机电技术应用专业金属加工课程第四章 金属热加工--第二节锻压解析.ppt

第三篇 金属压力加工 第二节 塑性变形对金属性能和组织的影响 多晶体金属塑性变形以单晶体的塑性变形为基础，受晶粒取向和晶界的影响，又有其自身的特点。 一、金属的形变强化（加工硬化、冷作硬化) 形变强化：冷变形金属，随着形变量增加，强度、硬度提高而塑性降低的现象，称为形变强化。 原因：金属晶体组织发生了变化（见下页）。 形变强化的实际意义： 1. 形变强化可提高金属强度（纯金属和不能热处理的合金） 2. 电阻有所增大，抗蚀性降低 缺点：加工硬化使金属塑性下降，需增加中间退火工序。 二、塑性变形后金属组织结构变化 1.晶粒拉长 纤维组织 2.晶格畸变、晶粒碎化、位错密度增加 加工硬化 三、塑性变形金属加热时组织性能变化 回复、再结晶 一、回复 加工硬化使金属处于不稳定状态 将冷成形后的金属加热至一定温度后，使原子回复到平衡位置，晶内残余应力大大减小的现象，称为回复。 特点： 使晶格畸变减轻或消除，但晶粒的大小和形状并无改变。 消除了晶格扭曲及大部分内应力。力学性能变化不大，强度、硬度稍有降低；塑性略有提高；内应力大大降低。 回复处理:低温退火或去应力退火。 T回=(0.25~0.3)T熔（K） 二、再结晶（不是相变） 塑性变形后金属被拉长了的晶粒出现重新生核、结晶，变为等轴晶粒的现象，称为再结晶。 再结晶温度一般为0.4T熔(K)以上 （T回=0.4T熔） 特点： 再结晶通过形核、长大的方式进行，得到细小均匀等轴晶粒。 完全消除了残余应力和加工硬化现象，塑性提高。再结晶退火。 晶粒长大： 如温度继续升高或保温时间延长，晶粒会长大，使塑性、韧性明显下降。 四、冷变形和热变形 冷变形：再结晶温度以下的变形。只有加工硬化现象，可使金属获得较高的硬度和精度，提高产品性能，但变形程度不宜过大。 热变形：再结晶温度以上的变形。加工硬化和再结晶过程同时存在，没有加工硬化痕迹。能以较小的功完成较大的变形，同时获得力学性能较高的再结晶组织。 再结晶温度 T再=0.4T熔 五、纤维组织及其利用 纤维组织（热加工流线）： 塑性加工中，金属的晶粒形状和晶界分布的杂质沿变形方向被拉长，呈纤维状。纤维组织不能热处理消除，只能通过锻压改变其形状和方向。 应用 纤维组织使金属在纵向上的强度，特别是塑性和韧性比横向高。因此，在设计零件时，应使最大正应力方向与纤维方向一致，最大切应力与纤维方向垂直。 工业生产中广泛采用模锻方法制造齿轮及中小型曲轴，用局部镦粗法制造螺栓。 第三节 金属的可锻性 一、金属的可锻性（塑性加工性能） 定义：衡量金属材料通过塑性加工获得优质零件难易程度的工艺性能。 衡量指标：金属的塑性和变形抗力。塑性↑，变形抗力↓，可锻性↑。 二、影响因素 1.金属的本质（内在因素） a.化学成分： C%↑，塑性↓，可锻性↓。 纯金属合金；碳化物形成元素使塑性加工性下降。 第三节 金属的可锻性 b.金属组织： 晶体结构：面心＞体心＞密排六方 组织状态：铸态组织↓，晶粒粗大↓，碳化物↓，纯金属及固溶体↑。 2.加工条件（外部因素） a.变形温度 ①提高金属变形时的温度，是改善金属可锻性的有效措施。 变形温度T↑，材料塑性δ↑，变形抗力P↓，→可锻性↑。 碳素结构钢，加热温度超过A3线，组织为单一A，适宜塑性加工 锻造温度范围的确定（图5-17）： 始锻温度：固相线以下200℃左右 终锻温度：A1线以上800～750℃之间 注意事项：温度过高将产生过热、过烧、脱碳和严重氧化等缺陷，甚至使锻件报废。 第二章 锻造 定义：利用冲击力或压力使金属在上、下两个抵铁之间产生塑性变形，从而得到所需锻件的锻造方法。 第一节 锻造方法一.自由锻 1、回顾自由锻的特点 （1）坯料变形时，只有部分表面受到限制，其余可自由流动； （2）所用设备及工具简单，适应性强，锻件重量不受限制； （3）由人工控制锻件的形状和尺寸，锻件的精度低，生产率低； （4）适用于单件小批生产，也是大型锻件的唯一锻造方法。 2、自由锻的方法 （1）手工锻造 （2）机器锻造 a）锻锤自由锻 利用冲击力使坯料产生塑性变形 常用设备有： 空气锤，锻件重量范围是50-1000公斤； 蒸汽---空气锤，锻件重量范围是20-1500公斤。 b）液压机自由锻 利用静压力使坯料变形 常用设备是水压机（能加工300t质量的锻件，是重型机械厂锻造生产的主要设备）。 水压机 3、自由锻的工序 （1）基本工序 用来