金属工艺学_第2篇_热加工工艺基础_02锻压01_LJH.ppt

金属工艺学多媒体课件 金属工艺学 金属塑性成形的优点 金属塑性成形的缺点 滑移是指在切应力作用下，晶体的一部分 沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生 滑动位移的现象。 滑移的机理 把滑移设想为刚性整体滑动所需的理论临界切应力值比实际测量临界切应力值大3至4个数量级。滑移是通过滑移面上位错的运动来实现的。 二、多晶体金属的塑性变形 多晶体变形比单晶体复杂。 1、晶界的影响 当位错运动到晶界附近时，受到晶界的阻碍而堆积起来，称位错的塞积。要使变形继续进行, 则必须增加外力, 从而使金属的变形抗力提高。 2、晶粒位向的影响 由于各相邻晶粒位向不同，当一个晶粒发生塑性变形时，为了保持金属的连续性，周围的晶粒若不发生塑性变形，则必以弹性变形来与之协调。由于晶粒间的这种相互约束，使得多晶体金属的塑性变形抗力提高。 细晶强化：通过细化晶粒来同时提高金属的强度、硬度、塑性和韧性的方法。 三、晶粒大小对金属力学性能的影响 （1）金属的晶粒越细，其强度和硬度越高。 因为金属晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多；需要协调的具有不同位向的晶粒越多，使金属塑性变形的抗力越高。 （2）金属的晶粒越细，其塑性和韧性也越高。 因为晶粒越细，单位体积内晶粒数目越多，参与变形的晶粒数目也越多，变形越均匀，减少了应力集中，使金属在断裂之前可发生较大的塑性变形。强度和塑性同时增加，金属在断裂前消耗的功也大，因而其韧性也比较好。 一、金属经冷塑性变形后，其组织性能将发生显著变化，主要表现在： 金属发生塑性变形时，其内部的晶粒也将沿着变形方向相应地被拉长或压扁，晶粒将被拉长为纤维状。这种冷加工纤维组织将使金属性能具有明显的各向异性。 当塑性变形达到一定程度时，由于塑性变形引发的晶粒转动会使绝大部分晶粒的某一位向与变形方向趋于一致，产生织构。织构同样会使金属具有各向异性。 塑性变形还使晶粒破碎为亚晶粒。 塑性变形使金属内能增加，将引发晶格畸变，产生各种内应力。 产生冷加工硬化（冷作硬化）现象：随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降。 二、产生加工硬化的原因: 1. 随着变形量的增加， 位错密度增加，由于位错之间的交互作用，使变形抗力增加 2. 随变形量增加，亚结构细化 3. 几何硬化：由晶粒转动引起 三、回复与再结晶 冷变形金属在加热时的组织和性能变化 金属经冷变形后，处于不稳定的状态，有自发恢复到稳定状态的倾向。常温下，原子扩散能力小，不稳定状态可长时间维持。加热可使原子扩散能力增加，金属将依次发生回复、再结晶和晶粒长大。 四、冷加工与热加工 金属学中，冷热加工的界限是以再结晶温度来划分的。低于再结晶温度的加工称为冷加工，而高于再结晶温度的加工称为热加工。热加工时产生的加工硬化很快被再结晶产生的软化所抵消，因而热加工不会带来加工硬化效果。 * * * 主讲教师：李 建 辉 联系电话电子信箱：ljh_hit@126.com 冶金与材料工程学院LJH@CQUST 金属热加工工艺 金属液态凝固成形（铸造） 金属固态塑性成形（锻压） 金属连接成形（焊接） 热加工工艺 金属塑性成形的作用 金属塑性成形是制造毛坯、零件的重要方法之一。按照生产方式的不同，金属塑性加工一般可分为锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔等。随着塑性加工技术的发展，其包含的内容亦越来越广泛，尤其是发展了许多新工艺，比如超塑性成形、电磁成形，内高压成形等。 固态金属 外力作用下 工具模具 零件（毛坯） 塑性变形 金属塑性成形（锻压）的概念 金属塑性成形（传统叫法锻压，是锻造和冲压工艺的总称），其本质是利用金属材料所具有的塑性，在工具或模具作用下施加外力，使其发生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸及力学性能的零件或毛坯的工艺方法，工业生产中一般称为金属塑性加工或压力加工。 第一节 概述 锻造与冲压生产方式示意图 一、金属塑性成形的基本生产方法 锻造（自由锻、模锻）所加工的对象具有三维尺寸，且由于成形力较大，加工时一般都需对坯料进行加热，因此亦称为体积成形和热成形；冲压加工对象主要是金属板料，厚向尺寸很小，成形力较小，一般不需加热，因此也称为板料冲压和冷冲压。 轧制示意图 挤压示意图 拉拔示意图 轧制：金属坯料通过转动轧辊间的缝隙使之受压变形，在长度方向上产生延伸的过程。挤压：金属坯料在封闭模腔内受三向不均匀压应力作用从模孔挤出变形的加工方法。拉拔：金属坯料在外加拉力的作用下，通过模孔产生塑性变形的加工方法。 常用的金属型材、板材、管材等原材料大都是通过轧制、挤压或拉拔工艺制成的。 一、金属塑性成形的基本生产方法 1. 产