挤压变形流动与组织

1、1 金属挤压变形金属挤压变形 金属挤压变形、流动和组织金属挤压变形、流动和组织 （部分）（部分） 2 2 .挤压时金属的变形流动挤压时金属的变形流动 主要内容：主要内容：金属变形流动及挤压力的变化金属变形流动及挤压力的变化 特征；正、反向挤压时金属的变形流动特特征；正、反向挤压时金属的变形流动特 点，挤压制品的组织特点，挤压力的变化点，挤压制品的组织特点，挤压力的变化 规律；影响金属流动的因素分析。规律；影响金属流动的因素分析。 难点：难点：挤压时的应力与变形分析，挤压缩挤压时的应力与变形分析，挤压缩 尾的产生机理，反向挤压时的挤压力变化尾的产生机理，反向挤压时的挤压力变化 分析，反向挤压时的

2、缩尾、纺锤体核组织、分析，反向挤压时的缩尾、纺锤体核组织、 粗晶芯与粗晶环粗晶芯与粗晶环 。 3 重要概念：重要概念：填充系数，挤压比，难变形填充系数，挤压比，难变形 区，死区，挤压缩尾，纺锤体核组织，区，死区，挤压缩尾，纺锤体核组织， 粗晶芯，变形区压缩锥。粗晶芯，变形区压缩锥。 目的和要求：目的和要求：掌握挤压过程三个阶段的掌握挤压过程三个阶段的 含义、挤压力的变化规律；填充系数的含义、挤压力的变化规律；填充系数的 意义及其对制品质量的影响；挤压时金意义及其对制品质量的影响；挤压时金 属的变形流动特点；挤压缩尾的概念及属的变形流动特点；挤压缩尾的概念及 产生原因。产生原因。 4 2.1正向

3、挤压时金属的变形流动正向挤压时金属的变形流动 根据金属变形流动特征和挤压力的变根据金属变形流动特征和挤压力的变 化规律，可将挤压过程分为：填充、基化规律，可将挤压过程分为：填充、基 本和终了挤压三个阶段（见图本和终了挤压三个阶段（见图2-1）。）。 图图2-1正、反向挤压力正、反向挤压力-行程曲线行程曲线 5 2.1.1填充挤压阶段金属的变形流动填充挤压阶段金属的变形流动 2.1.1.1金属变形流动特点金属变形流动特点 金属发生横向流动，出现单鼓或双鼓金属发生横向流动，出现单鼓或双鼓 变形（见图变形（见图2-2）。其变形指数）。其变形指数用填用填 充系数充系数c 来表示：来表示： c =F0

4、/ Fp （2-1） 2.1.1.2挤压力的变化规律挤压力的变化规律 随着挤压杆的向前移动，挤压力呈直随着挤压杆的向前移动，挤压力呈直 线上升。线上升。 6 图图2-2 填充挤压时金属的变形填充挤压时金属的变形 7 2.1.1.3金属受力分析金属受力分析（见图（见图2-3） 图图2-3 填充挤压阶段锭坯的受力状态填充挤压阶段锭坯的受力状态 8 随着填充过程中锭坯直径增大，在锭随着填充过程中锭坯直径增大，在锭 坯的表面层出现了阻碍其自由增大的周坯的表面层出现了阻碍其自由增大的周 向附加拉应力。向附加拉应力。 随着填充过程进行，锭坯长度缩短，随着填充过程进行，锭坯长度缩短， 直径增大，中间部分首先

5、与挤压筒壁接直径增大，中间部分首先与挤压筒壁接 触，由于摩擦作用，从而在表面层出现触，由于摩擦作用，从而在表面层出现 了阻碍金属向前后两个空间流动的纵向了阻碍金属向前后两个空间流动的纵向 附加拉应力。附加拉应力。 9 2.1.1.4对挤压制品质量的影响对挤压制品质量的影响 （1）填充系数过大，从而易造成制品表）填充系数过大，从而易造成制品表 面起皮、气泡缺陷。面起皮、气泡缺陷。 （2）填充系数过大，用空心锭不穿孔挤）填充系数过大，用空心锭不穿孔挤 压管材时易造成偏心缺陷。压管材时易造成偏心缺陷。 （3）对于具有挤压效应的铝合金来说，对于具有挤压效应的铝合金来说， 填充系数增大，挤压效应损失增大

