材料成型技术 -- 第三章锻压 3.1.ppt

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1、3.1金属塑性成形基础3.3.1金属塑性变形的机理1.单晶体的塑性变形：在外力作用下金属内部产生应力和应变。单晶体在切应力作用下产生应变，当切应力达到材料的屈服强度时晶格内产生相对滑移。外力去除后晶格的弹性变形消失，而滑移造成的变形保留下来，故形成宏观塑性变形。（1）塑性变形形式：1）滑移；2）双晶（孪晶）。（2）滑移：晶体内一部分原子相对于另一部分产生滑动。位错：晶体中一列或若干列原子发生错排而造成的晶格扭曲现象。“位错具有易动性”滑移的位错理论：晶体内的滑移是借助滑移面上的位错运动来实现的。安徽工程科技学院机械系●孪晶●滑移安徽工程科技学院机械系2.多晶

2、体的塑性变形：由晶内变形（各晶粒内通过位错运动发生的滑移或孪晶）和晶间变形（晶粒间的滑动和转动）共同完成的。3.1.2金属的加工硬化、回复和再结晶1.金属的加工硬化：即金属在低于再结晶温度加工时，由于塑性应变而产生的强度、硬度增加，塑性、韧性下降的现象。意义：强化金属。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。2.回复与再结晶：（

3、1）回复：即将冷成形后的金属加热至一定温度后，使原子恢复到平衡位置，晶内残余应力大大减小的现象。T回＝（0.25～0.3）T熔K生产中常利用回复消除加工硬化后工件的残余内应力。（2）再结晶：即塑性变形后金属被拉长的晶粒重新生核、结晶，变为等轴晶粒的现象。T再＝0.4T熔K生产中，再结晶也有广泛的应用。例如：在冷轧、冷挤、冷拉、冷冲的过程中穿插再结晶退火，消除加工硬化，恢复金属材料的良好塑性，以利于后续的冷变形加工。3.1.3金属的冷成形、热成形及温成形1.冷成形：即坯料在回复温度以下进行的塑性成形过程，变形过程中会出现加工硬化。包括冷冲、冷挤、冷镦、冷轧、冷

4、拔等，T变＜T回。优缺点：（1）成形后的金属表面光洁、尺寸精确，具有较高强度和硬度。（2）有加工硬化，变形量不宜过大。2.热成形：即金属在再结晶温度以上进行的塑性成形过程。包括锻造、热挤压、热轧，T变＞T再优缺点：（1）产品力学性能高；（2）无加工硬化现象；（允许以较小的功达到较大的变形。）（3）产品尺寸精度有所下降。3.温成形：即金属在高于回复温度以上和低于再结晶温度范围内进行的塑性成形过程。包括温挤压、温拉拔、温锻等。T回＜T变＜T再特点：变形中有加工硬化和回复现象，无再结晶现象。为帮助大家更好地理解和掌握加工硬化、回复、再结晶对金属组织和性能的影响，下

5、面举例说明：例1：已知铅的熔点为327℃，钨的熔点为3380℃。问：铅在20℃、钨在1000℃时变形各属哪种变形？为什么？解：T铅再＝0.4T熔＝0.4（327+273）＝240°K＝-33℃<20℃故铅在20℃属于热变形.T钨再＝0.4T熔＝0.4（3380+273）＝1461°K＝1188℃>1000℃T钨回＝（0.25－0.3）T熔＝（913－1096）K＝（640－823）℃<1000℃故钨在1000℃属于温变形。3.1.4锻造比和锻造流线1.锻造比“y”：锻造时变形程度的一种表示方法，通常用变形前后的截面比、长度比或高度比来表示。拔长时：y=A0（

6、前）/A（后）=L/L0镦粗时：y=A/A0=H0/H一般：随y增大，金属力学性能提高；结构钢钢锭的y通常为2－4。2.锻造流线：也称“流纹”即锻造时，金属的脆性杂质被打碎，顺着金属的主要伸长方向呈碎粒状或链状分布；塑性杂质呈带状分布，从而具有一定方向性。（1）特点：1）沿着流线方向抗拉强度高，塑性、韧性也高。垂直流线方向抗拉强度低，塑性、韧性也低。2）化学稳定性强，通过热处理不能消除。2．应用：一般应遵循两项原则（1）使流线分布与零件的轮廓相符合而不被切断。（2）使零件所受的最大正(拉)应力与流线方向一致，切应力与流线垂直。例如：1）用棒料经局部镦粗制螺钉

7、；2）“金流线金属锻造”，制吊钩、曲轴、齿轮等。安徽工程科技学院机械系AUTS锻造流线的化学稳定性很高，用热处理或其它方法都不能消除，只能通过重新锻压才能改变其流线方向和分布状况。3.1.5材料的塑性成形性1.材料的塑性成形性：指是材料经过塑性变形不产生裂纹和破裂以获得所需形状的加工性能。包括可锻性和板料冲压性能。可锻性：指材料在锻造过程中经受塑性变形而不开裂的能力。一般：材料塑性越好，变形抗力越小，材料的塑性成形性越好。2.影响因素（1）材料本质1）化学成分：碳：C固溶于Fe中，形成F、A，塑性增大，变形抗力下降，塑性成形性提高；C与Fe形成Fe3C，塑性

8、下降，变形抗力增大。杂质元素：硫、磷等杂质元素，一般