4金属塑性加工的摩擦与润滑 5金属的塑性ppt课件

1、4. 1 4. 1 概述概述4. 2 4. 2 金属塑性加工时摩擦的特点及作用金属塑性加工时摩擦的特点及作用 4. 3 4. 3 塑性加工中摩擦的分类及机理塑性加工中摩擦的分类及机理 4. 4 4. 4 摩擦系数及其影响要素摩擦系数及其影响要素 4. 5 4. 5 测定摩擦系数的方法测定摩擦系数的方法 4. 6 4. 6 塑性加工的工艺光滑塑性加工的工艺光滑 金属塑性加工中是在工具与工件相接触的条件下进展金属塑性加工中是在工具与工件相接触的条件下进展的，这时必然产生阻止金属流动的摩擦力。这种发生的，这时必然产生阻止金属流动的摩擦力。这种发生在工件和工具接触面间，妨碍金属流动的摩擦，称外在工件和

2、工具接触面间，妨碍金属流动的摩擦，称外摩擦。由于摩擦的作用，工具产生磨损，工件被擦伤；摩擦。由于摩擦的作用，工具产生磨损，工件被擦伤；金属变形力、能添加呵斥金属变形不均；严重时使工金属变形力、能添加呵斥金属变形不均；严重时使工件出现裂纹，还要定期改换工具。因此，塑性加工中，件出现裂纹，还要定期改换工具。因此，塑性加工中，须加以光滑。须加以光滑。光滑技术的开发能促进金属塑性加工的开展。随着压光滑技术的开发能促进金属塑性加工的开展。随着压力加工新技术新资料新工艺的出现，必将要求人们处力加工新技术新资料新工艺的出现，必将要求人们处理新的光滑问题。理新的光滑问题。塑性成形时摩擦的特点塑性成形时摩擦的特

3、点在高压下产生的摩擦在高压下产生的摩擦较高温度下的摩擦较高温度下的摩擦摩擦副金属与工具的性质相差大摩擦副金属与工具的性质相差大在接触面上各点的摩擦也不一样在接触面上各点的摩擦也不一样. .摩擦的不利方面摩擦的不利方面改动物体应力形状，使变形力和改动物体应力形状，使变形力和能耗添加能耗添加引起工件变形与应力分布不均匀引起工件变形与应力分布不均匀恶化工件外表质量，加速模具磨恶化工件外表质量，加速模具磨损，降低工具寿命损，降低工具寿命摩擦的利用摩擦的利用 例如，用增大摩擦改例如，用增大摩擦改善咬入条件，强化轧制过善咬入条件，强化轧制过程；增大冲头与板片间的程；增大冲头与板片间的摩擦，强化工艺，减少起

4、摩擦，强化工艺，减少起皱和撕裂等呵斥的废品。皱和撕裂等呵斥的废品。 外摩擦的分类外摩擦的分类 干摩擦干摩擦 流体摩擦流体摩擦边境摩擦边境摩擦摩擦机理摩擦机理 分子吸附说分子吸附说外表凸凹学说外表凸凹学说1 1干摩擦干摩擦 干摩擦是指不存任何外来介质时金属与工具的接触外干摩擦是指不存任何外来介质时金属与工具的接触外表之间的摩擦图表之间的摩擦图4-34-3所示。但在实践消费中，这种所示。但在实践消费中，这种绝对理想的干摩擦是不存在的。由于金属塑性加工过绝对理想的干摩擦是不存在的。由于金属塑性加工过程中，其外表多少存在氧化膜，或吸附一些气体和灰程中，其外表多少存在氧化膜，或吸附一些气体和灰尘等其它介

5、质。但通常说的干摩擦指的是不加光滑剂尘等其它介质。但通常说的干摩擦指的是不加光滑剂的摩擦形状。的摩擦形状。 2 2流体摩擦流体摩擦 当金属与工具外表之间的光滑层较厚，摩擦副在相互运动当金属与工具外表之间的光滑层较厚，摩擦副在相互运动中不直接接触，完全由光滑油膜隔开图中不直接接触，完全由光滑油膜隔开图4-34-3，摩擦发，摩擦发生在流体内部分子之间者称为流体摩擦。它不同于干摩擦，生在流体内部分子之间者称为流体摩擦。它不同于干摩擦，摩擦力的大小与接触面的外表形状无关，而是与流体的粘摩擦力的大小与接触面的外表形状无关，而是与流体的粘度、速度梯度等要素有关。因此流体摩擦的摩擦系数是很度、速度梯度等要素

