材料成型基础-金属塑性成型精要.ppt

1，2，3 一、 塑性变形的实质 M 孪生与滑移的区别 由孪生的变形过程可知，孪生所发生的切变均匀地波及整个孪生变形区，而滑移变形只集中在滑移面上，切变是不均匀的； 孪生切变时原子移动的距离不是孪生方向原子间距的整数倍（而是几分之一原子间距），而滑移时原子移动的距离是滑移方向原子间距的整数倍； 孪生变形后，孪晶面两边晶体位向不同，成镜像对称；而滑移时，滑移面两边晶体位向不变； 由于孪生改变了晶体的取向，因此孪晶经抛光浸蚀后仍可观察到，而滑移所造成的台阶经抛光浸蚀后不会重现。 二、 塑性变形后金属的组织和性能 （1）加工硬化金属的塑性变形导致金属的力学性能随内部组织变化程度增加，强度和硬度上升，塑性和韧性下降，这种现象称为加工硬化（形变强化）。 回 复（Recovery） 再结晶 (Recrystallization) 再结晶温度 晶粒长大 冷变形是指金属在其再结晶温度以下的塑性变形。由于冷塑性变形会引起金属的加工硬化，即出现变形抗力增大、塑性下降，还需进行回复或再结晶。 热变形指金属材料在再结晶温度以上的塑性变形。工业生产中，高温进行的锻造，轧制等压力加工属热塑性加工。热塑性加工过程中，在金属内部同时进行着加工硬化与回复再结晶软化两个相反的过程。 热塑性加工时，硬化过程与软化过程是同时进行的，按其特征不同，可分为下述五种形式： (1) 动态回复 (2) 动态再结晶 （1）、（2）是在温度和负荷联合作用下发生的。 (3) 亚动态再结晶 (4) 静态再结晶 (5) 静态回复 （3）、（4）、（5）是在变形停止之后，即在无负荷作用下发生的。 在金属冷形变后的加热过程中发生的，称为静态回复和静态再结晶。若提高金属变形的温度,使金属在较高的温度下形变时，金属在热变形的同时也发生回复和再结晶，这种与金属热变形同时发生的回复和再结晶称为动态回复(dynamic recovery)和动态再结晶(dynamic recrystallization)。 动态回复：在热加工过程中，塑性变形使金属产生形变强化的同时发生的回复的现象。 动态再结晶：在热加工过程中，塑性变形使金属产生形变强化的同时发生的再结晶的现象。 这是在通常的热加工时发生的过程。在发生回复和再结晶时，由形变造成的加工硬化与由动态回复，动态再结晶造成的软化同时发生。 热塑性变形机理 变形机理主要有：晶内滑移与孪生、晶界滑移和扩散蠕变。 （1）晶内滑移 高温时原子间距加大，热振动和扩散速度增加，位错滑移、攀移、交滑移及节点脱锚比低温容易；滑移系增多，滑移灵便性提高，各晶粒之间变形更加协调；晶界对位错运动阻碍作用减弱。 因此，其主要机理仍然是晶内滑移。 （2）晶界滑移 热塑性变形时，由于晶界强度较低，使得晶界滑动易于进行；又由于扩散作用的增强，及时消除了晶界滑动所引起的破坏。因此，与冷变形相比晶界滑动的变形量大得多；但在常规热变形条件下，晶界滑动相对于晶内滑动变形量还是小的。只有在微细晶粒的超塑性变形条件下，晶界滑动机理才是主要作用，并且晶界滑动是在扩散蠕变调节下进行的 （3）扩散蠕变 蠕变：在应力恒定的情况下，材料在应力的持续作用下，不断地发生变形。 扩散蠕变是在应力场的作用下，由空位的定向移动引起的。 热塑性变形对组织和性能的影响1）对组织的影响（1）改善晶粒组织，细化晶粒 铸态金属，粗大树枝状晶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。 （3）形成纤维组织  热变形过程中，变形程度增加，钢锭内粗大树枝晶沿变形方向伸长，与此同时，晶间富集的杂质和非金属夹杂物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。 2）对性能的影响 细化晶粒、锻合内部缺陷、破碎并改善碳化物和非金属夹杂在钢中分布可提高材料的强度、硬度、塑性和韧性。  纤维组织形成，使金属力学性能呈各向异性，沿流线方向比垂直流线方向具有较高的力学性能，其中尤以塑性、韧性指标最为显著。 三 金属的塑性成型能力 2 加工条件 什么叫锻造？ 锻造是对金属坯料施加外力（冲击力或静压力）的作用使之产生塑性变形，获得所需形状、尺寸及性能的毛坯的制造方法。 锻造的类