20140429金属工艺学第十一章锻造成形01.ppt

2、性能变化 金属材料在冷塑性变形时，其强度、硬度升 高，而塑性、韧性下降的现象——冷变形强化 例如，自行车链条，16Mn，HB150、σb52Kg/mm2；经5次冷轧， 厚度由13.5mm变为1.2mm（变形量65％）；HB275、σb100Kg/mm2 原因：位错密度的提高，使以位错运动为实质的滑移受到阻碍从而引起强化。 （c）内应力，经过塑性变形，外力对金属所作的功90％以上在变形过程中变为热量消耗了，使金属温度升高。10％的功转化为内应力残留在金属中，使金属内能升高。 （b）物理、化学性能的变化，物理性能：电磁性下降；电阻升高；导磁率下降等。化学性能：耐腐蚀性下降。 （a）机械性能 加工硬化的利： 提高强度 使变形均匀 提高安全性 加工硬化的弊：进一步塑性变形困难。 利用缺陷实现金属强化的重要方法之一， 尤其是对不能热处理强化的金属材料。 3.消除加工硬化的工艺方法：回复和再结晶退火 消除加工硬化，提高塑性。 再结晶速度取决于加热温度和变形程度。 再结晶是一个形核、长大过程。 保持加工硬化，消除内应力。如冷卷弹簧进行去应力退火。 10钢70%变形 10钢70%变形500℃回复 10钢70%变形700℃再结晶 4、冷变形和热变形 冷变形加工 —— 再结晶温度以下的塑性变形。 热变形加工 —— 再结晶温度以上的塑性变形 再结晶温度 T再= 0.4T熔（K） 钢在室温下的加工：冷变形？热变形？ 铅在室温下的加工：冷变形？热变形？ T再=0℃ T再=450℃ 冷变形 加工硬化 冲压、冷弯、冷挤、冷轧 塑性好 的材料 热变形 加工硬化+再结晶 锻造、热挤、轧制 变形量大，易氧化 5、锻造流线和锻造比 锻造比 ：变形程度大小的参数 镦粗：y = H0 / H 拔长：y = A0 / A y 1 金属材料 晶粒细化 组织紧密 金属晶粒过分拉长 形成各向异性 y y 在金属铸锭中含有夹杂物多分布在晶界上。 有塑性夹杂物如FeS等，还有脆性夹杂物如氧 化物等。在金属变形时，晶粒沿变形方向伸 长，塑性夹杂物也随着变形一起被拉长。脆性 夹杂物被打碎呈链状分布。 锻造流线的形成： 20号钢板，未侵蚀，热轧状态，带状硫化物密集，大量硫化锰沿轧制方向变形，相当于4级，×200 20号钢板，未侵蚀，热轧状态，变形硫化锰外形较光滑，说明塑性好，易在加工时变形。大量串连带状分布的夹杂物，将严重破坏金属的连续性，从而降低钢的塑性和强度，尤其当它分布于材料的锐角处，则更容易导致开裂 ×100 随着锻造比的增加，锻造流线的形成愈加明显。由于锻造流线的形成使金属的机械性能呈现方向性。锻造比增加时，钢料的强度?b在横向和纵向上差别不大。而钢料的塑性指标?、?和冲击韧性?ku在横向和纵向上差别很大。 锻造流线形成后，用热处理方法不能消除。只能再通过锻造方法使金属在不同方向上变形，才能改变锻造流线的方向和分布情况。 由于锻造流线的存在对机械性能有影响，特别是冲击韧性的影响。 在设计和制造易受冲击载荷的零件时，必须考虑锻造流线的方向性，通过反复锻打使得流线的合理分布 a) 流线与工件最大拉应力方向一致； b) 流线与切应力、冲击方向垂直； c) 沿工件外轮廓连续分布。 金属的锻造性能是用来衡量金属材料利用 锻压加工方法成形的难易程度，是金属的工艺 性能指标之一。金属的锻造性能好，表明该金 属适于采用锻造加工方法成形。 三、金属的可锻造性 金属的锻造性能常用金属的塑性和变形抗力 两个因素来综合衡量。塑性愈好，变形抗力愈小， 则金属的锻造性能愈好。 在实际生产中，选用金属材料时，优先考虑的 还是金属材料的塑性，有此内因，再创造必要的外 部条件，目的在于通过锻压加工使金属材料成形。 影响锻造性能的因素： 金属的本质和金属的变形条件 1. 金属的本质 a．金属的化学成分 b．金属的组织状态 C、金属组织内部缺陷 一般纯金属的锻造性能较好。 金属组成合金后，强度提高，塑性下降， 锻造性能变差。如钢随着含碳量增加，塑性下降， 锻造性能愈差。低碳钢的锻造性能较好。合金元 素含量增加，锻造性能变差。若采用锻造方法成形 时，因为变形抗力较大，对变形条件的要求和控制 都要严格。 金属的组织结构不同，其锻造性能有很大 差别。由单一固溶体组成的合金，具有良好的 塑性，其锻造性能较好。若含有多种合金而组 成不同性能的组织结构，则塑性降低，锻造性 能较差 。