6、。填充系数增大，挤压效应损失增大。 10 2.1.2 基本挤压阶段金属的变形与应力基本挤压阶段金属的变形与应力 2.1.2.1金属变形流动特点金属变形流动特点 不发生横向流动。其不发生横向流动。其变形指数变形指数用挤用挤 压比压比来表示：来表示： = F0 / F1 （2-2） 2.1.2.2 应力分布应力分布（见图（见图2-4） （1）轴向应力）轴向应力L L 边 边 L中中 L入入 L出出 11 图图2-4作用在金属上的力、应力作用在金属上的力、应力 12 （2）径向应力）径向应力r与周向应力与周向应力 r中 中 r边边 r入入 r出出 中 中边边 入入 出出 2.1.2.3金属的变形及流

7、动金属的变形及流动用坐标网用坐标网 格法分析（见图格法分析（见图2-5） A、纵向网格线的变化、纵向网格线的变化 （1）变形前后均保持平行直线，间距）变形前后均保持平行直线，间距 仍相等。仍相等。 13 图图2-5正挤压圆棒材金属流动示意图正挤压圆棒材金属流动示意图 14 （2）每条线（除中间一条外）发生了）每条线（除中间一条外）发生了 两次方向相反的弯曲。各条线的弯曲角两次方向相反的弯曲。各条线的弯曲角 度不同，外大内小。度不同，外大内小。 （3）在挤压制品的最前端，除了中间）在挤压制品的最前端，除了中间 一条外，其它线分别向外弯曲。一条外，其它线分别向外弯曲。 挤压变形区：挤压变形区：分别

8、连接各条线的两个拐分别连接各条线的两个拐 点，形成两个曲面。把这两个曲面与模点，形成两个曲面。把这两个曲面与模 孔锥面或死区界面间包围的体积称为挤孔锥面或死区界面间包围的体积称为挤 压变形区或变形区压缩锥（见图压变形区或变形区压缩锥（见图2-5中虚中虚 线）。线）。 15 B、横向网格线变化、横向网格线变化 （1）靠近挤压垫一方部分横向线未变）靠近挤压垫一方部分横向线未变 化；化； （2）进入变形区后横向线向前发生弯）进入变形区后横向线向前发生弯 曲，越靠近模孔，弯曲越大，出模孔后曲，越靠近模孔，弯曲越大，出模孔后 不再发生变化；不再发生变化； （3）出模孔后的横向线的弯曲程度由）出模孔后的横

9、向线的弯曲程度由 前向后逐渐增加，最后趋于稳定；前向后逐渐增加，最后趋于稳定； （4）横向线距离不等，前小后大，最）横向线距离不等，前小后大，最 后趋于稳定。后趋于稳定。 16 C、坐标网格的变化、坐标网格的变化 （1）变形前为正方形，变形后横向压缩、）变形前为正方形，变形后横向压缩、 纵向拉长为矩形或平行四边形；纵向拉长为矩形或平行四边形； （2）挤压制品中心部位近似矩形，边部）挤压制品中心部位近似矩形，边部 为平行四边形；为平行四边形； （3）越靠近边部，平行四边形的短边与）越靠近边部，平行四边形的短边与 原横向线之间的夹角越大。原横向线之间的夹角越大。 17 2.1.2.4难变形区与剧烈

10、变形区难变形区与剧烈变形区 挤压过程中的难变形区如图挤压过程中的难变形区如图2-6所示。所示。 图图2-6 挤压筒内的金属难变形区挤压筒内的金属难变形区 a-平模挤压；平模挤压；b-锥模挤压锥模挤压 18 A、前端难变形区、前端难变形区死区死区 （1）死区概念：死区概念：在基本挤压阶段，位于在基本挤压阶段，位于 挤压筒与模子端面交界处的金属，基本挤压筒与模子端面交界处的金属，基本 上不发生塑性变形，故称为死区。上不发生塑性变形，故称为死区。 死区的的大小和形状并非绝对不变化，死区的的大小和形状并非绝对不变化， 如图如图2-7所示，挤压过程中，死区界面上所示，挤压过程中，死区界面上 的金属随流动

