【正文】 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering 第三篇 金屬塑性加工 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering 1972年在河北藁 (gao)城臺西村商代 (公元前 14世紀(jì) )遺址中出土了一件 鐵刃銅鉞 。外刃部斷失，殘存刃部包入銅內(nèi)約 1厘米，已全部氧化。經(jīng)鑒定，殘刃中 沒有人工冶鐵的特征 ；鎳的分布表明 ,該刃為 隕鐵 (隕石的一種，含鐵 80%以上，常含鎳。 )制成，不可能用人工冶鐵獲得 ,隕鐵器雖然不是從礦石冶煉的鐵， 但它的出現(xiàn)表明中國在公元前 14世紀(jì)前后已能識別金屬鐵， 并能鍛打成兵刃使用。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering ? 隕石 是來自 地球 之外的“客人”。含石量大的隕星稱為隕石，含鐵量大的隕星稱為隕鐵。 ? 根據(jù)隕石本身所含的化學(xué)成分的不同，大致可分為三種類型： ? ，也叫 隕鐵 ，它的主要成分是 鐵 和 鎳 ； 鐵的含量一般在 98%以上 ,鎳的含量在 4%~20%之間 ,所以很容易鑒別 .因?yàn)榈厍蛏蠜]有那種礦石能夠通過直接熔煉提供含量這么高而且成分均勻的鎳 ? ，也叫 隕鐵石 ，這類隕石較少，其中 鐵鎳與 硅酸鹽大致各占一半； ? ，也叫 隕石 ，主要成分是 硅酸鹽 ，這種隕石的數(shù)目最多。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering 一、 金屬的塑性成形 (塑性加工 ) 1. 塑性成形的概念 是利用金屬在 外力的作用下 所產(chǎn)生的 塑性變形 ， 使之獲得具有一定 形狀、尺寸和力學(xué)性能 的原材料、毛坯或零件的生產(chǎn)方法稱 —— 塑性成形 （ 塑性加工） 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering 條件 1） 塑性材料，低碳鋼、鋁、銅合金最好； 2） 受力作用（沖擊力、靜壓力）， 即內(nèi)部應(yīng)力大于屈服強(qiáng)度。 滿足屈服條件： σ σ s（材料屈服強(qiáng)度）。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering ３、方法 (鍛造、沖壓、擠壓、軋制、拉拔等） １） 鍛造 自由鍛造 和 模膛鍛造 自 由 鍛 造 自由鍛造 —— 金屬坯料在 上下抵鐵 間受 沖擊力 或 壓力 而變形的加工方法。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering 上砥鐵 下砥鐵 坯料 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering 模 膛 鍛 造 模鍛鍛造 —— 金屬坯料在具有一定形狀的 鍛模模膛內(nèi)受力 而變形的加工方法。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering ２） 板料沖壓 （又稱薄板沖壓和冷沖壓） 板料沖壓 —— 金屬板料在沖模之間受壓產(chǎn)生 分離或變形 的加工方法。 一般在室溫條件下進(jìn)行，也叫 冷沖壓 。 采用的金屬型材、板材、鋼材和線材等原材料， 大都通過 軋制、擠壓、冷拔等方法制成。 凡承受重載荷 的機(jī)械零件通常采用 鍛件 作毛坯。 板料沖壓 廣泛用于汽車制造、電器、儀表及日用品工業(yè)。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering ３）拉拔 將金屬坯料拉過拉拔模的 ?？锥冃蔚募庸し椒?。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering 金屬坯料在 一對回轉(zhuǎn)的軋輥 的空隙中受壓變形，從而獲得各種相應(yīng)形狀和尺寸的產(chǎn)品。 4）軋制 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering 金屬材料 在擠壓模內(nèi) 受壓被擠出 ?？锥冃?的加工方法。 5） 擠壓 正擠壓 —— 坯料 流動方向 與凸模運(yùn)動 方向一致 。 反擠壓 —— 坯料 流動方向 與凸模運(yùn)動 方向相反。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering 擠壓產(chǎn)品截面形狀圖 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering 壓力加工的特點(diǎn) : 1） 機(jī)械性能好；組織致密， 2）節(jié)省材料； 3）生產(chǎn)效率高； 4）設(shè)備投資大； 5）對材料的要求嚴(yán)格。