【正文】 ?利用外力使金屬產(chǎn)生 塑性變形 ，使其改變形狀、尺寸和改善性能，獲得型材或鍛壓件。 ?鍛壓、擠壓、軋制、拉拔 …… 兩個條件 ： 外力、塑性，缺一不可 優(yōu)點 ： 金屬組織致密、晶粒細小、力學(xué)性能提高； 屬于少、無切削加工，材料利用率高，生產(chǎn)效率高 應(yīng)用： 型材、板材、線材、 承受較大負荷或復(fù)雜載荷的機械零件 缺點： 制件形狀比鑄件簡單，生產(chǎn)條件較差 ? 第 3章 金屬的塑性成形 第 3章 金屬的塑性成形 型材 線材 板材 軸 齒輪 其它 各種塑性成形產(chǎn)品 目錄 【】 第 3章 金屬的塑性成形 ? 金屬塑性成形基礎(chǔ) ? 1．自由鍛 （ P99） ? 自由鍛工藝設(shè)計 （ P122） ? 鍛造 2．模鍛（ P100） ? 錘模鍛工藝設(shè)計 （ P125） ? 沖壓 （ P106） ? 沖壓工藝設(shè)計 （ P131） 金屬塑性成形基礎(chǔ) 金屬塑性變形的機理 1．單晶體的塑性變形 滑移 ： 金屬原子沿某些特定面移動 (金屬原子在外力作用下產(chǎn)生了位移 ） 理想 單晶體 無缺陷 晶格規(guī)則 滑移通過 位錯 （ 晶體中的線缺陷 ） 移動實現(xiàn) ?結(jié)論 ： 切應(yīng)力引起塑性變形，正應(yīng)力引起彈性變形 金屬塑性 變形 的 實質(zhì)：原子的移動 ? 塑性變形前后晶格類型保持不變 滑移 2．多晶體的塑性變形 ? 多晶體的塑性變形＝晶內(nèi)變形 +晶間變形 晶內(nèi)變形 ： 滑移 晶間變形 ： 晶粒間 相對滑動 和 轉(zhuǎn)動 各晶粒的變形是分批、逐步進行的 （低溫時多為晶內(nèi)變形，變形量較小； 高溫時多為晶間變形 ） 多晶體的塑性變形 金屬的加工硬化、回復(fù)和再結(jié)晶 1． 金屬的加工硬化 組織變化： 晶粒沿變形方向被拉長； 滑移面附近晶格產(chǎn)生畸變； 出現(xiàn)許多微小碎晶 性能變化 ： 強度和硬度增加； 塑性、韌性下降 優(yōu)點： 強化金屬 ，用于不能熱處理強化的合金 缺點： 繼續(xù)塑性成形或切削加工難度加大，增大內(nèi)應(yīng)力 金屬的加工硬化、回復(fù)和再結(jié)晶 金屬在低于再結(jié)晶溫度加工時，由于 塑性應(yīng)變而產(chǎn)生的強度和硬度增加 的現(xiàn)象。 1滑移面 2碎晶 3畸變的晶格 ? 2．回復(fù)和再結(jié)晶 (1) 回復(fù)： 減輕或消除晶格畸變， 保 持較高強度、降低脆性，晶粒大小形狀不變 回復(fù)溫度： T回 =（ ～ ） T熔 冷拔鋼絲經(jīng)冷卷成形后 低溫退火 ，可使彈簧定形且保持良好的彈性 (2) 再結(jié)晶： 塑性變形后金屬被拉長了的晶粒重新生 核、結(jié)晶，變?yōu)榈容S晶粒 ，完全消除加工硬化 現(xiàn)象。 T再 ≥ (再結(jié)晶只是原子重新排列的過程） 線材的多次拉拔和板料的多次拉深時，在工序間穿插 再結(jié)晶退火 原始組織 塑性變形 回復(fù) 再結(jié)晶 回復(fù)和再結(jié)晶 ? 金屬的冷成形、熱成形及溫成形 冷成形 : 在 回復(fù)溫度以下 ， 加工硬化（ 冷軋、冷鍛、冷沖壓、冷拔 ） 提高強度和表面質(zhì)量 ,用于 制造半成品或成品 。 (變形材料應(yīng)有較好的塑性且變形量不宜過大） 熱成形 : 在 再結(jié)晶溫度以上， 加工硬化 +再結(jié)晶 且 加工硬化被再結(jié)晶完全消除 （ 熱軋、熱鍛、熱沖壓、熱拔 ） 綜合力學(xué)性能好 ,變形力小，變形程度大 ,用于制造 毛坯或半成品 溫成形 : 高于回復(fù)溫度 、 低于再結(jié)晶溫度 , 加工硬化 +回復(fù) ， 無再結(jié)晶 較冷成形可降低變形力且利于提高金屬塑性 ， 較熱成形可降低能耗且減少加熱缺陷 , 用于： 強度較高 、 塑性較差的金屬 （ 溫鍛 、 溫擠壓 、 溫拉拔 ） 制造 ：尺寸較大 、 材料強度較高的零件或半成品 金屬的冷成形、熱成形及溫成形 ? 