11、区金属会逐层流出模孔而的金属随流动区金属会逐层流出模孔而 形成制品表面，死区界面外移，高度减形成制品表面，死区界面外移，高度减 小，体积变小。小，体积变小。 19 图图2-7挤压挤压6A02合金的死区变化示意图合金的死区变化示意图 -初期；初期；、-中期；中期；-末期末期 20 （2）死区产生原因：）死区产生原因： a、强烈的三向压应力状态，金属不容、强烈的三向压应力状态，金属不容 易达到屈服条件；易达到屈服条件； b、受工具冷却，、受工具冷却，s增大；增大； c、摩擦阻力大。、摩擦阻力大。 从能量学角度来看，金属沿着图从能量学角度来看，金属沿着图2-6 中中adc曲面流动所消耗的能量较小。曲

12、面流动所消耗的能量较小。 （3）影响死区大小的因素：）影响死区大小的因素： a、模角模角 模角大，死区大；模角大，死区大； b、摩擦系数、摩擦系数f 摩擦系数大，死区大；摩擦系数大，死区大； 21 c、挤压比、挤压比 挤压比大，死区高度大，挤压比大，死区高度大， 但总体积减小；但总体积减小； d、挤压温度、挤压温度 热挤压死区大，冷挤压热挤压死区大，冷挤压 死区小；死区小； e、挤压速度、挤压速度v 挤压速度快，死区小；挤压速度快，死区小； f、金属的变形抗力、金属的变形抗力s 金属变形抗力金属变形抗力 大，死区大；大，死区大； g、 模孔位置模孔位置 在多孔模挤压时，模在多孔模挤压时，模 孔

13、靠近挤压筒内壁，死区减小。孔靠近挤压筒内壁，死区减小。 22 （4）死区的作用：）死区的作用： 可阻碍锭坯表面的杂质、氧化物、偏析可阻碍锭坯表面的杂质、氧化物、偏析 瘤、灰尘及表面缺陷进入变形区压缩锥瘤、灰尘及表面缺陷进入变形区压缩锥 而流入制品表面，提高制品表面质量。而流入制品表面，提高制品表面质量。 B 、后端难变形区、后端难变形区 产生原因：产生原因：挤压垫的冷却和摩擦作用。挤压垫的冷却和摩擦作用。 23 C、剧烈变形区、剧烈变形区 如图如图2-8所示，在变形区压缩锥与死区所示，在变形区压缩锥与死区 的交界处，发生强烈的剪切变形，使晶的交界处，发生强烈的剪切变形，使晶 粒破碎非常严重。粒

14、破碎非常严重。 这一部分金属流出模孔后位于制品的这一部分金属流出模孔后位于制品的 表面层，造成制品内外层晶粒大小不同，表面层，造成制品内外层晶粒大小不同， 外层细小，内层粗大，从而造成机械性外层细小，内层粗大，从而造成机械性 能不均匀。在热处理后易形成粗晶环。能不均匀。在热处理后易形成粗晶环。 24 图图2-8 一次挤压棒材金属流动情况一次挤压棒材金属流动情况 25 2.1.2.5挤压力的变化规律挤压力的变化规律 随着挤压杆向前移动，金属不断从模随着挤压杆向前移动，金属不断从模 孔中流出，挤压力几乎呈直线下降。孔中流出，挤压力几乎呈直线下降。 2.1.3终了挤压阶段金属的变形流动终了挤压阶段金

15、属的变形流动 如图如图2-9所示，当挤压垫开始进入变所示，当挤压垫开始进入变 形区，与挤压垫接触的后端难变形区金形区，与挤压垫接触的后端难变形区金 属，克服垫片的摩擦作用，产生径向流属，克服垫片的摩擦作用，产生径向流 动；位于死区部位的金属也发生环流，动；位于死区部位的金属也发生环流， 进入模孔流向制品中。进入模孔流向制品中。 26 图图2-9 挤压垫进入变形区示意图挤压垫进入变形区示意图 27 终了挤压阶段特点：终了挤压阶段特点： （1）金属的横向流动剧烈增加，并产）金属的横向流动剧烈增加，并产 生环流；生环流； （2）挤压力进一步增加；）挤压力进一步增加； （3）产生挤压缩尾。）产生挤压缩