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering 晶體內(nèi)部產(chǎn)生 滑移 ，晶體間也產(chǎn)生 滑移和晶粒間發(fā)生 轉(zhuǎn)動。 即晶體在切向力的作用下， 晶體的一部分與另一部分沿著一定的晶面產(chǎn)生相對滑移，從而引起晶體變形。 二、 金屬塑性變形實(shí)質(zhì) 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering ① 單晶體的塑性變形 晶體的塑性變形主要是滑移和孿晶 滑移 —— 在切應(yīng)力 ? 的作用下， 晶體產(chǎn)生 剪切變形，即發(fā)生晶格歪扭。 晶體的一部分與另一部分沿著一定的晶面產(chǎn)生相對滑動，從而產(chǎn)生塑形變形。 單晶體在切應(yīng)力的作用下的變形 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering 孿晶 也叫 雙晶 。它是晶體在外力作用下，晶格的一部分相對另一部分沿著孿晶面發(fā)生 轉(zhuǎn)動 的結(jié)果。轉(zhuǎn)動后以孿晶面為界面，形成鏡像對稱。 單晶體的轉(zhuǎn)動過程 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering ② 多晶體塑性變形 主要的變形方式仍是 滑移 和 轉(zhuǎn)動。 可以看成是組成多晶體的許多單個晶粒產(chǎn)生變形的綜合效果。晶間也有 滑動和轉(zhuǎn)動。 ③ 晶界的存在會帶來變形抗力（阻礙） 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering 三、塑性變形對金屬組織性能影響 （ 1） 冷變形、熱變形、溫變形的定義 冷變形 是指在 再結(jié)晶溫度以下 的變形。變形后具有明顯的加工硬化現(xiàn)象 (冷變形強(qiáng)化 )。 如冷擠壓、冷軋、冷沖壓等。 熱變形 是指在 再結(jié)晶溫度以上 的變形。在其變形過程中，其加工硬化隨時(shí)被再結(jié)晶所消除。因而，在此過程中表現(xiàn)不出加工硬化現(xiàn)象。 如熱軋、熱鍛、熱擠壓等。 溫變形 是指介于冷、熱變形之間的變形，加工硬化和再結(jié)晶同時(shí)存在，如：溫鍛、溫?cái)D壓等。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering （ 2）冷變形后的組織與性能 鋼鐵、鋁、銅合金 室溫下 的塑性加工屬于冷加工。 組織變化的特征： ①晶粒沿變形 最大方向伸長 ； ②晶粒與 晶粒均發(fā)生扭曲 ,產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力 ③晶粒間產(chǎn)生碎晶 。 性能變化的特征： 加工硬化 (冷變形強(qiáng)化 ) ： 隨著變形程度的增加，其強(qiáng)度和硬度不斷提高，塑性和韌性不斷下降。 有利：強(qiáng)化金屬材料 不利：進(jìn)一步的塑性變形帶來困難 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering 常溫下塑性變形對低碳鋼力學(xué)性能的影響 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering 回 復(fù) 冷變形強(qiáng)化 是一種 不穩(wěn)定 的現(xiàn)象 ,將 冷變形的金屬 加熱到一定的溫度 ,因原子的活動能力增強(qiáng) ,使原子回到平衡位子 ,晶內(nèi)殘余應(yīng)力大大減小 回復(fù) 由于加熱溫度 不高 ，原子所獲熱能 較少 ， 其活動能力不強(qiáng)，只能使 晶格的畸變程度減輕，應(yīng)力明顯下降 ， 晶粒的形狀、大小、強(qiáng)度、塑性等力學(xué)性能也變化不大。 T回 =（ ~） T溶 （ 1538+273） T回 —— 金屬的絕對回復(fù)溫度 T溶 —— 金屬的絕對熔點(diǎn)溫度 如碳鋼彈簧在冷卷加工后加熱到 250 186。C~300 186。C進(jìn)行回復(fù)處理。如： 工業(yè)純鐵的 T回 為 453186。C。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院材料工程系 Department of Materials Engineering 再結(jié)晶 當(dāng)加熱溫度達(dá)到某一值時(shí)，塑性變形狀態(tài)恢復(fù)平衡， 內(nèi)能全部放出，能以某些