《材料工程基础》课件——第五章 金属的塑性加工（第1、2节）.pptxVIP

第一节 概 述 ;轧制;(1) 轧制：金属通过旋转的轧辊受到压缩，横断面积减小，长度增加的过程。(可实现连续轧制)纵轧、横轧、斜轧。;(2) 挤压：金属在挤压筒中受推力作用从模孔中流出而制取各种断面金属材料的加工方法。;卧式挤压机;常用拉拔零件的横截面;(4) 锻造：锻锤锤击工件产生压缩变形 A.自由锻：金属在上下铁锤及铁砧间受到冲击力或压力而产生塑性变形的加工; B.模锻：金属在具有一定形状的锻模膛内受冲击力或压力而产生塑性变形的加工。 举例：飞机大梁，火箭捆挷环等;(5) 冲压：金属坯料在冲模之间受压产生分离或变形的加工方法。;1）零件大小不受限制；2）生产批量不受限制。;1. 精密塑性成形技术 如精冲技术、超塑性成形技术、航空制造技术、冷挤压技术、成形轧制、无飞边热模锻技术、温锻技术、多向模锻技术等。 2. 快速制模技术 快速成形技术的应用。 3. 塑性成形的计算机模拟; 弹性(Elasticity)：卸载后变形可以恢复特性，可逆性。 塑性(Plasticity)：固体金属在外力作用下能稳定地产生永久变形而不破坏其完整性的能力 屈服(Yielding)：开始产生塑性变形的临界状态 损伤(Damage)：材料内部缺陷产生及发展的过程 断裂(Fracture)：宏观裂纹产生、扩展到变形体破断的过程; 弹性、塑性变形的力学特征;各种压力加工方法，都是通过对金属材料施加外力，使之产生塑性变形来实现的。单晶体的塑性变形形式主要有滑移。;要实现上述钢性滑移，从理论上计算所需的外力比实际上测得的要大几千倍。 所以实际金属的滑移是靠位错的移动来实现的。;;1、加工硬化 金属在室温下进行塑性变形时，随着变形程度的增加，强度和硬度不断提高，塑性和冲击韧性不断降低，这种现象称为加工硬化。 加工硬化的金属内部组织变化特点。 （1）各晶粒沿变形最大的方向伸长， （2）位错密度增加，晶格严重扭曲，产生内应力； （3）滑移面和晶粒间产生碎晶。;金属经冷塑性变形后产生加工硬化的原因如下: (1)位错密度随变形量增加而增加，从而使变形抗力增大。 (2)随变形量增加，亚结构细化，亚晶界对位错运动有阻碍作用。 (3)随变??量增加，空位密度增加。 (4)几何硬化。由于塑性变形时晶粒方位的转动,使各晶粒由有利位向转到不利位向，因而变形抗力增大。;金属的加工硬化意义：强化金属。 由于加工硬化的存在，使金属已变形部分产生加工硬化后停止变形，而未变形部分则开始发生变形，因此，没有加工硬化，金属就不会发生均匀塑性变形。加工硬化是工业上用以提高金属强度、硬度和耐磨性的重要手段之一。特别是对那些不能以热处理强化的金属和合金尤为重要。如低碳钢、纯铜、防锈铝、奥氏体不锈钢、高锰钢等，可通过冷拔、冷轧、冷挤压等工艺来提高其强度和硬度。 塑性变形还使金属的电阻增大，耐蚀性下降。 但在冷轧薄钢板、冷拉细钢丝及多道拉深的过程中，也会由于加工硬化造成后道加工的困难,甚至开裂。故应在工序间穿插热处理工艺来消除加工硬化。 ;（1）回复：即将冷成形后的金属加热至一定温度后，使原子恢复到平衡位置，晶内残余应力大大减小的现象。 T回 ＝（0.25～0.3）T熔 （K） 回复使晶格扭曲被消除，内应力明显降低，但力学性能变化不大，部分地消除了加工硬化。 生产中常利用回复消除加工硬化后工件的残余内应力。 ;（2）再结晶：即塑性变形后金属被拉长的晶粒重新生核、结晶，变为等轴晶粒的现象。 T再 ＝0.4 T 熔 （K） 生产中，再结晶也有广泛的应用。例如：在冷轧、冷挤、冷拉、冷冲的过程中穿插再结晶退火，消除加工硬化，恢复金属材料的良好塑性，以利于后续的冷变形加工。 再结晶的特点： ①只有产生加工硬化的金属才能产生再结晶。 ② 不同于同素异构转变，不发生晶体结构变化。 ③ 可以细化晶粒。但过份地延长加热时间，则晶粒还会不断长大，使金属力学性能下降。 ; 金属在再结晶温度以下的变形称为冷变形，具有加工硬化组织。 冷变形特点：冷变形可以使工件获得较高的精度和表面质量。冷变形也是强化金属的一种重要手段。但变形抗力大。; 变形温度在再结晶温度以上时，变形产生的加工硬化被随即发生的再结晶所抵消，变形后金属具有再结晶的等轴晶粒组织，而无任何加工硬化痕迹，这种变形称为热变形。;（a）在平行于纤维组织的方向上：材料的抗拉强度提高;（3） 温变形： 即金属在高于回复温度以上和低于再结晶温度范围内进行的塑性成形过程。 包括温挤压、温拉拔、温锻等。 T回＜T变＜T再 特点：变形中有加工硬化和回复现象，