机械制造基础 教学课件 作者 李长河第3章 3.1.pptVIP

3.1 金属的塑性变形 3.1.1 金属塑性变形的实质 3.1.2 塑性变形对组织和性能的影响 3.1.3 回复与再结晶 3.1.4 金属的热加工 3.1.5 金属的可锻性 小结 作业 3.1.1 金属的塑性变形 3.1.1 金属的塑性变形 3.1.2 塑性变形对组织和性能的影响 3.1.2 塑性变形对组织和性能的影响 3.1.2 塑性变形对组织和性能的影响 3.1.3 回复与再结晶 3.1.4 金属的热加工 3.1.4 金属的热加工 3.1.5 金属的可锻性 3.1.5 金属的可锻性 3.1.5 金属的可锻性 3.1.5 金属的可锻性 3.1.5 金属的可锻性 * 《机械制造技术基础》主编 李长河 第4章 焊接 * 3.1 金属的塑性变形 压力加工是利用外力使金属坯料产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和机械性能的原材料、毛坯或零件的加工方法，又称金属塑性加工。 凡具有一定塑性的金属，如钢和大多数非铁合金材料及其合金等，均可在热态或冷态下进行压力加工。常用的压力加工方法有锻造、冲压、挤压、轧制和拉拔等。 压力加工具有以下优点：（1）力学性能高： （2）节省金属： （3）生产率高： 3.1 金属的塑性变形 单晶体金属在变形前，其原子按一定规则排列。在外力作用下其内部将产生应力，迫使原子离开原来的平衡位置，从而改变了原子间的距离，使金属发生变形。 金属的变形分为弹性变形和塑性变形。 金属的塑性变形的实质是晶体内部产生滑移的结果。 单晶体滑移变形示意图 3.1 金属的塑性变形 现代位错理论研究证明，滑移是通过晶体中位错缺陷的移动来实现的。由于位错的存在（见图a），部分原子处于不稳定状态，在比理论值低得多的切应力作用下，处于高能位的原子很容易从一个相对平衡的位置移动到另一个位置（见图b），形成位错运动。 a) b) c) 位错运动引起塑性变形示意图 a) 未变性 b) 位错运动 c) 塑性变性 3.1 金属的塑性变形 金属在常温下经塑性变形，内部组织和性能发生变化： ①晶粒沿变形方向伸长，性能趋于各向异性； ②晶粒破碎，位错密度增加，产生加工硬化； ③产生内应力。 a) b) c) 纯铁在塑性变形后的组织变化 a) 正火态 b) 变形40% c) 变形80% 3.1 金属的塑性变形 金属发生冷塑性变形时，随着变形量的增加，强度和硬度提高，塑性和韧性下降的现象称为加工硬化，又称冷变形强化。 360 320 280 240 200 160 120 80 40 36 32 28 24 20 16 12 8 4 700 600 500 400 300 200 100 0 220 180 160 140 120 0 20 40 60 80 αK δ HBS σb σb/MPa αK/(J/cm2) Δ (%) 硬度/HB 变形程度/% 3.1 金属的塑性变形 内应力是指平衡于金属内部的应力，它主要是由于金属在外力作用下所产生的内部变形不均匀而引起的。 内应力分为三类： 第一类指由于金属表面与心部变形量不同而形成的平衡于表面与心部之间的宏观内应力； 第二类指晶粒之间或晶内不同区域之间的变形不均匀形成的微观内应力； 第三类指由晶格缺陷引起的晶格畸变内应力。 3.1 金属的塑性变形 回复温度 再结晶温度 金属回复与再结晶过程组织 a) 塑性变形后的组织 b) 回复后的组织 c) 再结晶组织 a) b) c) 3.1 金属的塑性变形 由于金属在不同温度下变形后的组织和性能不同，因此，在塑性加工中有冷变形与热变形之分。 凡是在再结晶温度以下进行的变形称为冷变形，其特征是存在加工硬化现象。 在再结晶温度以上进行的变形称为热变形，其特征是具有再结晶组织、无加工硬化痕迹。 3.1 金属的塑性变形 纤维组织的明显程度与金属的变形程度有关，变形程度越大，纤维组织越明显。使金属在性能上具有方向性。 纤维组织的稳定性很高，热处理或其它方法都无法消除，只有经过锻造等压力加工手段才能改变它的方向和形状。 如图a所示的曲轴，纤维组织分布合理。而如图b所示是用切削加工出拐颈，纤维组织被切断，使用时容易沿轴肩断裂。 ）