第2章：金属塑性变形与压力加工VIP免费

机械制造基础制造科学与工程学院梅筱琴第二章金属塑性变形与压力加工本讲内容一、金属塑性变形二、压力加工方法1.自由锻2.模锻三、锻造工艺四、锻件结构工艺性五、板料冲压六、特种压力加工方法简介麻花钻制造金属塑性变形与压力加工压力加工利用外力使金属材料发生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的加工方法压力加工基本生产方式锻造、轧制、挤压、拉拔、板料冲压应用范围原材料金属型材、板材、管材、线材毛坯或零件主轴、齿轮、枪炮管、汽车覆盖件、日用五金压力加工的生产特点锻造组织均匀、致密、晶粒细小，形成了纤维组织，锻件力学性能优于其它制造方法制得的零件或毛坯，适合于重要机器零件（或毛坯）的制造冲压大部分制件有加工硬化现象，可提高制件的强度和硬度；制件精度高，可直接成形零件；生产率高，适合大批量生产轧制组织和性能兼有以上二者的特点；是各种型材的主要制造方式一、金属塑性变形—金属塑性变形机理晶内变形单晶体滑移变形单晶体孪晶变形晶间变形未变形弹性变形弹塑性变形塑性变形滑移带和多系滑移滑移带的形成50Mn18Cr4V钢多系滑移时的滑移带(500x)单晶体孪晶变形（双晶变形）晶体的一部分沿一定晶面和晶向产生一定角度的切变孪晶变形所需的切应力高于滑移变形所需的切应力位错理论晶体内部存在大量“缺陷”，这些缺陷使金属在塑性变形时，其变形抗力减小数千倍未变形位错运动塑性变形晶体内部的缺陷点缺陷——只涉及到大约一个原子大小范围的晶格缺陷空位；填隙（间隙固溶体）；替位（置换固溶体）线缺陷——沿晶格中某条线周围，多个原子间距范围内出现的晶格缺陷位错面缺陷——沿着晶格内或晶粒间的某个面两侧，大约几个原子间距范围内出现的晶格缺陷堆垛层错、小角晶界、孪晶界面等。体缺陷——晶粒内部包藏杂质、孔洞等常见位错缺陷刃型位错螺型位错多晶体塑性变形多晶体塑性变形晶内变形+晶间变形晶粒大小对多晶体的塑性变形影响很大(二)塑性变形对金属组织与性能的影响1.组织和性能的变化内部组织晶粒沿最大变形方向伸长晶格畸变与晶粒扭曲，产生内应力晶粒间产生碎晶性能冷变形强化随着变形增大，强度、硬度提高，塑性、韧性下降晶格畸变和碎晶增大了继续滑移的阻力塑性变形与性能的关系冷变形强化材料强度、硬度升高，塑性、韧性下降常温下塑性变形对低碳钢力学性能的影响2.回复和再结晶冷变形强化不稳定，有自发回复稳定状态的趋势变形后的金属加热，增强原子扩散能力，则原子容易恢复规则排列，晶格畸变大大减轻，内应力大大下降2.回复和再结晶回复T回＝（0.25~0.3）T熔（K）晶格畸变消除，回复到稳定状态；内应力消除。再结晶T再＝0.4T熔（K）除回复外，碎晶重新结晶，形成新的细小的等轴晶消除冷变形强化的方法？再结晶退火冷变形和热变形冷变形再结晶温度以下的塑性变形生产方法：冷冲压、冷挤压、冷轧、冷拔等特点：利用加工硬化，尺寸精度高、表面质量好热变形再结晶温度以上的塑性变形强化与再结晶过程同时存在，强化消失生产方式：热锻、热轧、热挤压特点：冶金缺陷得到改善或消除，得到细小的等轴晶，组织致密，力学性能显著提高热轧钢板的组织变化试判断下列两种金属塑性变形后，有无加工硬化？铅（熔点327℃）在0℃时的变形T再＝0.4T熔＝0.4（327＋273）K＝240K0℃＝273K：热变形钨（熔点3380℃）在1100℃时的变形T再＝0.4T熔＝0.4（3380＋273）K＝1461K1100℃＝1373K：冷变形注意：冷变形不是“室温”下的变形3.金属纤维组织和锻造流线纤维组织又称锻造流线。是金属晶界上的夹杂物随晶粒沿变形最大方向被拉长得到的组织。螺钉工作状态受力示意图不同方法加工的齿轮纤维组织3.金属纤维组织和锻造流线纤维组织使金属力学性能呈方向性平行于纤维组织方向承受拉应力和压应力能力增强，承受剪切应力能力减小垂直于纤维方向承受压应力和剪切应力能力增加，承受拉应力能力减小纤维组织的稳定性很高，不能用热处理或其它...