金屬塑性加工篇-1

1、 金屬塑性加工是指利用金屬的塑性，使其改變形金屬塑性加工是指利用金屬的塑性，使其改變形 狀、尺寸和性能，獲得型材、棒材、板材、線材或狀、尺寸和性能，獲得型材、棒材、板材、線材或 鍛壓件的加工方法鍛壓件的加工方法 鍛造鍛造 沖壓沖壓 擠壓擠壓 軋制軋制 拉拔拉拔 金屬的塑性變形金屬的塑性變形 第一章第一章 沖壓沖壓 第三章第三章 鍛造鍛造 第二章第二章 晶體沿一定 晶面滑移該 面叫滑移面 線缺 陷 晶體在晶面上的滑移是通過位錯(cuò)的不斷運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的晶體在晶面上的滑移是通過位錯(cuò)的不斷運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的 多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形可以看作是單個(gè)晶粒的位錯(cuò)及晶?？梢钥醋魇菃蝹€(gè)晶粒的位錯(cuò)及晶粒 之間的滑動(dòng)和

2、轉(zhuǎn)動(dòng)的綜合結(jié)果。之間的滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的綜合結(jié)果。 晶界與相鄰晶粒對(duì)滑移起阻礙作用，晶粒愈細(xì)愈多，晶界與相鄰晶粒對(duì)滑移起阻礙作用，晶粒愈細(xì)愈多， 材料對(duì)塑性變形的抗力越大，而且晶粒間變形均勻，材料對(duì)塑性變形的抗力越大，而且晶粒間變形均勻， 減少應(yīng)力集中，減緩裂紋形成，塑性和韌性提高。減少應(yīng)力集中，減緩裂紋形成，塑性和韌性提高。 金屬在發(fā)生塑性變形時(shí)，是從彈性向塑性轉(zhuǎn)變的金屬在發(fā)生塑性變形時(shí)，是從彈性向塑性轉(zhuǎn)變的 過程，其中一定存在過程，其中一定存在“殘余殘余”的彈性變形，當(dāng)外力的彈性變形，當(dāng)外力 去除后，彈性變形將恢復(fù)，即去除后，彈性變形將恢復(fù)，即“彈復(fù)彈復(fù)”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 彈復(fù)現(xiàn)象的存在，對(duì)金屬的壓

3、力彈復(fù)現(xiàn)象的存在，對(duì)金屬的壓力加工精度加工精度產(chǎn)生很產(chǎn)生很 大的影響。如：產(chǎn)生尺寸誤差。大的影響。如：產(chǎn)生尺寸誤差。 金屬在常金屬在常 溫下發(fā)生溫下發(fā)生 塑性變形，塑性變形， 內(nèi)部組織內(nèi)部組織 發(fā)生三種發(fā)生三種 變化：變化： 晶粒沿最大變形的方向伸長(zhǎng)晶粒沿最大變形的方向伸長(zhǎng) 晶粒間產(chǎn)生碎晶晶粒間產(chǎn)生碎晶 晶格與晶粒均發(fā)生扭曲，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力晶格與晶粒均發(fā)生扭曲，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力 內(nèi)部組織變化導(dǎo)致力學(xué)性能發(fā)生明顯變化！內(nèi)部組織變化導(dǎo)致力學(xué)性能發(fā)生明顯變化！ 1.加工硬化與再結(jié)晶加工硬化與再結(jié)晶 1）晶粒間產(chǎn)生碎晶，晶格的扭曲，會(huì)增大滑移阻）晶粒間產(chǎn)生碎晶，晶格的扭曲，會(huì)增大滑移阻 力，材料強(qiáng)度和硬度增加，

4、塑性和韌性有所下降，力，材料強(qiáng)度和硬度增加，塑性和韌性有所下降， 這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為加工硬化或冷變形強(qiáng)化加工硬化或冷變形強(qiáng)化 2）優(yōu)點(diǎn)：提高材料強(qiáng)度，對(duì)于不能用熱處理強(qiáng)）優(yōu)點(diǎn)：提高材料強(qiáng)度，對(duì)于不能用熱處理強(qiáng) 化的金屬很有用化的金屬很有用 缺點(diǎn)：抗變形力增加對(duì)進(jìn)一步加工不利缺點(diǎn)：抗變形力增加對(duì)進(jìn)一步加工不利 加熱至回復(fù)溫度，可部分消除加熱至回復(fù)溫度，可部分消除 加工硬化加工硬化 再結(jié)晶，可完全消除加工硬化再結(jié)晶，可完全消除加工硬化 3）加工硬化不穩(wěn)）加工硬化不穩(wěn) 定，可以消除定，可以消除 加工硬化的金屬，會(huì)隨著溫度的升高而大大消除殘加工硬化的金屬，會(huì)隨著溫度的升高而大大消除殘 余應(yīng)力，稱

5、為余應(yīng)力，稱為“回復(fù)回復(fù)”?；貜?fù)不改變晶粒形狀?；貜?fù)不改變晶粒形狀。 當(dāng)溫度升高到某一臨界溫度時(shí)，硬化組織會(huì)全部消當(dāng)溫度升高到某一臨界溫度時(shí)，硬化組織會(huì)全部消 失，這一現(xiàn)象稱為失，這一現(xiàn)象稱為“再結(jié)晶再結(jié)晶”。 T回 回 =（ （0.25-0.3）T熔 熔 T再 再 =0.4T熔熔 4）金屬的）金屬的冷變形和熱變形冷變形和熱變形： 在在T T再 再時(shí)進(jìn)行加工而產(chǎn)生的變形叫冷變形 時(shí)進(jìn)行加工而產(chǎn)生的變形叫冷變形 在在T T再 再時(shí)進(jìn)行加工而產(chǎn)生的變形叫熱變形 時(shí)進(jìn)行加工而產(chǎn)生的變形叫熱變形 2.纖維組織纖維組織 金屬在變形過程中，晶粒沿變形方向被拉長(zhǎng)后所呈金屬在變形過程中，晶粒沿變形方向被拉長(zhǎng)后