6、有关。因此流体摩擦的摩擦系数是很小的。塑性加工中接触面上压力和温度较高，使光滑剂常小的。塑性加工中接触面上压力和温度较高，使光滑剂常易挤出或被烧掉，所以流体摩擦只在有条件的情况下发生易挤出或被烧掉，所以流体摩擦只在有条件的情况下发生和作用。和作用。 3 3边境摩擦边境摩擦 这是一种介于干摩擦与流体摩擦之间的摩擦形状，这是一种介于干摩擦与流体摩擦之间的摩擦形状，称为边境摩擦。称为边境摩擦。外表凸凹学说外表凸凹学说 一切经过机械加工的外表并非绝对平坦光滑，都有不同程一切经过机械加工的外表并非绝对平坦光滑，都有不同程度的微观凸起和凹入。当凹凸不平的两个外表相互接触时，度的微观凸起和凹入。当凹凸不平的

7、两个外表相互接触时，产活力械咬合。当这两个相互接触的外表在外力的作用下发产活力械咬合。当这两个相互接触的外表在外力的作用下发生相对运动时，相互咬合的部分会被剪断，此时摩擦力表现生相对运动时，相互咬合的部分会被剪断，此时摩擦力表现为这些凸峰被剪切时的变形阻力。为这些凸峰被剪切时的变形阻力。分子吸附说分子吸附说 分子吸附学说以为：摩擦产生的缘由是由于接触面上分分子吸附学说以为：摩擦产生的缘由是由于接触面上分子之间的相互吸引的结果。物体外表越光滑，实践接触面积子之间的相互吸引的结果。物体外表越光滑，实践接触面积就越大，接触面间的间隔也就越小，分子吸引力就越强，因就越大，接触面间的间隔也就越小，分子吸

8、引力就越强，因此，滑动摩擦力也就越大。此，滑动摩擦力也就越大。 在计算金属塑性加工时的摩擦力时，分以下在计算金属塑性加工时的摩擦力时，分以下三种情况思索三种情况思索 1 1库仑摩擦条件库仑摩擦条件 这时不思索接触面上的粘合景象即全滑动，认这时不思索接触面上的粘合景象即全滑动，认为摩擦符合库仑定律。其内容如下：为摩擦符合库仑定律。其内容如下：1 1摩擦力与作用于摩擦外表的垂直压力成正比例，与摩擦外摩擦力与作用于摩擦外表的垂直压力成正比例，与摩擦外表的大小无关；表的大小无关；2 2摩擦力与滑动速度的大小无关；摩擦力与滑动速度的大小无关；3 3静摩擦系数大于动摩擦系数。静摩擦系数大于动摩擦系数。 其

9、数学表达式为：其数学表达式为： 或或 式中式中 F F摩擦力；摩擦力； 外摩擦系数；外摩擦系数； N N 垂直于接触面正压力；垂直于接触面正压力； 接触面上的正应力；接触面上的正应力； 接触面上的摩擦切应力。接触面上的摩擦切应力。 由于摩擦系数为常数由实验确定，故又称常摩擦系数由于摩擦系数为常数由实验确定，故又称常摩擦系数定律。对于像拉拔及其他光滑效果较好的加工过程，此定定律。对于像拉拔及其他光滑效果较好的加工过程，此定律较适用。律较适用。 NFNN2 2最大摩擦条件最大摩擦条件 当接触外表没有相对滑动，完全处于粘合状当接触外表没有相对滑动，完全处于粘合状 态时，单位摩擦力态时，单位摩擦力 等

10、于变形金属流动等于变形金属流动 时的临界切应力时的临界切应力k k，即：，即： = k = k 3 3摩擦力不变条件摩擦力不变条件 以为接触面间的摩擦力，不随正压力大小而变。以为接触面间的摩擦力，不随正压力大小而变。其单位摩擦力是常数，即常摩擦力定律，其表达其单位摩擦力是常数，即常摩擦力定律，其表达式为：式为： =mk =mk 式中，式中，m m为摩擦因子为摩擦因子 摩擦系数随金属性质、工艺条件、外表形状、单位压力及摩擦系数随金属性质、工艺条件、外表形状、单位压力及所采用光滑剂的种类与性能等而不同。其主要影响要素有：所采用光滑剂的种类与性能等而不同。其主要影响要素有： 1 . 1 .金属的种类

