1.金属的塑性变形.ppt

第三篇金属压力加工 压力加工 利用金属在外力下所产生的塑性变形 来获得具有一定形状 尺寸和机械性能的原材料 毛坯或零件的生产方法 塑性变形 材料在外力作用下 发生不能恢复原状的变形称为塑性变形 如图所示产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性 用伸长率 和断面收缩率 表示塑性 轧制 挤压 拉拔 静压力 自由锻 模锻 冲压 冲击力 压力加工分类 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 产品截面形状 挤压 金属坯料在挤压模内被挤出模孔而变形的加工方法 产品图 拉拔 金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法 拉拔产品 自由锻 金属坯料在抵铁上变形而获得产品的方法 模锻 金属坯料在锻模模膛内变形而获得产品的方法 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 马尔维纽斯喷砂彩色多用途钢碟 设计师 阿尔浮雷德 哈伯利发布时间 1996年 第一章金属的塑性变形 第一节金属塑性变形的实质1 实质 原子相对移动距离超过了晶格中的原子间距 使原子失去恢复到原始状态的能力 塑性变形主要是以 滑移 的方式进行 1 1单晶体滑移变形 如图所示 1 2滑移的位错理论 位错 1 3多晶体的塑性变形 本质 滑移 不同 相邻的晶粒位向不同 各晶粒之间存在晶界 故 单个晶粒的滑移变形和晶粒之间的相互协调 滑动和转动 的综合结果 注意 金属在发生塑性变形时 是从弹性到塑性的过程 当外力去除后 弹性变形将恢复 即 弹复 现象 弹复现象的存在 对金属的压力加工精度产生很大的影响 如 产生尺寸误差 第二节塑性变形对金属组织和性能的影响 1 组织变化 晶粒沿最大变形的方向伸长 产生内应力 晶粒间产生碎晶 2 产生加工硬化 加工硬化 塑性变形过程中 随着变形程度的增加 金属的强度 硬度增加 而塑性 韧性下降 这一现象就是加工硬化 或形变强化 如图所示 3 回复与再结晶 加热时产生 3 1回复 在加热温度较低时 金属中的一些点缺陷的迁移而引起的某些晶内的变化 如图所示 可见 回复时 强度 硬度 塑性等变化不大 力学性能变化不大 而会使内应力以及一些物理性能得到改善 回复退火 这种只消除内应力 而保留强化效果的工艺叫做低温去应力退火 将工件加热到较低温度250 300 保温 缓冷的工艺 3 2再结晶 当金属被加热到较高温度时 在变形的晶粒内部开始出现新的小晶粒 新晶粒不断出现并长大 这个过程一直进行到塑性变形后的纤维状晶粒完全改组为新的等轴晶粒为止 如图所示 注意 新的晶粒重新生核和成长的过程 但晶格的型式并不发生变化 仍与旧晶粒的晶格型式相同 所以称为再结晶 T再 0 4T熔 再结晶退火 将冷变形的金属加热到再结晶温度以上 使其发生再结晶的处理过程 称为再结晶退火 4 金属的冷变形和热变形 4 1冷变形 在再结晶温度以下的变形 具有冷变形强化现象 4 2热变形 在再结晶温度以上的变形 动态再结晶 改善铸态组织结构 具有高力学性能的细晶粒再结晶组织 压力加工多采用热变形 热轧钢带 冷轧钢带 5 纤维组织 铸锭在压力加工中产生塑性变形时 基体金属的晶粒形状和沿晶界分布的杂质形状都发生了变形 沿变形方向呈纤维状 这种结构叫做纤维组织 性能呈现各向异性 变形程度越大 纤维组织越明显 锻造比 金属的变形程度通常用锻造比来表示 F 应用 第三节金属的可锻性 可锻性 是综合衡量材料在压力加工时获得优质零件工艺性能的一项 定性 指标 塑性越好 变形抗力越小 金属的可锻性好 变形抗力 在压力加工过程中变形金属作用于施压工具表面单位面积上的压力 用F表示 可锻性取决于金属的本质和加工条件 1 金属的本质 1 1化学成分的影响 纯金属的可锻性优于合金 碳钢的含碳量越低 可锻性越好 钢中含有碳化物形成元素时 Cr Mo W V 可锻性显著下降 1 2金属组织的影响 奥氏体的可锻性好 晶粒细小而均匀的组织可锻性好 2 加工条件 2 1变形温度的影响 如图所示 2 2变形速度的影响 变形速度 单位时间的变形程度 变形速度 F 小于 大于 2 3应力状态的影响压应力数目越多 金属塑性越好 拉应力的数目越多 金属的塑性越差 同号应力的变形抗力