工程材料及其成型 教学课件 作者 李英 第8章 压力加工成型1.ppt

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1、第8章压力加工成型8.1概述一、压力加工成型的基本方法压力加工成型的基本方法主要包括轧制、挤压、拉拔、锻造、冲压等。压力加工成型是指在外力作用下使材料产生塑性变形，从而获得所需的形状、尺寸和力学性能的毛坯、零件或原材料。各类钢、大多数非铁金属及其合金、非金属材料都具有一定塑性，可以在热态或冷态下进行塑性成形。图8-1用压力加工方法加工的各种精密冷轧管材和各种精密合金管表8-1压力加工成型的基本方法二、压力加工基本原理1、冷变形加工和热变形加工加工硬化：金属经过塑性变形后，强度和硬度上升，而塑性和韧性下降的现象。回复是指将加工硬化的金属

2、稍微加热，其歪扭的晶格得到恢复，塑性、韧度略有提高。再结晶是指将加工硬化的金属或合金，加热到一定的温度，晶粒重新结晶成新的晶粒，金属的硬化组织完全消除。再结晶温度是指根据实验，每一种金属开始产生再结晶现象的最低温度。T再≈0.4T熔式中，T再——金属再结晶温度（K）；T熔——金属的熔点（K）。加工硬化：金属经过塑性变形后，强度和硬度上升，而塑性和韧性下降的现象。金属的塑性变形加工，据再结晶温度的高低分为冷变形加工和热变形加工冷变形加工（又称冷加工）是指的在再结温度以下，对金属进行塑性变形加工。如板料冲压、冷拔等。。热变形加工（又称热加

3、工）是指在再结晶温度以上，对金属进行的塑性变形加工。如锻造生产。热变形过程中，其内部脆性夹杂质沿主变形方向分布，再结晶时，仍以条状或链状被保留下来，形成了纤维组织。纤维组织的化学稳定性强，通过热处理是不能消除的，只能通过锻压才能改变其形状与分布。随着变形程度的增加，金属的纤维组织愈明显，呈流线形分布（锻造流线），使得金属的力学性能呈各向异性。2、锻造温度范围锻造温度范围是指锻件由始锻温度到终锻温度的间隔。始锻温度是指材料加热的允许最高温度。终锻温度是指金属允许的最低锻造温度。确定锻造温度范围的原则是：保证金属在锻造过程中具有良好的锻造

4、性能，即塑性好，变形抗力小以及在锻后能获得良好的内部组织；锻造温度范围要尽可能宽一些，以便有足够的时间进行锻造成形，从而减少加热次数，降低材料消耗，提高生产率。表8-2常用金属材料的锻造温度范围材料种类始锻温度（℃）终锻温度（℃）低碳钢1200～1250700～800中碳钢1150～1200800～850合金结构钢1100～1180800～850铝合金450～500350～380铜合金800～900650～7003、锻后冷却锻后冷却是保证锻件质量的重要环节。冷却过程中温度与时间的关系称为冷却规范。采用不同的冷却方法，可得出不同的冷却规

5、范。冷却规范通常用冷却时间温度曲线表示。冷却方式不当，会使锻件产生内应力、变形、甚至裂纹。冷却过快还会使锻件表面产生硬皮，难以切削加工。常见的冷却方法有：空冷、堆冷、坑冷、灰砂冷、炉冷。热锻成形的锻件，通常要根据其化学成分、尺寸、形状复杂程度等来确定相应的冷却方法。低、中碳钢小型锻件锻后常采用空冷或堆冷的方式进行冷却；低合金钢锻件及截面宽大的锻件则需要坑冷或灰砂冷；高合金钢锻件、大型锻件、及其形状复杂的重要大型锻件的冷却速度要缓慢，通常要随炉缓冷。三、锻造加热产生的缺陷及其防止方法金属在加热过程中可能产生的缺陷有：氧化、脱碳、过热、过

6、烧和内部裂纹等。1、氧化及烧损氧化是指金属加热时，炉气中的氧化性气体（O2，CO2，H2O和SO2等）与金属表面发生化学反应，其生成物FeO4，Fe3O4和Fe2O3等氧化物的总称为氧化皮，它造成了金属材料的损耗、锻件的质量和炉子的使用寿命。烧损(又称火耗)是指坯料在加热过程中因生成氧化皮而造成的损失。减少氧化烧损的方法是在保证加热质量的前提下尽量采用快速加热并避免金属在高温下停留时间过长，在燃料完全燃烧的前提下尽量减少空气送进量，并注意减少燃料中的水分和硫的含量。2、脱碳脱碳是指在高温下钢料表层的碳与氧或氢产生化学反应，生成的一氧化

7、碳或甲烷被烧掉，造成金属材料表层碳含量降低。脱碳的多少及脱碳层深度与炉气成分、加热温度、加热时间等因素有关。为了减少脱碳、应快速加热，重要的零件加热前要在坯料表面涂以保护涂料，缩短高温阶段的加热时间。加热好的坯料要尽快出炉锻打。3、过热过热是指把金属由于加热温度过高或高温下保持时间过长引起晶粒粗大的现象。过热的金属材料晶粒粗大，塑性下降，锻件的力学性能降低。己产生过热但尚未锻造的坯料可用冷却后重新加热的方法来挽救。锻后的粗晶组织，可通过热处理如正火的方法细化晶粒。4、过烧过烧是指加热温度超过始锻温度过多，使晶粒边界出现氧化及熔化的现象

8、。过烧的金属晶粒间的低熔点物质熔化、氧化后形成脆壳，破坏了晶粒间的联系，一经锻打即破碎而成为废品，是加热中不可挽救的缺陷。5、内部裂纹大型及复杂锻件的坯料在加热过程中，若装炉温度过高或加热速度过快，可能造成表面与中心的温