11、和化学成分金属的种类和化学成分 2. 2.工具资料及其外表形状工具资料及其外表形状 3. 3. 接触面上的单位压力接触面上的单位压力 4 . 4 .变形温度变形温度 5. 5.变形速度变形速度 6 . 6 .光滑剂光滑剂夹钳轧制法夹钳轧制法楔形件紧缩法楔形件紧缩法圆环镦粗法圆环镦粗法22cos2tgPTnkhH sin简单易做，也比较准确，可用来测定冷、热态下的摩擦系数。简单易做，也比较准确，可用来测定冷、热态下的摩擦系数。 )(2)(ccccLLLL与轧制过程及普通的平锤下镦粗类似，运用较方便，主要困难是在与轧制过程及普通的平锤下镦粗类似，运用较方便，主要困难是在于较难准确确实定中立面的位置

12、及准确的测定有关数据。于较难准确确实定中立面的位置及准确的测定有关数据。 此法较简单，不需测定压力，也不此法较简单，不需测定压力，也不需制备许多压头和试件。可测定各需制备许多压头和试件。可测定各种温度、速度条件下的摩擦系数，种温度、速度条件下的摩擦系数，运用广泛。但由于圆环试件在镦粗运用广泛。但由于圆环试件在镦粗时会出现鼓形。环孔出现椭圆形等，时会出现鼓形。环孔出现椭圆形等，引起丈量上的误差，影响结果的准引起丈量上的误差，影响结果的准确性。确性。热锻时的摩擦系数热锻时的摩擦系数磷化处置后冷锻时的摩擦系数磷化处置后冷锻时的摩擦系数拉深时的摩擦系数拉深时的摩擦系数热挤压时的摩擦系数热挤压时的摩擦系

13、数4. 6. 1 4. 6. 1 工艺光滑的目的及光滑机理工艺光滑的目的及光滑机理 一一. . 光滑的目的光滑的目的: :减少工模具磨损，延伸工具运用寿命减少工模具磨损，延伸工具运用寿命提高制质量量提高制质量量降低金属变形时的能耗降低金属变形时的能耗 二二. . 光滑机理光滑机理: :流膂力学原理流膂力学原理所谓光滑剂的活性，就是光滑剂中的极性分子在摩擦外所谓光滑剂的活性，就是光滑剂中的极性分子在摩擦外表构成结实的维护层的才干。它决议光滑剂的光滑表构成结实的维护层的才干。它决议光滑剂的光滑性能及与摩擦物体之间吸引力的大小。当光滑剂中性能及与摩擦物体之间吸引力的大小。当光滑剂中有极性的物质存在时

14、，会减少纯溶剂的外表张力，有极性的物质存在时，会减少纯溶剂的外表张力，而加强金属工具与变形物体与光滑剂分子间的而加强金属工具与变形物体与光滑剂分子间的吸附力。吸附力。所谓光滑剂的粘度，是指光滑剂本身粘、稠的程度。它所谓光滑剂的粘度，是指光滑剂本身粘、稠的程度。它是衡量光滑油流动阻力的参数，是衡量光滑油流动阻力的参数，吸附机制吸附机制1 1塑性成形中对光滑剂的要求塑性成形中对光滑剂的要求在选择及配制光滑剂时，必符合以下要求：在选择及配制光滑剂时，必符合以下要求：1 1光滑剂应有良好的耐压性能，在高压作用下，光滑膜仍光滑剂应有良好的耐压性能，在高压作用下，光滑膜仍能吸附在接触外表上，坚持良好的光滑

15、形状；能吸附在接触外表上，坚持良好的光滑形状；2 2光滑剂应有良好耐高温性能，在热加工时，光滑剂应不光滑剂应有良好耐高温性能，在热加工时，光滑剂应不分解，不蜕变；分解，不蜕变；3 3光滑剂有冷却模具的作用；光滑剂有冷却模具的作用；4 4光滑剂不应对金属和模具有腐蚀作用；光滑剂不应对金属和模具有腐蚀作用；5 5光滑剂应对人体无毒，不污染环境；光滑剂应对人体无毒，不污染环境；6 6光滑剂要求运用、清理方便、来源丰富、价钱廉价等。光滑剂要求运用、清理方便、来源丰富、价钱廉价等。2 2常用的光滑剂常用的光滑剂液体光滑剂包括矿物油、动植物油、乳液等液体光滑剂包括矿物油、动植物油、乳液等固体光滑剂，包括石

