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第三 章 锻压(P80) 锻压：锻造Forging与冲压Stamping的总称。 是对金属坯料施加外力，使之产生塑性变形，以改变其形状、尺寸，并改善其组织和性能，从而获得毛坯或零件的加工方法。 锻压加工方法分类 特点及应用范围 (和铸造比) 图2－1 分类 §3-1金属塑性成形原理 一、 金属塑性变形的实质 金属的变形包括晶粒内部的变形和晶粒之间的变形 1、单晶体的塑性变形 只有晶内变形 （1）滑移变形 在切应力作用下，晶体一部分沿一定晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）相对于另一部分产生滑动的变形方式称为滑移。 图2－2 正应力 ，切应力 图2－4 图2－5 （2）双晶变形 ：在切应力作用下，晶体一部分相对于其余部分沿一定晶面及晶向产生一定角度切变引起变形 2、 多晶体的塑性变形 包括晶内变形和晶界变形 －晶内变形方式同单晶体；各晶粒变形次序不同 各晶粒形状改变（图） －晶界滑动 晶界转动 变形抗力大：晶界阻碍滑移的作用强烈 变形不均匀： 各晶粒取向不同，晶内变形量比晶界附近区变形量大 晶粒细化是降低多晶体塑性变形不均匀性的重要措施 二、 冷变形强化与再结晶 1、 冷变形强化（加工硬化） 金属在冷变形时，随着变形程度的增加，强度和硬度提高，而塑性和韧性下降的现象 原因：晶格畸变及碎化，阻碍继续滑移变形（图） 作用：提高金属强度指标 但对金属继续冷变形不利 应用：某些不能热处理强化的金属 2、 回复（图2－10） 将冷变形后的金属加热到一定温度（约0.25～0.30T熔）后，使原子回复到平衡位置，恢复规则排列 作用：冷变形引起的内应力大大减小，塑性和韧性略有提高 应用：冷卷弹簧低温退火，250～300℃ 3、再结晶 将变形金属加热到更高温度后，被拉长了的晶粒重新变为细小的等轴晶粒 再结晶温度：金属产生再结晶的最低温度，约0.4 T熔 （表2－1） 再结晶过程：形核（碎晶为核心）、核心长大 再结晶组织：无畸变的细小等轴晶粒，晶格结构与变形前的晶粒相同 作用：消除冷变形引起的硬化现象；细化晶粒；增加塑性、力学性能更好 应用：冷变形工序之间的退火 铸钢锭锻造后组织 （～图2－13） 图2－11 晶粒长大 冷变形金属在完成再结晶后，继续升温或延长保温时间，使一些晶粒尺寸增大，形成粗大晶粒，导致力学性能恶化 4、热变形和冷变形 热变形 ：大于再结晶温度 冷变形 ： 小于再结晶温度 三、锻造比与锻造流线 1. 锻造比 代表变形程度大小。 用y表示：变形前后截面比（拔长）或高度比（镦粗） Y拔 = F0/F = L/L0 Y镦= H0/H = F/ F0 2. 锻造流线（纤维组织） 锻造后金属晶粒被拉长或压扁成纤维状，杂质沿晶界分布成流线状组织具有方向性 脆性杂质：碎粒状或链状分布 塑性杂质：带状分布 流线化程度与锻造比有关 流线的存在使金属的力学性能呈明显的各向异性（图2－14） 用热处理的方法不能消除锻造流线。 图2－14 3、锻造比的确定 轧材或锻坯作为锻造坯料 ：≥1～1.5（1.3） 用钢锭作为锻造坯料 ： 碳素结构钢，拔长锻造比≥3，镦粗锻造比≥2.5； 合金结构钢，锻造比为3～4 铸造缺陷严重，碳化物粗大的高合金钢钢锭 ：不锈钢的锻造比选为4～6，高速钢的锻造比选为5～12 y太大，会增加各向异性。 4、设计机械零件和制定锻压工艺必须考虑： （1）应使流线方向与零件所受的最大正应力方向一致，而与最大切应力方向垂直（图补充） （2）应使锻造流线沿锻件轮廓分布，并在切削加工过程中保持流线的完整和连续，可以提高零件的承载能力。 图2－15、2－16 五、金属的锻造性能 金属适于塑性成形加工的能力 塑性：金属产生塑性变形而不破坏的能力。可以用最大变形程度来表示塑性的高低 变形抗力：金属对于产生塑性变形的外力的抵抗能力。通常用流变应力来表示 影响因素 1.金属内在因素 - 化学成分的影响 - 金属组织的影响 2. 外在因素 变形应力状态的影响 变形温度的影响 变形速率的影响 * * 图2-1 图2-2 图2-3 图2-5 图2-12