16、尾。 挤压缩尾：挤压缩尾：挤压快要结束时，由于金属挤压快要结束时，由于金属 的径向流动及环流，锭坯表面的氧化物、的径向流动及环流，锭坯表面的氧化物、 润滑剂及污物、气泡、偏析榴、裂纹等润滑剂及污物、气泡、偏析榴、裂纹等 缺陷进入制品内部，具有一定规律的破缺陷进入制品内部，具有一定规律的破 坏制品组织连续性、致密性的缺陷。坏制品组织连续性、致密性的缺陷。 28 2.1.3.1挤压缩尾的形式挤压缩尾的形式 三种：中心缩尾、环形缩尾、皮下缩尾。三种：中心缩尾、环形缩尾、皮下缩尾。 （1）中心缩尾）中心缩尾 图图2-10 正向挤压棒材中心缩尾正向挤压棒材中心缩尾 29 （2）环形缩尾）环形缩尾 图图2

17、-11 正向挤压制品的环形缩尾正向挤压制品的环形缩尾 30 （3）皮下缩尾）皮下缩尾 图图2-12 正向挤压制品皮下缩尾正向挤压制品皮下缩尾 31 2.1.3.2挤压缩尾的形成挤压缩尾的形成 图图2-13 挤压缩尾形成过程示意图挤压缩尾形成过程示意图 a-中心缩尾；中心缩尾；b-环形缩尾；环形缩尾；c-皮下缩尾皮下缩尾 32 A、中心缩尾、中心缩尾 （1）筒内剩余的锭坯高度较小，金属处于紊流状）筒内剩余的锭坯高度较小，金属处于紊流状 态，径向流动速度增加。态，径向流动速度增加。 （2）将锭坯表面的氧化物、油污等集聚到锭坯的）将锭坯表面的氧化物、油污等集聚到锭坯的 中心部位。中心部位。 （3）进

18、入制品内部，形成中心缩尾。）进入制品内部，形成中心缩尾。 随着挤压过程进一步进行，径向流动的金属无随着挤压过程进一步进行，径向流动的金属无 法满足中心部位的短缺，于是在制品中心尾部出法满足中心部位的短缺，于是在制品中心尾部出 现了漏斗状的空缺，即中空缩尾。现了漏斗状的空缺，即中空缩尾。 33 34 A、中心缩尾、中心缩尾 （1）筒内剩余的锭坯高度较小，金属处）筒内剩余的锭坯高度较小，金属处 于紊流状态，径向流动速度增加。于紊流状态，径向流动速度增加。 （2）将锭坯表面的氧化物、油污等集聚）将锭坯表面的氧化物、油污等集聚 到锭坯的中心部位。到锭坯的中心部位。 （3）进入制品内部，形成中心缩尾。）

19、进入制品内部，形成中心缩尾。 随着挤压过程进一步进行，径向流动随着挤压过程进一步进行，径向流动 的金属无法满足中心部位的短缺，于是在的金属无法满足中心部位的短缺，于是在 制品中心尾部出现了漏斗状的空缺，即中制品中心尾部出现了漏斗状的空缺，即中 空缩尾。空缩尾。 35 B、环形缩尾、环形缩尾 （1）随着挤压过程进行，堆积在挤压）随着挤压过程进行，堆积在挤压 垫与挤压筒角落部位中的带有各种缺陷垫与挤压筒角落部位中的带有各种缺陷 和污物的金属会越来越多。和污物的金属会越来越多。 （2）挤压末期，当中间金属供应不足，）挤压末期，当中间金属供应不足， 边部金属开始发生径向流动时，这部分边部金属开始发生径

20、向流动时，这部分 金属将沿着后端难变形区的边界进入锭金属将沿着后端难变形区的边界进入锭 坯的中间部位。坯的中间部位。 （3）流入制品中，形成环形缩尾。）流入制品中，形成环形缩尾。 挤压厚壁管材时，将形成内成层。挤压厚壁管材时，将形成内成层。 36 C、皮下缩尾、皮下缩尾 （1）死区与塑性流动区界面因剧烈滑）死区与塑性流动区界面因剧烈滑 移使金属受到很大剪切变形而断裂。移使金属受到很大剪切变形而断裂。 （2）表面层带有氧化物、各种表面缺）表面层带有氧化物、各种表面缺 陷及污物的金属，会沿着断裂面流出。陷及污物的金属，会沿着断裂面流出。 （3）与此同时，死区金属也逐渐流出）与此同时，死区金属也逐渐