16、墨、二硫化钼、肥皂等固体光滑剂，包括石墨、二硫化钼、肥皂等液液- -固型光滑剂固型光滑剂熔体光滑剂熔体光滑剂 四四. . 光滑剂中的添加剂光滑剂中的添加剂 光滑油中的添加剂，普通应易溶于机油，热稳定性要好，光滑油中的添加剂，普通应易溶于机油，热稳定性要好，且应具有良好的物理化学性能。且应具有良好的物理化学性能。 常用的添加剂有油性剂、极压剂、抗磨剂和防锈剂等。常用的添加剂有油性剂、极压剂、抗磨剂和防锈剂等。 五五. . 光滑方法的改良光滑方法的改良1 1流体光滑流体光滑2 2外表处置外表处置1 1外表磷化处置外表磷化处置2 2外表氧化处置外表氧化处置3 3外表镀层外表镀层5.1 金属的塑性 5

17、.2 金属多晶体塑性变形的主要机制 5.3 影响金属塑性的要素 5.4 金属的超塑性5. 1. 1 5. 1. 1 塑性的根本概念塑性的根本概念 5. 1. 2 5. 1. 2 塑性目的及其丈量方法塑性目的及其丈量方法 5. 1. 3 5. 1. 3 塑性形状图及其运用塑性形状图及其运用 什么是塑性？什么是塑性？ 塑性是金属在外力作用下产生永久变形而不破塑性是金属在外力作用下产生永久变形而不破坏其完好性的才干。坏其完好性的才干。塑性与柔软性的区别是什么？塑性与柔软性的区别是什么？ 塑性反映资料产生永久变形的才干。塑性反映资料产生永久变形的才干。 柔软性反映资料抵抗变形的才干。柔软性反映资料抵抗

18、变形的才干。不锈钢不锈钢-塑性好，但变形抗力高塑性好，但变形抗力高白口铸铁白口铸铁-塑性差，变形抗力高塑性差，变形抗力高铅铅-塑性好，变形抗力小塑性好，变形抗力小 结论：塑性与柔软性不是同一概念结论：塑性与柔软性不是同一概念探求塑性变化规律探求塑性变化规律寻求改善塑性途径寻求改善塑性途径选择合理加工方法选择合理加工方法确定最正确工艺制度确定最正确工艺制度提高产质量量提高产质量量塑性目的的丈量方法塑性目的的丈量方法塑性目的塑性目的 概概 念：念： 金属在破坏前产生的最大金属在破坏前产生的最大 变形程度，即极限变形量。变形程度，即极限变形量。表示方法：表示方法： 断面收缩率断面收缩率 延伸率延伸率

19、 冲击韧性冲击韧性 最大紧缩率最大紧缩率 改动角或改动数改动角或改动数 弯曲次数弯曲次数拉伸实验法拉伸实验法紧缩实验法紧缩实验法改动实验法改动实验法轧制模拟实验法轧制模拟实验法00100%hLLL00100%hFFF式中：式中：L0L0拉伸试样原始标距长度；拉伸试样原始标距长度； Lh Lh拉伸试样破断后标距间的长度；拉伸试样破断后标距间的长度； F0 F0拉伸试样原始断面积；拉伸试样原始断面积； Fh Fh拉伸试样破断处的断面积拉伸试样破断处的断面积 简单加载条件下，紧缩实验法测定的塑性目的用下式确定： 00100%hHHH式中：式中： 压下率；压下率； H0试样原始高度；试样原始高度； H

20、h试样紧缩后，在侧外表出现第一条试样紧缩后，在侧外表出现第一条 裂纹时的裂纹时的 高度高度 对于一定试样，所得总转数越高，塑性越好，可将改动数对于一定试样，所得总转数越高，塑性越好，可将改动数换作为剪切变形换作为剪切变形 。 030nRL式中：式中：R试样任务段的半径；试样任务段的半径； L0试样任务段的长度；试样任务段的长度； n试样破坏前的总转数。试样破坏前的总转数。 在平辊间轧制楔形试件，用偏心轧辊轧制矩形在平辊间轧制楔形试件，用偏心轧辊轧制矩形试样，找出试样上产生第一条可见裂纹时的临界压试样，找出试样上产生第一条可见裂纹时的临界压下量作为轧制过程的塑性目的。下量作为轧制过程的塑性目的。

