2塑性成型原理2014(第三节、第四节热成型).ppt

热加工对金属组织和性能的影响 ※使金属组织晶粒细化，机械性能提高。 再结晶并不是简单恢复到变形前组织的过程，通过控制变形与再结晶条件可以控制再结晶晶粒的大小和再结晶的体积分数，以达到改善、控制金属组织和性能的目的。 ※提高金属组织致密度。 铸态金属中疏松、空隙以及微裂纹等缺陷被压实、锻合，提高金属致密度。 ※破碎碳化物与非金属夹杂物。 碳化物破碎，均匀分布基体金属中，改善碳化物偏析。 夹杂物变形、破碎，降低其有害作用。 ※热加工产生纤维组织。 金属中存在杂质、夹杂物，沿主变形方向形成纤维组织。 热加工纤维组织 形成条件： 1. 金属内存在有杂质、化合物和铸造结晶时的偏析等，内因； 2. 金属沿某一变形方向有足够的变形程度（锻比），外因。 吊钩的纤维组织 各向异性： 1. 随着锻比K的增大，钢的力学性能提高； 2. 当Ｋ为2-5时，性能不在增大，各向异性； 3. K继续增大，横向塑性、韧性显著下降，各向异性更加严重 中碳钢锭不同锻比对力学性能影响 大型锻件锻造：锻造比2-6 冷加工出现的流线和热加工出现的流线本质上有什么不同？ 冷加工流线：指随变形度增加，晶粒将逐渐被沿变形方向拉长，形成条带状，被称为纤维组织。 热加工流线：指变形过程中材料内的第二相或夹杂物沿变形方向呈纤维状分布。 冷加工出现的流线和热加工出现的流线本质上有什么不同？ 冷加工流线：指随变形度增加，晶粒将逐渐被沿变形方向拉长，形成条带状，被称为纤维组织。 热加工流线：指变形过程中材料内的第二相或夹杂物沿变形方向呈纤维状分布。 变速器齿套的毛坯金相组织 带状组织： ※两者加工温度不同 热加工是再结晶温度以上，冷加工是再结晶温度以下进行。 ※组织结构不同 冷加工晶粒压扁拉长，位错密度增大； 热加工等轴晶组织。 ※力学性能不同 冷加工产生“加工硬化”现象； 热加工产生同时产生“加工硬化”现象和“加工软化”现象。 冷热加工有什么不同？ 第二章 金属塑性变形的物理基础 预习内容 （1）什么是塑性？ （2）塑性与柔软性的区别是什么？ （3）冷脆、红脆、氢脆？ （4）影响金属塑性的因素？ 2.3 金属的塑性及变形抗力 下一节课主要内容： * * * * * * * （1）滑移和孪生的异同点？ （2）多晶体的变形特点？ （3）什么是加工硬化现象？ （4）冷加工对组织和性能的影响？ 上节主要内容回顾 冷拔钢丝组织 第二章 金属塑性变形的物理基础 思考 （1）回复和再结晶特征及应用 （2）影响再结晶的因素？ （3）回复和再结晶的驱动力是什么？ （4）冷、热加工的区别（如何判断）？ 2.2 金属热塑性变形（一） 冷变形组织 加热变形 塑性变形产生： 金属经冷塑性变形其组织、结构和性能的变化： 处于高自由能状态 金属就会自发地向着自由能降低的方向转变 进行这种转变的过程称为回复和再结晶。 变化结果： 转变过程中金属的组织和性能都会发生不同程度的变化，直至恢复到冷变形前的原始状态，即变形金属的软化过程。 （加热升温） 外加动力学条件 回复 ※ 在加热温度较低时，因金属中点缺陷和位错的迁移而引起的某些晶内变化，称为回复。此时原子的活动能力不大，只能在微晶进行短程扩散，使得点缺陷和位错发生运动，从而改变它们的数量和分布，而金属晶粒形状和大小并未发生明显的变化。 ※ 回复温度： T=0.25-0.3T熔 式中T、T熔均以绝对温度表示 ※ 特征： 通过回复虽然金属中晶格畸变降低，但晶粒外形并未发生改变，组织仍处于不稳定状态，因此经一定的塑性变形后，金属在强度、硬度和塑性等机械性能方面变化不大，而内应力、电阻率等理化性能降低，耐腐蚀性高。 ※ 应用（去残余应力退火）： 生产中常利用回复消除加工硬化后工件的残余内应力。 例1：冷拉钢丝绕制弹簧，绕成后应在280℃-300℃消除应力退火，目的是什么？ 去（残余）应力退火应用举例 例2：经深冲成形的黄铜（Zn30%）弹壳，室外放置一段时间后会自动开裂，为什么，怎么办？ 作用：消除残余应力、保持加工硬化强度和硬度、提高使用寿命 冷变形的残余应力+外界气氛对晶界的腐蚀作用 去应力退火（260℃） 卷制、去应力退火、钩环制作、（切尾）、去应力退火、立定处理、检验、表面防腐处理、包装 定形 静态再结晶 ※ 进一步提高温度，晶粒的外形将发生变化，从变形的晶粒中通过形核、长大过程重新形成等轴细晶粒，这些细晶粒不断向周围变形金属中扩展，直到金属中变形晶粒完全消失，这个过程称为金属的再结晶过程。 ※ 再结晶温度：一般再结晶温度与金属的变形程度、金属的纯度和保温时间等因素有关，一般经验公式为（纯金属）： T再=0.35-0.4