金属加工导论考试范围解释.pdf

第二节金属压力加工过程的实质及主要方法 ? 金属压力加工过程：实质是金属塑性加工的过 程。 ? 金属压力加工:是对具有塑性的金属施加外力 作用使其产生塑性变形，改变金属的形状、尺 寸和性能而获得所要求的产品的一种加工方法。 ? 金属压力加工的主要方法有：轧制、锻造、冲 压、拉拔和挤压等。 ? 1.轧制 ? 指金属通过旋转的轧辊缝隙进行塑性 变形过程。 ? 它借助于旋转的轧辊与金属接触摩擦，将 金属咬入轧辊缝隙间，再在轧辊的压力怍 用下，使金属在长、高、宽三个方向上完 成塑性变形过程。轧制的方式目前大致分 为三种：即纵轧、斜轧和横轧。 ? ③专门用途的碳素钢，例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构 钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。 ? 3.2.2 优质碳素结构钢 ? ①钢号开头的两位数字??示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表 示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号， 所以不能读成45 号钢。 ? ②锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。 ? ③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别 标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。 §2-1金属冷态下的塑性变形 2.1.1冷塑性变形机理 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。 多晶体的塑性变形包括晶内变形和晶界变形 （晶间变形）两种。在冷态条件下，由于晶界强度 高于晶内，多晶体的塑性变形主要是晶内变形，晶 间变形只起次要作用，而且需要有其它变形机制相 协调。 晶内变形方式有滑移和孪生。由于滑 移所需临界切应力小于孪生所需临界切应 力，故多晶体塑性变形的主要方式是滑移 变形，孪生变形是次要的，一般仅起调节 作用。对于密排六方金属，孪生变形起着 重要作用。 2.1.2 冷塑性变形特点 （1）各晶粒变形的不同时性 塑性变形首先在位向有利的晶粒内发生,位错源 开动,但其中的位错却无法移出此晶粒,而是在晶界处 塞积。位错塞积产生的应力场越过晶界作用到相邻晶 粒上,使其得到附加应力。随外加应力的增大,最终使 相邻位向不利的晶粒中滑移系的剪应力分量达到临界 值而开动起来,同时也使原来的位错塞积得到释放,位 错运动移出晶粒。如此持续运作,使更多晶粒参与变形。 （2）各晶粒变形的相互协调性 晶粒的变形需要相互协调配合，如此才 能保持晶粒之间的连续性，即变形不是孤 立和任意的。 （3）变形的不均匀性 软位向的晶粒先变形，硬位向的晶粒后变形， 其结果必然是各晶粒变形量的差异，这是由多 晶体的结构特点所决定的。 五、纤维组织及其利用五、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。 2.2.3热塑性变形对金属组织和性能的影响 1）对组织的影响 （1）改善晶粒组织，细化晶粒 对于铸态金属，粗大的树枝状晶经塑性 变形及再结晶而变成等轴（细）晶粒组织； 对于经轧制、锻造或挤压的钢坯或型材，在 以后的热加工中通过塑性变形与再结晶，其 晶粒组织一般也可得到改善。 （2）锻合内部缺陷 铸态金属中疏松、空隙和微裂纹等缺陷被 压实，提高金属致密度。锻合经历两个阶段： 缺陷区发生塑性变形，使空隙两壁闭合；在压 应力作用下，加上高温，使金属焊合成一体。 没有足够大的变形，不能实现空隙闭合，很难 达到宏观缺陷焊合。足够大三向压应力，能实 现微观缺陷锻合。 （3）形成纤维组织 在热变形过程中，随变形程度增加，钢 锭内粗大树枝晶沿主变形方向伸长，与此同时， 晶间富集的杂质和非金属夹杂物的走向也逐渐 与主变形方向一致，形成流线。由于再结晶的 结果，被拉长的晶粒变成细小的等轴晶，而流 线却很稳定地保留下来直至室温。 （4）破碎改善碳化物和非金属夹杂在钢中分布 高速钢、高铬钢、高碳工具钢等，其内部 含有大量的碳化物。通过锻造或轧制，可使这 些碳化物被打碎、并均匀分布，从而改善了它 们对金属基体的削弱作用。 高速钢含碳