21、 l弹性变形弹性变形l均匀塑性变形均匀塑性变形l不均匀塑性变形不均匀塑性变形l断裂断裂l各阶段变形的特点各阶段变形的特点l弹塑性共存定律弹塑性共存定律l弹塑性共存定律的意义弹塑性共存定律的意义l弹塑性共存定律的概念：在塑性变形过程弹塑性共存定律的概念：在塑性变形过程中有弹性变形同时存在的景象。中有弹性变形同时存在的景象。l意义：意义：l 1. 1. 对于工具对于工具l 2. 2. 对于工件对于工件概念：表示金属塑性目的与变形温度及加载方式的概念：表示金属塑性目的与变形温度及加载方式的关系曲线图形，简称塑性图。关系曲线图形，简称塑性图。运用：合理选择加工方法运用：合理选择加工方法 制定冷热变形工

22、艺制定冷热变形工艺根据产品确定加工方式慢速、快速等根据产品确定加工方式慢速、快速等根据相图确定合金的相组成根据相图确定合金的相组成根据塑性图确定热变形温度范围根据塑性图确定热变形温度范围根据产品确定加工方式慢速、快速等根据产品确定加工方式慢速、快速等根据相图确定合金的相组成根据相图确定合金的相组成根据塑性图确定热变形温度范围根据塑性图确定热变形温度范围根据力学性能要求确立根据力学性能要求确立MB5MB5主要成分为：主要成分为： Al 5. 5 7. 0%Al 5. 5 7. 0%Mn 0. 15 0. 5%Mn 0. 15 0. 5%Zn 0. 5 1. 5%.Zn 0. 5 1. 5%.温度

23、 T T530530，为液相，为液相270270，为，为两相两相组织组织270270 T T530530，为单，为单一的一的 相相慢速加工，温度为慢速加工，温度为350400350400时时,值和值和MM都有最大值，都有最大值，不论轧制或挤压，都可在此温度范围内以较慢的速度加不论轧制或挤压，都可在此温度范围内以较慢的速度加工。工。 锻锤下加工，在锻锤下加工，在350350左右有突变，变形温度应选择在左右有突变，变形温度应选择在400450400450。 工件外形比较复杂，变形时易发生应力集中，应根据工件外形比较复杂，变形时易发生应力集中，应根据KK曲线来断定。从图中可知，在相变点曲线来断定。从

24、图中可知，在相变点270270附近忽然附近忽然降低，因此，锻造或冲压时的任务温度应在降低，因此，锻造或冲压时的任务温度应在250250以下以下进展为佳。进展为佳。5.2.1 5.2.1 多晶体变形的特点多晶体变形的特点 5.2.2 5.2.2 多晶体的塑性变形机构多晶体的塑性变形机构 5.2.3 5.2.3 合金的塑性变形合金的塑性变形 5.2.4 5.2.4 变形机构图变形机构图 1 1变形不均匀变形不均匀 1 1晶粒的转动与挪动晶粒的转动与挪动 该机构的本质是一相晶体的原子迅速而飞跃式该机构的本质是一相晶体的原子迅速而飞跃式的转到另一相的晶体中去。的转到另一相的晶体中去。 保证两相有较大的

25、相互溶解度外，还必需具备保证两相有较大的相互溶解度外，还必需具备以下条件以下条件 : : 1 1随着温度的变化或原有相晶体外表大小及随着温度的变化或原有相晶体外表大小及曲率的变化，伴随有最大的溶解度改动。曲率的变化，伴随有最大的溶解度改动。 2 2变形时，应具备足够高的温度条件。变形时，应具备足够高的温度条件。 非晶机构是指在一定的变形温度和速度条件下，非晶机构是指在一定的变形温度和速度条件下，多晶体中的原子非同步的延续的在应力场和热激活的多晶体中的原子非同步的延续的在应力场和热激活的作用下，发生定向迁移的过程。作用下，发生定向迁移的过程。 1 1单相固溶体合金的变形单相固溶体合金的变形 2