21、流出 模孔包覆在制品的表面上，形成皮下缩模孔包覆在制品的表面上，形成皮下缩 尾（外成层）或起皮。尾（外成层）或起皮。 37 2.1.3.3减少挤压缩尾的措施减少挤压缩尾的措施 （1）对锭坯表面进行机械加工）对锭坯表面进行机械加工车皮。车皮。 （2）采用热剥皮挤压，如图）采用热剥皮挤压，如图2-14。 图图2-14 挤压生产线上热剥皮示意图挤压生产线上热剥皮示意图 38 （3）采用脱皮挤压，如图）采用脱皮挤压，如图2-15。 图图2-15 铜合金脱皮挤压示意图铜合金脱皮挤压示意图 a-挤压；挤压；b-清除脱皮清除脱皮 39 （4）进行不完全挤压）进行不完全挤压留压余。留压余。 （5）保持挤压垫工

22、作面的清洁，减少锭）保持挤压垫工作面的清洁，减少锭 坯尾部径向流动的可能性。坯尾部径向流动的可能性。 2.2反向挤压时金属的变形流动反向挤压时金属的变形流动 2.2.1坐标网格线的变化坐标网格线的变化 反向挤压时的坐标网格线的变化如图反向挤压时的坐标网格线的变化如图 2-16所示。所示。 40 图图2-16 反向挤压的坐标网格变化反向挤压的坐标网格变化 41 （ 1）横向网格线）横向网格线 变形区中网格线与挤压筒壁基本垂直，变形区中网格线与挤压筒壁基本垂直， 直至模孔时才发生剧烈弯曲。直至模孔时才发生剧烈弯曲。 （2）纵向网格线）纵向网格线 进入变形区时的弯曲程度比正向挤压进入变形区时的弯曲程

23、度比正向挤压 大得多。大得多。 42 2.2.2变形区及死区变形区及死区 （1）死区）死区 死区很小，紧靠模子端面。死区的高死区很小，紧靠模子端面。死区的高 度约为挤压筒直径的度约为挤压筒直径的1/81/4。 （2）变形区）变形区 变形区紧靠模面，集中在模孔附近。变形区紧靠模面，集中在模孔附近。 变形区的高度与摩擦系数及挤压温度有变形区的高度与摩擦系数及挤压温度有 关，一般小于挤压筒直径的关，一般小于挤压筒直径的1/3。 43 2.2.3金属流动金属流动 反向挤压时，金属的变形仅集中在模反向挤压时，金属的变形仅集中在模 孔附近，在挤压筒内不存在锭坯内外层孔附近，在挤压筒内不存在锭坯内外层 的流

24、速差别，金属的变形要比正向挤压的流速差别，金属的变形要比正向挤压 均匀得多。在挤压末期一般也不会产生均匀得多。在挤压末期一般也不会产生 金属环流现象。金属环流现象。 图图2-17是正、反向挤压棒材轴向主延是正、反向挤压棒材轴向主延 伸变形的实测结果。图中伸变形的实测结果。图中a是压出长度为是压出长度为 棒材直径的棒材直径的1倍，倍，b是是2倍，倍，c是是5倍。倍。 44 图图2-17正、反向挤压棒材轴向延伸比较正、反向挤压棒材轴向延伸比较 45 （1）开始挤压时，模孔附近坯料中心部）开始挤压时，模孔附近坯料中心部 位变形量为位变形量为5.582，是正挤压的三倍以上。，是正挤压的三倍以上。 （2

25、）随着被挤出棒材长度从）随着被挤出棒材长度从1d棒 棒2 d 棒棒5 d棒棒，正挤压中心部位的主延伸变 ，正挤压中心部位的主延伸变 形程度变化为形程度变化为1.7673.9046.32，反挤，反挤 压的为压的为5.5827.6088.638。 （3）边部与中心部的主延伸变形之比，）边部与中心部的主延伸变形之比， 正挤压为正挤压为1.09/1.7674.028/3.906 20.44/6.32；反挤压为；反挤压为1.005/5.582 1.648/7.60815.55/8.638。 46 2.2.4反向挤压时挤压力的变化反向挤压时挤压力的变化 通常认为，反挤压时，由于锭坯与挤通常认为，反挤压时，

