，通常用ｐ表示。塑性反映的是金属对塑性变形的适应能力，塑性的好坏表示金属可以承担塑性变形量的大小。变形抗力反映的则是材料抵抗变形的能力，也就是反映材料变形的难易程度。变形抗力的大小，决定于材料的真实应力，同时也取决于塑性加工时

7、的应力状态、接触摩擦状态和变形体的尺寸因素等。对金属塑性的影响因素是多方面的，主要有化学成分和合金元素成分、组织状态、变形温度、应变速率、应力状态等，下面作简要的介绍。（一）化学成分和合金成分对金属塑性的影响（二）组织状态对金属塑性的影响（三）变形温度对金属塑性的影响（五）应力状态对塑性的影响塑性的大小与金属所受压应力数目的多少有关。在主应力图中，压应力个数越多，数值越大，则金属的塑性越高；反之，拉应力个数越多，数的塑性就越差。挤压时为三向压应力状态、拉拔时为一向受拉二向受压应力状态，因此，挤压变形比拉拔变形的塑性要好。为什么压应力的数目越多、静水压力越大

8、，塑性越好呢？可以用以下理由来解释：压应力能阻止或减小晶间变形，静