机械工程材料与热加工工艺 教学课件 作者 梁戈 时惠英 8第九章1.pptVIP

西安理工大学材料学院 李虹燕 金属工艺学原理 第三篇 金属压力加工 绪 论 金属塑性加工的实质 金属材料在外力作用下，发生塑性变形，获得我们所 要求的形状、尺寸、机械性能的原材料、毛坯或零件 的加工方法。 塑性加工的适用材料 各类钢、大多数非铁金属及其合金 金属压力加工的基本生产方式： 1）轧制 金属坯料在两个回转轧辊的孔隙中受压变形， 以获得各种产品的加工方法。 2）拉拔 金属坯料被拉过拔模的模孔而变形的加工方法。 3）挤压 金属坯料在挤压模内被挤出模孔而变形的加 工方法。 4）锻造 金属坯料在抵铁或锻模模膛内变形而获得产品 的方法。 5）板料冲压 金属板料在冲模间受外力作用而产生分离 或变形的加工方法。 第一章 金属的塑性变形 §1.1 金属塑性变形的实质 ●弹性变形 在外力作用下，材料内部产生应力，应力迫使原子离开 原来的平衡位置，改变了原子间的距离，使金属发生变 形。并引起原子位能的增高，但原子有返回低位能的倾 向。当外力停止作用后，应力消失，变形也随之消失。 ●塑性变形（实质：晶体内部产生滑移的结果） 内应力超过金属的屈服点后，外力停止作用后，金属的 变形并不完全消失。 ●滑移面 在切向应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分，沿 着一定的晶面产生相对滑移，该面称为滑移面。 ● 位错运动引起塑性变形 近代物理学证明，晶体不是在滑移面上，原子并不 是整体的刚性运动而是由位错引起金属塑性变形。 单晶体的塑性变形 晶体的一部分相对与另一部分沿一定晶面发生相对 的滑移，而滑移是借助于位错的迁移逐步实现的。 ● 多晶体的塑性变形（晶内和晶间变形） 晶内变形：外力作用下，某一晶粒的塑性变形。 晶间变形：晶粒之间的相互位移或转动。 §1.2 塑性变形对金属组织和性能影响 ● 金属在常温下经塑性变形后，内部组织将发生变化 ⑴ 晶粒沿最大变形的方向伸长； ⑵ 晶格与晶粒发生扭曲，产生内应力； ⑶ 晶粒产生碎晶。 ● 冷作硬化 冷作硬化的作用： 1）提高材料强度、耐磨性； 例：自行车链条片16Mn钢 未轧制：σb=520MPa 150HBS； 五次冷轧后：σb=1200MPa 275HBS 2）提高构件使用安全系数 冷作硬化的不利影响： 为后续进一步加工带来困难 ● 回复与再结晶 ＊ 回复： 冷作硬化是一种不稳定的现象，具有自发恢复到稳定 状态的倾向。室温下不易实现。当提高温度时，原子 获得热能，热运动加剧，当加热温度T回： T回=（0.25—0.3）T熔 使原子回复到正常排列，消除了晶格扭曲，使加工硬 化得到部分消除。 ＊ 再结晶： 当温度升高到金属熔点绝对温度的0.4倍时，金属原子 获得更多的热能，开始以某些碎晶或杂质为核心，按 变形前的晶格结晶成新的晶粒，从而消除全部冷变形 强化现象。 T再 = 0.4T熔 可以利用再结晶退火而再次获得金属良好的塑性。消除冷作硬化的不 利影响 §1.3 金属塑形变形的分类 分类原则： ①再结晶温度；②变形后组织性能有无加工硬化 冷变形 有加工硬化的塑变 无再结晶现象 热变形 加工硬化和再结晶过程共存，变形中，加工 硬化随时都被再结晶消除，所以高温塑变后 无加工硬化，有再结晶组织。 §1.4 锻造比(Y锻 )及纤维组织 1.锻造比(Y锻 ) 用以衡量锻造时变形程度大小的量值 对拔长：Y锻= F0（原截面）/F（拔长后截面） 对镦粗：Y锻= H0（镦前高度）/H（镦后高度） （1）Y锻↑变形程度↑，晶粒细化，机性↑，ak↑↑ （2）Y锻↑, 纤维组织越明显，所以选Y锻要适当。 钢锭：Y锻大；