26、由于锭坯与挤 压筒之间无摩擦，挤压力大小与锭坯长压筒之间无摩擦，挤压力大小与锭坯长 度无关，在挤压过程中挤压力不变化。度无关，在挤压过程中挤压力不变化。 近年来研究发现，近年来研究发现，反挤压棒材时，随反挤压棒材时，随 着挤压过程的进行挤压力是逐渐增加的，着挤压过程的进行挤压力是逐渐增加的， 特别是在挤压后期，增加的较明显特别是在挤压后期，增加的较明显（见（见 图图2-18）。 47 图图2-18 正反向挤压棒材的挤压力变化正反向挤压棒材的挤压力变化 1-正挤压；正挤压；2-反挤压反挤压 48 主要原因：主要原因： （1）挤压力大小与锭坯长度无关；）挤压力大小与锭坯长度无关； （2）主延伸变形

27、随着压出制品长度的）主延伸变形随着压出制品长度的 增加而增大，而挤压力与主延伸变形量增加而增大，而挤压力与主延伸变形量 大小成正比；大小成正比； （3）在连续、强烈的三向压应力作用）在连续、强烈的三向压应力作用 下筒内锭坯密度增大，变形抗力提高；下筒内锭坯密度增大，变形抗力提高； （4）温升小，软化作用小，加工硬化作）温升小，软化作用小，加工硬化作 用明显；用明显； （5）温降的影响。）温降的影响。 49 反挤压管材时，在开始阶段，挤压力反挤压管材时，在开始阶段，挤压力 呈下降趋势，随着挤压过程进行，逐渐呈下降趋势，随着挤压过程进行，逐渐 趋于稳定趋于稳定（见图（见图2-19）。 主要原因：主

28、要原因：在内部有穿孔针的摩擦作用。在内部有穿孔针的摩擦作用。 随着筒内铸锭长度缩短，摩擦力逐渐减随着筒内铸锭长度缩短，摩擦力逐渐减 小。当摩擦力减小使挤压力下降与上述小。当摩擦力减小使挤压力下降与上述 因素使挤压力升高的作用接近时，挤压因素使挤压力升高的作用接近时，挤压 力将趋于稳定。力将趋于稳定。 50 图图2-19 正反向挤压管材的挤压力变化正反向挤压管材的挤压力变化 1-正挤压；正挤压；2-反挤压反挤压 51 2.2.5反向挤压制品的表面质量反向挤压制品的表面质量 反挤压时死区体积较小且比较容易参反挤压时死区体积较小且比较容易参 与流动，使得锭坯表面层带有氧化物、与流动，使得锭坯表面层带

29、有氧化物、 脏物等的金属易流入制品表面或表皮之脏物等的金属易流入制品表面或表皮之 下，形成起皮、气泡等缺陷。下，形成起皮、气泡等缺陷。 图图2-20 反挤压锭坯表层流入制品示意反挤压锭坯表层流入制品示意 图图 52 2.2.6挤压缩尾挤压缩尾 反挤压时反挤压时,金属的变形集中在模孔附近金属的变形集中在模孔附近, 并不波及整个锭坯，变形区是恒定的且并不波及整个锭坯，变形区是恒定的且 随着挤压的进行由锭坯的前端逐渐向后随着挤压的进行由锭坯的前端逐渐向后 端推移，前端的金属流出模孔，滞后的端推移，前端的金属流出模孔，滞后的 金属却没有发生挤压变形。金属却没有发生挤压变形。 这种流动特征，不可能将边部

30、带有脏这种流动特征，不可能将边部带有脏 物及缺陷的金属带进制品中，也就不会物及缺陷的金属带进制品中，也就不会 形成环形缩尾。故反挤压形成环形缩尾。故反挤压只有中心缩尾只有中心缩尾 和皮下缩尾。和皮下缩尾。 53 （1）中心缩尾）中心缩尾 当挤压过程即将终了时，挤压筒内可当挤压过程即将终了时，挤压筒内可 供流出的金属严重不足，越来越难于充供流出的金属严重不足，越来越难于充 满制品的中心部位，便形成了漏斗状的满制品的中心部位，便形成了漏斗状的 中空缩尾（见图中空缩尾（见图2-21）。）。 （2）皮下缩尾）皮下缩尾 在反向挤压过程中，即使在稳定的挤在反向挤压过程中，即使在稳定的挤 压阶段也有可能形成

