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第二篇 金属的塑性成形工艺 金属在外力作用下，产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，称为“金属压力加工”，又称为“金属塑性成形工艺”。 外力：冲击力： 锤类设备 压力：压力机，轧机 温度：冷态（冷变形） 热态（热变形） §6.1 金属塑性成形的基本工艺 两个回转轧辊之间受压变形。 坯料：金属锭 受力： 摩擦力：使坯料从两轧辊间通过。 压力：坯料截面减小，长度增加。 产品： 钢板、型材、无缝管材、毛坯、零件。 冷轧，热轧。 2、挤压：坯料在挤压模内受压、挤出模孔。 3、拉拔：坯料拉过拉拔模的模孔而变形。 4、自由锻：上下砥铁间受冲击力或压力。 5、模锻：锻模模膛内受冲击力或压力。 6、板料冲压：冲模之间受压而分离或变形。 加工对象：金属薄板。 产品：质量轻截面小，精度及表面质量高。 六种基本工艺：轧制、挤压、拉拔、自由锻、模锻、板料冲压。 下列原材料或毛坯采用哪种方法成形？ 型 材、板材、线材？ 轧制、挤压、拉拔 受重载零件毛坯？ 自由锻、模锻 汽车、电器、仪表、日用品？ 板料冲压 塑性成形件：力学性能↑，形状复杂↓，设备费用↑ 铸造成形件：力学性能↓，形状复杂↑，设备费用↓ §6.2 金属的塑性变形 弹性变形：外力去除后变形可恢复，“弹复”。 塑性变形：外力超过屈服强度时，外力去除后变形 不可恢复，永久变形。 一、金属塑性变形后的组织和性能 1.组织变化 ①晶粒沿最大变形的方向伸长； ②晶格与晶粒发生扭曲； ③晶粒间产生碎晶。 2.性能变化 加工硬化：随变形程度的增加，强度、硬度增加，而塑性、韧性下降的现象。 （冷变形强化，冷作硬化） 原因：组织变化（伸长、扭曲、碎晶）?性能变化 3. 回复与再结晶 1）回复 T回= (0.25～0.3)T熔 原子排列回复到正常状态，消除晶格扭曲， 部分消除加工硬化。 2）再结晶 T再= 0.4 T熔 以碎晶或杂质为核心结晶—再结晶。 再结晶晶粒细小均匀，消除晶粒伸长和碎晶，全部消除加工硬化。 冷作硬化（加工硬化）的作用： （1）强化金属：冷拔、冷轧。 （2）使继续加工困难：再结晶退火 再结晶退火： 将冷作硬化以后的金属重新加热到再结晶温度以上，让其发生再结晶，使金属重新获得塑性，消除冷作硬化现象，以利于继续进行加工。 再结晶温度以上有加工硬化现象吗？ 既有加工硬化，又有再结晶。但加工硬化随时被再结晶而消除，加工硬化表现不出来。 二、塑性变形类型 1、冷变形： T再，只有加工硬化，无再结晶。 特点： （1）需要大的变形力，变形程度不大。 （2）精度及表面质量高，力学性能好。 应用：冷镦、冷挤、冷轧、冷冲压、冷拔。 2、热变形：T再，既有加工硬化，又有再结晶。 特点： （1）较小变形功作用下，产生较大变形。 （2）尺寸较大，形状较复杂，力学性能好。 （3）表面易氧化，精度及表面质量低，劳动条件差，生产率低。 应用：自由锻、热模锻、热轧、热挤压。 三、纤维组织 纤维组织：纤维状的杂质，不能经再结晶而消失，在塑性变形后保留下来。 特点： （1）各向异性：平行纤维方向，塑性韧性强。 （2）不可通过热处理消除，只可通过锻压改变方向和形状。 （3）变形程度越大，纤维组织越明显。 利用原则： （1）使纤维分布与零件轮廓相符，不被切断。 （2）使零件所受最大拉应力与纤维方向一致，最大切应力与纤维方向垂直。 （a）纤维被切断，切应力与纤维方向平行。 （b）纤维连贯，纤维方向较合理。 §6.3 塑性变形理论及假设 一、最小阻力定律 金属质点优先沿着阻力最小的方向流动。 流动距离越短，阻力越小。 二、塑性变形前后体积不变的假设 V坯料=V锻件 塑性变形时，金属材料连续而致密，体积变化很小，与形状变化相比可以忽略不计。 三、塑性变形程度的计算 1、锻造比：材料变形前后的变形程度。 拔长时：Y拔=S0/S 变形前后截面积比 镦粗时：Y镦＝H0/H 变形前后高度比 锻造比1 2、计算： S坯料= Y拔×S锻件 V坯料=V锻件 钢坯： S坯料?D或A；L钢坯= V坯料/S坯料 §6.4 影响塑性变形的因素 锻造性（可锻性）：衡量金属受压力加工而产生塑性变形获得优质制品难易程度的工艺性能。 评定（衡量指标）： （1）塑性 金属材料在外力作用下产生永久变形而不破坏其完整性的能力。反映塑性变形能力。 （2）变形抗力。 金属对变形的抵抗力。反映塑性变形的难易程度。 塑性↑ ，则变形中不易开裂 变形抗力↓ ，变形的