金属工艺学（第2版）教学课件作者张兆隆第2章.ppt

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2019-10-14 发布于广东
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第五节　金属的塑性变形与再结晶４.冷变形强化在生产中的影响冷变形强化（又称冷作硬化）可以提高金属的强度、硬度和耐磨性，是强化金属材料的一种工艺方法，特别是对那些不能用热处理强化的金属材料更为重要。例如纯金属、多数铜合金、奥氏体不锈钢等，在出厂前，都要经过冷轧或冷拉加工。另外，冷变形强化还可以使金属材料具有瞬时抗超载能力。在构件使用过程中，不可避免地会在某些部位出现应力集中或偶然过载的现象，过载部位出现微量塑性变形，引起冷变形强化，使变形自行终止，从而在一定程度上提高了构件的使用安全性。冷变形强化虽然使金属材料的强度、硬度提高，但会使金属材料的塑性降低，继续变形困难，甚至出现破裂。上一页下一页返回第五节　金属的塑性变形与再结晶为了使金属材料能继续进行压力加工，必须施行中间热处理，以消除冷变形强化，这就增加了生产成本，降低了生产率。冷塑性变形除了影响金属的力学性能外，还会使金属的某些物理、化学性能发生改变，如电阻增加、化学活性增大、耐蚀性下降等。三、冷塑性变形金属在加热时组织和性能的变化冷塑性变形后的金属，其组织结构发生了改变，使金属处于不稳定状态，具有自发地恢复到原来稳定状态的趋势。常温下，原子活动能力比较弱，这种不稳定状态要经过很长时间才能逐渐过渡到稳定状态。上一页下一页返回第五节　金属的塑性变形与再结晶对冷塑性变形后的金属加热（如进行退火处理），由于原子活动能力增强就会迅速发生一系列组织与性能的变化，使金属恢复到变形前的稳定状态，如图２－２９所示。冷塑性变形后的金属在加热过程中，随加热温度的升高，要经历回复、再结晶、晶粒长大三个阶段的变化。四、金属的热塑性变形１.热加工与冷加工的区别金属的热塑性变形加工与冷塑性变形加工是以金属的再结晶温度来划分的。凡是在再结晶温度以上进行的塑性变形加工称为热加工，而在再结晶温度以下进行的塑性变形加工则称为冷加工。上一页下一页返回第五节　金属的塑性变形与再结晶例如，钨的再结晶温度为１２００℃，故钨在１０００℃时进行塑性变形加工，仍属于冷加工；锡的再结晶温度为－７℃，在室温下对锡进行的塑性变形加工就已经属于热加工了。金属在冷加工时，由于产生冷变形强化，使变形抗力增大，因此，对于那些要求变形量较大和截面尺寸较大的工件，冷加工将是十分困难的。热加工时，随金属温度的升高，原子间结合力减小，冷变形强化被随时消除，金属的强度、硬度降低，塑性、韧性增加，所以，热加工可用较小的能量消耗，来获得较大的变形量。一般情况下，截面尺寸较小、材料塑性较好、加工精度和表面质量要求较高的金属制品用冷加工的方法来获得；而截面尺寸较大、变形量较大、材料在室温下硬脆性较高的金属制品用热加工的方法来获得。上一页下一页返回第五节　金属的塑性变形与再结晶２.热加工对金属组织和性能的影响（１）消除铸态金属的某些缺陷通过热加工，可使铸态金属毛坯中的气孔和缩松焊合，消除部分偏析，细化晶粒，改善夹杂物和碳化物的形态、大小与分布，使金属的致密度和力学性能提高，所以工程上受力较大的工件（如齿轮、轴、刃具、模具等）大多数要通过热加工来制造。（２）形成热加工纤维组织热加工时，铸态金属毛坯中的粗大枝晶偏析和各种夹杂物，都要沿变形方向伸长，逐渐形成纤维状，这些夹杂物在再结晶时不会改变其纤维形状。这样，在材料或工件的纵向宏观试样上，可见到沿变形方向的一条条细线，这就是热加工纤维组织，通常称为“流线”。上一页下一页返回第五节　金属的塑性变形与再结晶热加工纤维组织的存在，会使金属材料的力学性能呈现方向性，沿纤维方向（纵向）具有较高的强度、塑性和冲击韧度，垂直于纤维方向（横向）则具有较高的抗剪强度。因此，用热加工方法制造工件时，应保证流线有正确的分布，即流线与工件工作时所受到的最大拉应力方向一致，与切应力或冲击力方向垂直。一般地，流线如能沿工件的外形轮廓连续分布，则较为理想。生产中广泛采用模型锻造法制造齿轮及中、小型曲轴，用局部镦粗法制造螺栓，其优点之一就是流线沿工件外形轮廓连续分布，并适应工作时的受力情况。上一页下一页返回第五节　金属的塑性变形与再结晶图２－３１所示为锻造曲轴和切削加工曲轴的流线分布示意图，通过两者流线分布比较可知，锻造曲轴的流线分布更为合理。（３）形成带状组织如果钢的铸态组织中存在着比较严重的偏析或热加工时温度过低，则钢中常出现沿变形方向呈带状或层状分布的显微组织，称为带状组织。带状组织是一种缺陷，它会使钢的力学性能下降。带状组织可以用热处理的方法消除。上一页返回图 2 - 1 返回图 2 - 5 返回图 2 - 6 返回图 2 - 7 返回图 2 - 9 返回图 2 - 10 返回图 2 - 14 返