鍛造比與鍛造流線 ? 1． 鍛造比： 鍛造時變形程度的一種表示方法（ y1） ? 拔長時 ： ? 鐓粗時 ： 00 // LLAAy ??HHAAy // 00 ??鍛造比 ↑ → 致密 ↑ 晶粒 ↓ →力學(xué)性能顯著變化 鍛造比的選取 結(jié)構(gòu)鋼鋼錠： 2～ 4 鋼坯和軋材： ～ 鍛造比與鍛造流線 2．鍛造流線 脆性雜質(zhì)被打碎 ，順著伸長方向 呈碎粒狀或鏈狀分布 ；塑性雜質(zhì) 沿伸長方向呈 帶狀分布 ；鍛造后金屬組織 呈方向性，稱為 鍛造流線 。 造成力學(xué)性能的方向性。 ? 鍛造流線影響的消除與利用： 工作時的最大正應(yīng)力方向與流線方向一致，切應(yīng)力方向與流線方向垂直； 鍛造流線沿零件輪廓分布而不被切斷 . 2．鍛造流線 圖 38 曲軸流線分布示意圖 a）鍛造成形 b）切削成形 1— 軸肩 2— 裂紋 材料的塑性成形性 塑性成形性： 材料經(jīng)過塑性變形 不產(chǎn)生裂紋和破裂 以獲得所 需形狀的加工性能。 可鍛性： 材料在 鍛造過程中 經(jīng)受塑性變形而不開裂的能力。 塑性 和 變形抗力 綜合衡量 2．變形條件的影響 （ 1）變形溫度 溫度 ↑→成形性 ↑； 溫度過高 →過熱、過燒、報廢 ?1．材料本質(zhì)的影響 （ 1）化學(xué)成分 純金屬 〉 合金；鋼中含碳： C↑→成形性 ↓ ； 合金成分 ↑→成形性 ↓。 S， P ↑→成形性 ↓ （ 2）金屬組織 固溶體 〉 機械混合物；細晶 〉 粗晶； 熱成形 〉 冷成形； 熱成形 〉 冷成形和鑄態(tài)組織 （ 2） 應(yīng)變速率 （ 變形速度、應(yīng)變速度） 應(yīng)變速率 εc : εc ↑→成形性 ↓； 加工硬化速度減慢，被再結(jié)晶消除，塑性差用壓力機 應(yīng)變速率 εc : εc ↑→成形性 ↑； 變形能轉(zhuǎn)化成熱能來不及傳出，金屬溫度升高 強度高、塑性低、形狀復(fù)雜的零件 宜高速錘鍛造、爆炸成形 （ 3）應(yīng)力狀態(tài) ： 壓應(yīng)力防裂紋產(chǎn)生和擴展 主應(yīng)力圖 壓應(yīng)力數(shù)目 ↑ →塑性 ↑； →變形抗力 ↑； 低碳鋼、銅：拉拔 中碳鋼：模鍛 圖 310 應(yīng)變速率對 金屬塑性成形性的影響 1— 變形抗力曲線 2— 塑性曲線 （ 2）應(yīng)變速率（ 3）應(yīng)力狀態(tài) 第 3章 金屬的塑性成形 ? 金屬塑性成形基礎(chǔ) ? 鍛造 1．自由鍛（ P99） ? 自由鍛工藝設(shè)計 （ P122） ? 鍛造 2．模鍛（ P100） ? 錘模鍛工藝設(shè)計 （ P125） ? 沖壓 （ P106） ? 沖壓工藝設(shè)計 （ P131） 鍛件 軋制 藥芯焊絲成型拉拔生產(chǎn)線 擠壓 沖壓件 進口優(yōu)質(zhì)線材拉拔、熱處理后表面鍍銅 金屬塑性成形方法 金屬塑性成形方法 ? 鍛造 在加壓設(shè)備及工（模）具的作用下，使坯料、鑄錠產(chǎn)生 局部或全部的塑性變形 ，以獲得具有一定幾何形狀、尺寸和質(zhì)量的鍛件。 ? 1．自由鍛（ P99） 只用簡單的通用性工具 ,或在鍛造設(shè)備的上、下砧間直接使坯料變形而獲得所需的幾何形狀及內(nèi)部質(zhì)量鍛件 部分表面受限制，其余自由表面 設(shè)備： 空氣錘、蒸氣 — 空氣自由鍛錘、液壓機 等 基