[工学]金属塑性变形与轧制原理ppt20113.pptVIP

简单轧制时，变形区的纵横断面可以看作梯形，变形区可以用轧件入出口断面的高度H、h和宽度BH 、Bh及变形区长度L，接触弧所对应的圆心角即咬入角来表示，以上各量称为变形区基本参数。变形区的平均高度及平均宽度为： 图6-1 轧件对轧辊的作用力 图6-2 轧辊对轧件的作用力 6.2咬入条件与稳定轧制过程 6.2.1咬入条件 咬入是指轧辊对轧件的摩擦力把轧件拖入辊缝的现象。为了实现轧制过程，必须使 轧辊能咬着轧件拖进辊缝使金属填充于轧辊之间。因此，首先必须研究金属开始被轧辊咬着时的作用力。当轧件与轧辊接触时，轧件所受力如图 6-1所示。 1轧件对轧辊的作用力与摩擦力 如图6-1所示，轧辊在两接触点受轧件的径向压力 的作用与摩擦力 2 轧辊对轧件的作用力与摩擦力 如图6-2所示，径向力N有阻止轧件继续运动的作用，切向摩擦力T则有将轧件拉入轧辊辊缝的作用。 图3-2 塑性变形时的亚结构 2、亚结构 亚结构是指金属经过冷变形后，其各个晶粒被分割成许多单个的小区域，如图3-2。 3、变形织构 （1）定义：由原来位向紊乱的晶粒到出现有序化，并有严格位向关系的组织结构，称为变形织构。 （2）种类： 按照坯料或产品的外形可分为丝织构和板织构。 1）丝织构 在拉拔和挤压条件下形成的织构称为丝织构。 特点：各晶粒有一共同晶向相互平行，并与拉伸轴线一致，以此晶向来表示丝织构。如图3-3所示。 2）板织构 在轧制过程中形成的织构称为板织构。 特点：晶面与轧制面平行，晶向又与轧制方向一致（见图3-3）。 （a） （b） 图3-3 多晶体晶粒的排列情况 （a）晶粒的紊乱排列；（b）晶粒的整齐排列  二、金属性能的变化 1.机械性能的改变 金属的变形抗力指标随变形程度的增加而升高，金属的塑性指标随变形程度的增加而降低。 2、物理及物理-化学性质的变化 （1）金属的密度降低 （2）金属的导电性降低（或电阻增大） （3）导热性降低 （4）化学稳定性降低 （5）金属与合金经冷变形后所出现的纤维组织及结构，皆会使变形后的金属与合金产生各向异性，即材料的不同方向上具有不同的性能。 3.2 在热加工变形中对组织与性能的影响 一、热加工的变形特点 在一定的条件下，热加工变形较其冷加工方法，具有一系列的优点： （1）变形抗力低 （2）塑性升高，产生断裂的倾向性减少 （3）不易产生织构 （4）生产周期短 （5）组织与性能基本满足要求 不足之处： （1）生产细或薄的产品时较困难 （2）产品表面质量差 （3）组织与性能的不均匀 （4）产品的强度不高 （5）金属的消耗较大 （6）对含有低熔点的合金不宜加工 二、金属组织性能的变化 （1）使铸态组织中的缩孔、疏松、空隙、气泡等缺陷得到压密和焊合。 （2）使晶粒细化和夹杂物破碎。 （3）形成纤维组织。 （4）产生带状组织。 3.3 回复与再结晶 一、静态回复与静态再结晶 1、静态回复 依靠变形金属所具有的热量，使其原子运动的动能增加，而恢复到稳定位置上去。由于回复的结果，部分地恢复了由变形所改变的力学、物理及物理-化学性质，如电阻大部分得到恢复，强度和硬度等力学性能部分地恢复。 2、静态再结晶 将经过冷变形的金属加热到再结晶温度以上，新的晶粒在基体内形核并长大，直到冷变形晶粒完全消除为止，这个过程叫做再结晶。 再结晶完全消除了加工硬化所引起的一切后果：使拉长的晶粒变成等轴形；消除了由晶粒拉长所形成的纤维组织及与其有关的方向性，消除在回复后尚遗留在物体内的第二种和第三种残余应力，使势能降低；消除了某些晶内和晶间破坏；加强了变形的扩散机制的进行；使金属化学成分的分布更为均匀；恢复了金属的力学性能(变形抗力降低，塑性升高)和物理、物理化学性质。 二、动态回复与动态再结晶 1、动态回复 金属在热变形中发生的一种软化过程，是通过位错的攀移、交滑移和位错从结点的脱钉来实现。在动态回复过程中在变形金属内出现亚晶。亚晶的出现标志着已经发生了动态回复。 2、动态再结晶 金属在热变形中发生的一种软化过程，其软化作用远大于动态回复。变形初期随着变形程度的增大，应力升高，并达到最大值。超过此最大值后，变形程度再增大时，应力开始下降，最后达到稳定值或在稳定值附近上下呈周期性波动。这时在最大应力值附近开始出现动态再结晶。 3.4 在温加工变形中对组织与性能的影响 温加工是指在回复温度以上，再结晶开始温度以下进行的加工。采用的温轧、