26、2多相合金的变形多相合金的变形 单相固溶体的显微组织与纯金属类似，因此其单相固溶体的显微组织与纯金属类似，因此其变形情况也与之类同，但是在固溶体中由于溶质原变形情况也与之类同，但是在固溶体中由于溶质原子的存在，使其对塑性变形的抗力添加。固溶体的子的存在，使其对塑性变形的抗力添加。固溶体的强度、硬度普通都比其溶剂金属高，而塑性、韧性强度、硬度普通都比其溶剂金属高，而塑性、韧性那么有所降低，并具有较大的加工硬化率。那么有所降低，并具有较大的加工硬化率。 多相合金中的第二相可以是纯金属、固溶多相合金中的第二相可以是纯金属、固溶体或化合物，其塑性变形不仅和基体相的性质，体或化合物，其塑性变形不仅和基体

27、相的性质，而且和第二相或更多相的性质及存在形状而且和第二相或更多相的性质及存在形状有关。如第二相本身的强度、塑性、应变硬化有关。如第二相本身的强度、塑性、应变硬化性质、尺寸大小、外形、数量、分布形状、两性质、尺寸大小、外形、数量、分布形状、两相间的晶体学匹配、界面能、界面结合情况等相间的晶体学匹配、界面能、界面结合情况等等。等。 合金中第二相粒子的尺寸与基体晶粒的尺寸合金中第二相粒子的尺寸与基体晶粒的尺寸如属同一数量级，就称为聚合型两相合金。在聚如属同一数量级，就称为聚合型两相合金。在聚合型两相合金中，假设两个相都具有塑性，那么合型两相合金中，假设两个相都具有塑性，那么合金的变形情况决议于两相

28、的体积分数。即：合金的变形情况决议于两相的体积分数。即：2211ff2211ff 两相合金中，假设第二相粒子非常细小，两相合金中，假设第二相粒子非常细小，并且弥散地分布在基体晶粒内，那么称为弥散并且弥散地分布在基体晶粒内，那么称为弥散分布型两相合金。在这种情况下，第二相质点分布型两相合金。在这种情况下，第二相质点能够使合金的强度显著提高而对塑性和韧性的能够使合金的强度显著提高而对塑性和韧性的不利影响可减至最小程度。第二相以细小质点不利影响可减至最小程度。第二相以细小质点的形状存在而合金显著强化的景象称弥散强化。的形状存在而合金显著强化的景象称弥散强化。 5.3.1 5.3.1 影响塑性的内部要

29、素影响塑性的内部要素 5.3.2 5.3.2 影响金属塑性的外部要素影响金属塑性的外部要素 5.3.3 5.3.3 提高金属塑性的主要途径提高金属塑性的主要途径 1 1化学成分化学成分 1 1杂质杂质 2 2合金元素对塑性的影响合金元素对塑性的影响 2 2组织构造组织构造 包括组元的晶格、晶粒的取向、晶界的特征等。包括组元的晶格、晶粒的取向、晶界的特征等。 图图5-135-13阐明阐明Mg-Al-ZnMg-Al-Zn系变形镁合金中的铝、锌含系变形镁合金中的铝、锌含量对塑性和强度有影响。由图量对塑性和强度有影响。由图5-13a5-13a可知，随铝含量的可知，随铝含量的添加，合金的塑性目的逐渐降低

30、，当铝含量超越添加，合金的塑性目的逐渐降低，当铝含量超越12%12%时值几乎降低到零，而图时值几乎降低到零，而图5-13b5-13b阐明，当含约阐明，当含约5%5%以以下的锌时，却能使合金的塑性得到改善。下的锌时，却能使合金的塑性得到改善。 1.1.变形温度变形温度 金属的塑性能够由于温度的升高明而得到改善。金属的塑性能够由于温度的升高明而得到改善。 2.2.变形速度变形速度 变形速度对塑性的影响比较复杂。当变形速度不大时，变形速度对塑性的影响比较复杂。当变形速度不大时，随变形速度的提高塑性是降低的；而当变形速度较大时，塑随变形速度的提高塑性是降低的；而当变形速度较大时，塑性随变形速度的提高反

31、而变好。性随变形速度的提高反而变好。塑性变形速度，变形速度，1/秒秒铝合金冷挤压时因热效应所添加的温度铝合金冷挤压时因热效应所添加的温度3.3.变形程度变形程度 变形程度对塑性的影响，是同加工硬化及加工过程中伴变形程度对塑性的影响，是同加工硬化及加工过程中伴随着塑性变形的开展而产生的裂纹倾向联络在一同的。随着塑性变形的开展而产生的裂纹倾向联络在一同的。 在热变形过程中，变形程度与变形温度在热变形过程中，变形程度与变形温度- -速度条件是相速度条件是相互联络着的，当加工硬化与裂纹胚芽的修复速度大于发生速互联络着的，当加工硬化与裂纹胚芽的修复速度大于发生速度时，可以说变形程度对塑性影响不大。度时，

