金属学科基础知识.ppt

3.1.2 金属的加工硬化、回复和再结晶 1.金属的加工硬化： 即金属在低于再结晶温度加工时，由于塑性应变而产生的强度、硬度增加，塑性、韧性下降的现象。 意义：强化金属。 纯金属及某些不能通过热处理方法强化的合金，如低碳钢、纯铜、防锈铝、奥氏体不锈钢、高锰钢等，可通过冷拔、冷轧、冷挤压等工艺来提高其强度和硬度。 但在冷轧薄钢板、冷拉细钢丝及多道拉深的过程中，也会由于加工硬化造成后道加工的困难,甚至开裂。 故应在工序间穿插热处理工艺来消除加工硬化。 　3.1.3 金属的冷成形、热成形及温成形 1.冷成形：即坯料在回复温度以下进行的塑性成形过程，变形过程中会出现加工硬化。 包括冷冲、冷挤、冷镦、冷轧、冷拔等，T变＜T回。 优缺点：（1）成形后的金属表面光洁、尺寸 精确，具有较高强度和硬度。 （2）有加工硬化，变形量不宜过大。 为帮助大家更好地理解和掌握加工硬化、回复、再结晶对金属组织和性能的影响，下面举例说明： 　3.1.4 锻造比和锻造流线 1.锻造比“y”：锻造时变形程度的一种表示方法，通常用变形前后的截面比、长度比或高度比来表示。 　拔长时：y = A0 （前）/ A （后）= L / L0 镦粗时：y = A / A0 = H0 / H 一般：随y增大，金属力学性能提高； 结构钢钢锭的y通常为2－4。 2.锻造流线： 2．应用：一般应遵循两项原则 　3.1.5 材料的塑性成形性 1.材料的塑性成形性： 指是材料经过塑性变形不产生裂纹和破裂以获得所需形状的加工性能。 包括可锻性和板料冲压性能。 可锻性：指材料在锻造过程中经受塑性变形而不开裂的能力。 一般：材料塑性越好，变形抗力越小，材料的塑性成形性越好。 2.影响因素 2）金相组织： 2）应变速率，指应变相对于时间的变化率。 　3.1.6 金属塑性成形的基本规律 1.体积不变条件（定律）： 由于塑性变形时金属密度变化很小，所以可以认为变形前后的体积相等． 实际上在变形中有微小变化。气孔、缩松被压合；氧化及耗损等。 运用此定律，便于估算坯料体积、质量及坯料在各工序中的尺寸； 采用V形砧拔长以提高拔长效率。 2.最小阻力定律： * * 3.1 金属塑性成形基础 3.3.1金属塑性变形的机理 1.单晶体的塑性变形： 在外力作用下金属内部产生应力和应变。 单晶体在切应力作用下产生应变，当切应力达到材料的屈服强度时晶格内产生相对滑移。外力去除后晶格的弹性变形消失，而滑移造成的变形保留下来，故形成宏观塑性变形。 （1）塑性变形形式： 1）滑移；2）双晶（孪晶）。 （2）滑移： 晶体内一部分原子相对于另一部 分产生滑动。 位错：晶体中一列或若干列原子发生错排而 造成的晶格扭曲现象。 “位错具有易动性” 滑移的位错理论：晶体内的滑移是借助滑移 面上的位错运动来实现的。 安徽工程科技学院机械系 ●孪晶 ●滑移 安徽工程科技学院机械系 2.多晶体的塑性变形： 由晶内变形 （各晶粒内通过位错运动 发生的滑移或孪晶）和 晶间变形 （晶粒间的滑动和转动） 共同完成的。 2.回复与再结晶： （1）回复： 即将冷成形后的金属加热至一定温度后，使原子恢复到平衡位置，晶内残余应力大大减小的现象。 T回 ＝（0.25～0.3）T熔 K 生产中常利用回复消除加工硬化后工件 的残余内应力。 （2）再结晶： 即塑性变形后金属被拉长的晶粒重新生核、结晶，变为等轴晶粒的现象。 T再 ＝0.4 T 熔K 生产中，再结晶也有广泛的应用。 例如：在冷轧、冷挤、冷拉、冷冲的过程中穿插再结晶退火，消除加工硬化，恢复金属材料的良好塑性，以利于后续的冷变形加工。 2.热成形： 即金属在再结晶温度以上进行的塑性成形过程。 包括锻造、热挤压、热轧，T变＞T再 优缺点：（1）产品力学性能高； （2）无加工硬化现象； （允许以较小的功达到较大的变形。） （3）产品尺寸精度有所下降。 3.温成形： 即金属在高于回复温度以上和低于再结晶温度范围内进行的塑性成形过程。 包括温挤压、温拉拔、温锻等。 T回＜T变＜T再 特点：变形中有加工硬化和回复现象， 无再结晶现象。 例1：已知铅的熔点为327℃，钨的熔点为3380℃。问：铅在20℃、钨在1000℃时变形各属哪种变形？为什么？ 解：T铅再 ＝ 0.4T 熔 ＝ 0