31、明显的皮下缩尾。压阶段也有可能形成明显的皮下缩尾。 54 图图2-21 反挤压棒材的中心缩尾反挤压棒材的中心缩尾 55 56 2.2.7纺锤体核组织纺锤体核组织 单孔反向挤压棒材，在切尾约单孔反向挤压棒材，在切尾约300mm 的缩尾处，有沿纵向分布的类似的缩尾处，有沿纵向分布的类似“纺锤纺锤 体体”的核组织，如图的核组织，如图2-22所示。所示。 图图2-22 反挤压棒材尾端的纺锤体核组反挤压棒材尾端的纺锤体核组 织织 57 （1）纺锤形核组织形成机制：）纺锤形核组织形成机制： 反挤压后期开始形成漏斗状缩尾时，反挤压后期开始形成漏斗状缩尾时， 正对模孔中心并紧靠堵头的金属基本未正对模孔中心并紧

32、靠堵头的金属基本未 产生变形而被边部流动金属夹持到制品产生变形而被边部流动金属夹持到制品 中心。随后周围金属进入不足便形成漏中心。随后周围金属进入不足便形成漏 斗状中空缩尾。斗状中空缩尾。 （2）组织结构：）组织结构：主要由残留的铸造组主要由残留的铸造组 织和加工组织组成。织和加工组织组成。 58 （3）纺锤形核组织特征：）纺锤形核组织特征： 纺锤体核组织在棒材纵向中心剖面上纺锤体核组织在棒材纵向中心剖面上 的形状不一，有的形状不一，有核桃形、枣核形等核桃形、枣核形等。 下图是下图是2A50合金合金120mm棒材棒材1/8个个 纺锤体核立体低倍组织。纺锤体核立体低倍组织。 59 图图2-23

33、1/8个纺锤体核的立体形态个纺锤体核的立体形态 60 2.2.8粗晶环与粗晶芯粗晶环与粗晶芯 反挤压棒材横截面边缘只有较轻微的反挤压棒材横截面边缘只有较轻微的 粗晶环，深度较正向挤压的浅得多，晶粗晶环，深度较正向挤压的浅得多，晶 粒尺寸也小得多。粒尺寸也小得多。 以以2A50合金合金120 mm正、反向挤压正、反向挤压 棒材为例，正挤压粗晶环深度达棒材为例，正挤压粗晶环深度达26mm， 晶粒为晶粒为7.5级；反挤压的深度不大于级；反挤压的深度不大于 15mm，晶粒仅为，晶粒仅为3级。如图级。如图2-24所示。所示。 61 a b 图图2-24 正反向挤压棒材的粗晶环正反向挤压棒材的粗晶环 a-

34、正挤压；正挤压；b-反挤压反挤压 62 反挤压棒材纵向低倍组织上，沿中心反挤压棒材纵向低倍组织上，沿中心 缩尾边缘一直向前延伸，有一个特殊的缩尾边缘一直向前延伸，有一个特殊的 粗晶区粗晶区粗晶芯粗晶芯，这是正挤压所没有的，这是正挤压所没有的 组织特征。组织特征。 在挤压后期，在中心金属补充困难的在挤压后期，在中心金属补充困难的 情况下，模孔侧面金属夹持着沿堵头表情况下，模孔侧面金属夹持着沿堵头表 面径向流动的金属进入棒材尾部中心，面径向流动的金属进入棒材尾部中心， 这部分金属受表面摩擦作用，在淬火后这部分金属受表面摩擦作用，在淬火后 形成粗大晶粒。形成粗大晶粒。 63 2.3影响金属流动的因素影响金属流动的因素 2.3.1接触摩擦及润滑的影响接触摩擦及润滑的影响 摩擦是产生金属流动不均的主要原因摩擦是产生金属流动不均的主要原因,以以 挤压筒壁影响最大。挤压筒壁影响最大。 润滑可减少摩擦，减少金属流动不均，润滑可减少摩擦，减少金属流动不均， 并可以防止工具粘金属。并可以防止工具粘金属。 2.3.2锭坯与工具温度的影响锭坯与工具温度的影