32、可以说变形程度对塑性影响不大。 对于冷变形而言，由于没有上述的修复过程，普通都是对于冷变形而言，由于没有上述的修复过程，普通都是随着变形程度的添加而降低塑性。随着变形程度的添加而降低塑性。4.4.应力形状应力形状 静水压力对提高金属塑性的良好影响，可由下述缘由静水压力对提高金属塑性的良好影响，可由下述缘由所呵斥：所呵斥：1 1体紧缩能遏止晶粒边境的相对挪动，使晶间变形困难。体紧缩能遏止晶粒边境的相对挪动，使晶间变形困难。 2 2体紧缩能促进由于塑性变形和其它缘由而破坏了晶内体紧缩能促进由于塑性变形和其它缘由而破坏了晶内联络的恢复。联络的恢复。 3 3体紧缩能完全或部分地消除变形物体内数量很小的

33、某体紧缩能完全或部分地消除变形物体内数量很小的某些夹杂物甚至液相对塑性的不良影响。些夹杂物甚至液相对塑性的不良影响。 4 4体紧缩能完全抵偿或者大大降低由于不均匀变形所引体紧缩能完全抵偿或者大大降低由于不均匀变形所引起的拉伸附加应力，从而减轻了拉应力的不良影响。起的拉伸附加应力，从而减轻了拉应力的不良影响。 1 1周围介质和气氛能使变形物体外表层溶解并与金周围介质和气氛能使变形物体外表层溶解并与金属基体构成脆性相，因此使变形物体呈现脆性形状。属基体构成脆性相，因此使变形物体呈现脆性形状。 2 2周围介质的作用能引起变形物体外表层的腐蚀以周围介质的作用能引起变形物体外表层的腐蚀以及化学成分的改动

34、，使塑性降低。及化学成分的改动，使塑性降低。 3 3有些介质如光滑剂吸附在变形金属的外表上，有些介质如光滑剂吸附在变形金属的外表上，可使金属塑性变形才干添加。可使金属塑性变形才干添加。 提高塑性的主要途径有以下几个方面：提高塑性的主要途径有以下几个方面：(1)(1)控制化学成分、改善组织构造，提高资料的成分和组控制化学成分、改善组织构造，提高资料的成分和组织的均匀性；织的均匀性；(2)(2)采用适宜的变形温度采用适宜的变形温度速度制度；速度制度；(3)(3)选用三向压应力较强的变形过程，减小变形的不均匀选用三向压应力较强的变形过程，减小变形的不均匀性，尽量呵斥均匀的变外形状；性，尽量呵斥均匀的

35、变外形状；(4)(4)防止加热和加工时周围介质的不良影响。防止加热和加工时周围介质的不良影响。 5. 4. 1 超塑性的根本概念超塑性的根本概念 金属资料在遭到拉伸应力时，显示出很大的延伸金属资料在遭到拉伸应力时，显示出很大的延伸率而不产生缩颈与断裂景象，把延伸率能超越率而不产生缩颈与断裂景象，把延伸率能超越100%的的资料统称为资料统称为“超塑性资料，相应地把延伸率超越超塑性资料，相应地把延伸率超越100%的景象叫做的景象叫做“超塑性。超塑性。 金属超塑性归纳为以下几方面的特点：即大延伸、无金属超塑性归纳为以下几方面的特点：即大延伸、无缩颈、小应力、易成形。缩颈、小应力、易成形。 5. 4.

36、 2 5. 4. 2 超塑性的分类超塑性的分类 按照超塑性实现的条件组织、温度、应力形状按照超塑性实现的条件组织、温度、应力形状等可将超塑性分为以下几类。等可将超塑性分为以下几类。 1 1恒温超塑性或第一类超塑性。根据资料的组织形状特恒温超塑性或第一类超塑性。根据资料的组织形状特点也称之为细晶超塑性。点也称之为细晶超塑性。 特点是资料具有稳定的超细等轴晶粒组织，在一特点是资料具有稳定的超细等轴晶粒组织，在一定的温度区间定的温度区间T0.4TMT0.4TM和一定的变形速度和一定的变形速度10-10-410-1410-1分分-1-1条件下出现超塑性。晶粒直径多在条件下出现超塑性。晶粒直径多在5m5