6、所呈 現(xiàn)的纖維狀組織。其使現(xiàn)的纖維狀組織。其使金屬性能具有方向性金屬性能具有方向性，即平行，即平行 于纖維方向的強(qiáng)度、塑性和韌性高于垂直纖維方向的于纖維方向的強(qiáng)度、塑性和韌性高于垂直纖維方向的 相應(yīng)性能。相應(yīng)性能。 纖維狀組織纖維狀組織 很穩(wěn)定，不很穩(wěn)定，不 能用熱處理能用熱處理 的方法消的方法消 除！除！ 但可用壓力但可用壓力 加工方法改加工方法改 變其方向！變其方向！ 正確利用纖維組織正確利用纖維組織： 在設(shè)計(jì)和制造零件時(shí)，在設(shè)計(jì)和制造零件時(shí)， 應(yīng)使零件在工作中產(chǎn)應(yīng)使零件在工作中產(chǎn) 生的最大正應(yīng)力方向生的最大正應(yīng)力方向 與纖維方向重合，最與纖維方向重合，最 大切應(yīng)力方向與纖維大切應(yīng)力方向與

7、纖維 方向垂直，并使纖維方向垂直，并使纖維 分布與零件輪廓相符，分布與零件輪廓相符， 盡量不切斷纖維組織。盡量不切斷纖維組織。 可鍛性可鍛性-材料在鍛造過程中經(jīng)受塑性變形而不開裂材料在鍛造過程中經(jīng)受塑性變形而不開裂 的能力。通常用的能力。通常用金屬的塑性和變形抗力金屬的塑性和變形抗力來綜合衡量。來綜合衡量。 金屬的可鍛性取決于金屬的可鍛性取決于金屬的本質(zhì)和加工條件金屬的本質(zhì)和加工條件 一、金屬的本質(zhì)一、金屬的本質(zhì) 化學(xué)成分的影響化學(xué)成分的影響：純金屬可鍛性最好，碳鋼中碳含：純金屬可鍛性最好，碳鋼中碳含 量越低，可鍛性越好量越低，可鍛性越好 金屬組織的影響金屬組織的影響：組織結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致可鍛性差

8、別大。：組織結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致可鍛性差別大。 純金屬及固溶體可鍛性好；碳化物可鍛性差；細(xì)晶純金屬及固溶體可鍛性好；碳化物可鍛性差；細(xì)晶 ?？慑懶院昧？慑懶院?二、加工條件二、加工條件 1.1.變形溫度的影響變形溫度的影響：提高金屬變形時(shí)的溫度是改善：提高金屬變形時(shí)的溫度是改善 可鍛性的有效措施。用始鍛溫度和終鍛溫度來控制，可鍛性的有效措施。用始鍛溫度和終鍛溫度來控制， 始鍛溫度過高會(huì)產(chǎn)生過熱和過燒缺陷，終鍛溫度過始鍛溫度過高會(huì)產(chǎn)生過熱和過燒缺陷，終鍛溫度過 低導(dǎo)致金屬塑性差，變形抗力大，可能出現(xiàn)加工硬低導(dǎo)致金屬塑性差，變形抗力大，可能出現(xiàn)加工硬 化，容易出現(xiàn)裂紋?；?，容易出現(xiàn)裂紋。 過熱過熱-加熱溫

9、度超過一定溫度時(shí)，晶粒急劇長(zhǎng)大加熱溫度超過一定溫度時(shí)，晶粒急劇長(zhǎng)大 的現(xiàn)象。過熱后的金屬晶粒粗大，塑性大為降低。的現(xiàn)象。過熱后的金屬晶粒粗大，塑性大為降低。 過燒過燒-若溫度繼續(xù)升高，則晶界上低熔點(diǎn)雜質(zhì)開若溫度繼續(xù)升高，則晶界上低熔點(diǎn)雜質(zhì)開 始熔化，晶界發(fā)生劇烈氧化，破壞晶粒之間的聯(lián)系，始熔化，晶界發(fā)生劇烈氧化，破壞晶粒之間的聯(lián)系， 使金屬失去塑性，在壓力作用下破碎的現(xiàn)象。使金屬失去塑性，在壓力作用下破碎的現(xiàn)象。 2.2.應(yīng)變速率的影響應(yīng)變速率的影響：金屬在鍛壓加工過程中單位：金屬在鍛壓加工過程中單位 時(shí)間內(nèi)的相對(duì)變形量。變形速度的影響較復(fù)雜：時(shí)間內(nèi)的相對(duì)變形量。變形速度的影響較復(fù)雜： 一方面變形速度增大，冷變形強(qiáng)化現(xiàn)象嚴(yán)重，變一方面變形速度增大，冷變形強(qiáng)化現(xiàn)象嚴(yán)重，變 形抗力增大，鍛造性能變壞；另一方面變形速度形抗力增大，鍛造性能變壞；另一方面變