37、m以下。以下。 2 2相变超塑性或第二类超塑性，又称为动态超塑性或变相变超塑性或第二类超塑性，又称为动态超塑性或变态超塑性。态超塑性。 相变超塑性，并不要求资料具有超细晶粒组织，相变超塑性，并不要求资料具有超细晶粒组织，而是在一定的温度和应力条件下，经过多次循环相变而是在一定的温度和应力条件下，经过多次循环相变或同素异构转变而获得大延伸率。产生相变超塑性的或同素异构转变而获得大延伸率。产生相变超塑性的必要条件，是资料应具有固态相变的特性，并在外加必要条件，是资料应具有固态相变的特性，并在外加载荷作用下，在相变温度上下循环加热与冷却，诱发载荷作用下，在相变温度上下循环加热与冷却，诱发产生反复的组

38、织构造变化，使金属原子发生猛烈运动产生反复的组织构造变化，使金属原子发生猛烈运动而呈现出超塑性。而呈现出超塑性。 相变超塑性不要求微细等轴晶粒，这是有利的，相变超塑性不要求微细等轴晶粒，这是有利的，但要求变形温度反复变化，给实践消费带来困难，故但要求变形温度反复变化，给实践消费带来困难，故运用上遭到限制。运用上遭到限制。 3 3其它超塑性或第三类超塑性。其它超塑性或第三类超塑性。 近年来发现，普通非超塑性资料在一定条件下快近年来发现，普通非超塑性资料在一定条件下快速变形时，也能显示出超塑性。速变形时，也能显示出超塑性。 有些资料在消除应力退火过程中，在应力作用下有些资料在消除应力退火过程中，在

39、应力作用下也可以得到超塑性，也可以得到超塑性，Al-5%SiAl-5%Si及及Al-4%CuAl-4%Cu合金在溶解度合金在溶解度曲线上下施以循环加热可以得到超塑性。此外，国外曲线上下施以循环加热可以得到超塑性。此外，国外正在研讨的还有升温超塑性，异向超塑性等。正在研讨的还有升温超塑性，异向超塑性等。 有人把上述的第二类及第三类超塑性统称为动态有人把上述的第二类及第三类超塑性统称为动态超塑性，或环境超塑性。超塑性，或环境超塑性。 5. 4. 3 5. 4. 3 细晶超塑性细晶超塑性 细晶超塑性又称为组织超塑性，在实验中已发现细晶超塑性又称为组织超塑性，在实验中已发现细晶超塑性有许多重要特征，归

40、纳起来有以下几个方细晶超塑性有许多重要特征，归纳起来有以下几个方面的内容。面的内容。1 1变形力学特征变形力学特征 超塑性金属由于没有或很小加工硬化，在塑超塑性金属由于没有或很小加工硬化，在塑性变形开场后，有一段很长的均匀变形过程，最后到性变形开场后，有一段很长的均匀变形过程，最后到达百分之几或甚至几千的高延伸率，其工程应力达百分之几或甚至几千的高延伸率，其工程应力应变曲线如图应变曲线如图5-26a5-26a所示，当应力超越最大值后，随着所示，当应力超越最大值后，随着应变的添加，应力缓慢地延续下降。应变的添加，应力缓慢地延续下降。 2 2金属组织特征金属组织特征 到目前为止所发现的细晶超塑性资

41、料，大部分是到目前为止所发现的细晶超塑性资料，大部分是共析和共晶合金，其显微组织要求有极细的晶粒度、共析和共晶合金，其显微组织要求有极细的晶粒度、等轴、双相及稳定的组织。要求双相，是由于第二相等轴、双相及稳定的组织。要求双相，是由于第二相能阻止母相晶粒长大，而母相也能阻止第二相的长大；能阻止母相晶粒长大，而母相也能阻止第二相的长大；要求稳定，是指在变形过程中晶料长大的速度要慢，要求稳定，是指在变形过程中晶料长大的速度要慢，以便有充分的热变形继续时间；超塑性变形过程中，以便有充分的热变形继续时间；超塑性变形过程中，晶界起着很重要的作用，要求晶粒的边境比例大，并晶界起着很重要的作用，要求晶粒的边境比例大，并且晶界要平坦，易于滑动，所以要求晶粒细小、等轴。且晶界要平坦，易于滑动，所以要求晶粒细小、等轴。在这些要素中，晶粒尺寸是