【正文】 當(dāng)外側(cè)拉應(yīng)力超過坯料的抗拉強度極限時，即會造成金屬破裂。對于普通低碳鋼板拉深件，凹模圓角半徑 Rd＝ (6～ 15)S。拉深件的底部一般不變形，只起傳遞拉力的作用，厚度基本不變。沖床則是沖壓加工的基本設(shè)備，可用于切斷、落料、沖孔、彎曲、拉深和其它沖壓工序。水壓機的壓力在整個沖程中都是不變的，故能充分利用有效沖程進(jìn)行鍛造，它比錘上鍛造容易達(dá)到較大的鍛透深度，鍛件的整個截面可獲得細(xì)晶粒組織。可見，對于大型鍛件，只能采用自由鍛成型。 第 11章 壓力加工 ? 金屬的塑性成形又稱為壓力加工，是指在外力的作用下，使金屬坯料產(chǎn)生塑性變形，從而獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的型材、毛坯或零件的成形加工方法。一般澆注后不進(jìn)行熱處理，鑄態(tài)時直接使用。 鑄造工藝圖 ?澆注位置的選擇； ?鑄型分型面的選擇； ?工藝參數(shù)的確定； ?鑄造工藝圖。其形成過程見書圖 10－ 5。 工藝性能的選材原則 ? 金屬材料的工藝性能； ? 高分子材料的工藝性能； ? 陶瓷材料 經(jīng)濟性能選材原則 ? 產(chǎn)品價值分析； ? 產(chǎn)品的總成本分析； ? 材料成本分析。 失效的概念和失效分析的目的 失效的基本概念： 任何零件都具有一定的設(shè)計功能與壽命。 加入 Cr，降低兩相的電極電位差。 大型模具 —— 3Cr2W8V等，淬透性好。 淬火組織 （左圖）： M + 碳化物 + A 39。 性能 —— HRC＞ 60，使用溫度 200 ~ 300 ℃ 。 熱處理 熱軋彈簧：熱成型 → 淬火 + 中溫回火 → 噴丸 冷軋彈簧：淬火 + 中溫回火 → 冷成型 → 去應(yīng)力 → 噴丸 組織 —— 回火 T 5．滾動 軸承鋼 成分 —— w(C)=～ %，主加元素是 Cr，形成細(xì)小的碳化物。 滲碳 → 淬火 → 低溫回火 3． 調(diào)質(zhì)鋼 成分 —— w(C)=～ %，合金元素消除回火脆性 , 提高回火抗力 , 強化 F 。 ２ . 合金鋼的編號 結(jié)構(gòu)鋼 —— 如 60Si2Mn ， w(C)=% ， w(Si)=2% ， w(Mn)＜ % 工具鋼、特殊性能鋼 —— 如 9SiCr ， w(C)=% ， w(Si)、 w(Cr) 均＜ % 而 CrWMn 中， w(C)＞ % 專用鋼 —— 如， 滾 動軸承鋼 GCr15， w(C)=% ， w(Cr)=% 高級優(yōu)質(zhì)鋼 —— 如， 20Cr2Ni4A 合金結(jié)構(gòu)鋼 1． 低合金結(jié)構(gòu)鋼 2． 滲碳鋼 3． 調(diào)質(zhì)鋼 4． 彈簧鋼 5． 滾動 軸承鋼 1． 低合金結(jié)構(gòu)鋼 鋼號 舊鋼號 主 要 化 學(xué) 成 分 ， % 機械性能 C Mn Si， ? ?s ， MPa ?b ， MPa ?5 ， % Q295 09MnNb 12Mn ? ~ 295 570 23 Q345 16Mn 16MnRe ~ ~ 345 630 21~22 Q390 16MnNb 15MnTi ? ~ 390 650 19~20 Q420 14MnVTiRe 15MnVN ? ~ 420 680 18~19 Q460 14MnMoV 18MnMoNb ? ~ 460 720 17 常用低合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號、成分、性能 （厚度 (直徑 )?16mm， AKV ≥34J） 成分 —— w(C)＜ % ，主加元素 Mn，附加 V、 Ti、 Nb。 表 34 優(yōu)質(zhì)碳素鋼的化學(xué)成分和性能 鋼號 化學(xué)成分， % ?s ， MPa ≥ C Mn Si S P 08F 10 20 35 40 45 50 60 65 ? 175 205 245 315 335 355 375 400 420 (摘自 GB/T6991999) 用途 較重要的零件，如齒輪、軸、連桿、彈簧等。 鋼的氮化 工件表面滲入 N原子，以提高硬度、耐磨性，疲勞強度和耐蝕性。 感應(yīng)加熱表面淬火 交變磁場 → 感應(yīng)表面電流 → 表面加熱 特點 1) 加熱速度快，晶粒度小，硬度 ↑，脆性 ↓ 2) 表層殘余壓應(yīng)力 → 提高疲勞強度 3) 不易氧化、脫碳、變形小。 淬火應(yīng)力 ↓ ，韌性 ↑ ，保持淬火后的高硬度。 淬火溫度 1) 亞共析鋼 Ac3 + 30～ 50 ℃ 2) 過共析鋼 Ac1 + 30～ 50 ℃ ， → M + Fe3CII + A39。 ，冷至 100℃ ，冷至 60℃ M 的性能 C %↑→ M 硬度 ↑ 針狀 M 硬度高，塑韌性差。) 油冷 → T+M+A39。A 1100200300400500600700800100100 10 10 10 102 3 4 5AM sM f過冷A過冷AA → MA →下 BA → S轉(zhuǎn)變開始轉(zhuǎn)變結(jié)束A→上BA → TA →PM下 B上 BTSP 5~25HR C25~35HR C35~40HR C40~50HR C50~60HR C60~65HR C P 型組織 —— F + 層片狀 Fe3C 珠光體 P 索氏體 S 屈氏體 T 層片間距： P S T 珠光體 P ， 3800 索氏體 S 8000 屈氏體 T 8000 高溫轉(zhuǎn)變過程 —— 晶格改變和 Fe， C原子擴散。 金屬材料性能由組織決定， 而組織由化學(xué)成分和工藝過程決定。組織越細(xì)密，強度越高。 d Ld ? ?c + ?e 共晶反應(yīng)要點 Pb Sn T,?C L ? ? ? + ? L + ? L + ? 183 c e d ? 共晶轉(zhuǎn)變在恒溫下進(jìn)行。 Cu Ni Ni% T,?C 20 40 60 80 100 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1083 1455 L ? L+ ? 銅 鎳合金勻晶相圖 Cu Ni Ni% T,?C 20 40 60 80 100 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1083 1455 L ? L+ ? 純銅熔點 純鎳熔點 液相線 固相線 液相區(qū) 固相區(qū) 液固兩相區(qū) 勻晶合金的結(jié)晶過程 a b c d T,?C t L ? L ? L 勻晶轉(zhuǎn)變 L? ? ? 冷卻曲線 Cu Ni Ni% T,?C 20 40 60 80 100 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1083 1455 L ? L+ ? 勻晶合金與純金屬不同，它沒有一個恒定的熔點，而是在液、固相線劃定的溫區(qū)內(nèi)進(jìn)行結(jié)晶。 ? 2．組元 ? 組成合金的最基本的、獨立的物質(zhì)稱為組元。 鍛造曲軸 切削加工曲軸 ２．冷加工對組織和性能的影響 冷加工 —— 在 TR 以下溫度進(jìn)行的變形加工， 如低碳鋼的冷拔、冷沖 。 回復(fù)溫度 =（ ~ ） T0 2. 再結(jié)晶 塑性變形后的金屬在較高溫度加熱時，發(fā)生 再結(jié)晶 過程（ 再結(jié)晶退火 ）： 通過重新形核、長大，生成新的等軸晶粒，晶格類型不變。 二、多晶體的塑性變形 ?多晶體的塑性變形主要受晶粒的位向及晶界對位錯運動的阻礙。本次課內(nèi)容 ?單晶體的塑性變形 ?多晶體的塑性變形 一、單晶體的塑性變形 晶體在外力作用下任何晶面的分力： ??晶面 正應(yīng)力：使晶格發(fā)生彈性變形或斷裂； 切應(yīng)力：使晶格發(fā)生彈性歪扭或塑性變形。 ?多晶體變形的特點： （ 1）變形抗力高； （ 2）變形和應(yīng)力不均勻性； （ 3）晶界和晶粒間位向差共同作用。 加工硬化消除 —— 強度、硬度大大 ↓ ，塑性、韌性大大 ↑ 。 冷加工時，無 再結(jié)晶過程，與前述塑性變形對組織和性能的影響相同， 如產(chǎn)生加工硬化等。組元可以是元素，也可以是穩(wěn)定的化合物，如Fe3C，在鐵、碳合金中它也可以作為組元 ? 3．相 ? 合金中具有同一聚集狀態(tài)、同一晶體結(jié)構(gòu)、成分基本相同并有明確界面與其它部分分開的均勻組成部分。 杠桿定律 Cu Ni Ni% T,?C 20 40 60 80 100 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1083 1455 L ? L+ ? 1 2 a c b a1 b1 c1 T1 T2 1. 在兩相區(qū)內(nèi)，對應(yīng)每一確定的溫度，兩相的成分是確定的。 ? 轉(zhuǎn)變結(jié)果是從一種液相中結(jié)晶出兩個不同的固相。 2. 合金的工藝性能與相圖的關(guān)系 ● 鑄造性能 液固相線距離愈小，結(jié)晶溫度范圍愈?。ㄈ缃咏簿С煞值暮辖穑瑒t流動性好，不易形成分散縮孔。 過共析鋼 x400 第四章 金屬熱處理及材料改性 熱處理 的概念 把固態(tài)金屬材料在一定介質(zhì)中的加熱、保溫和冷卻， 以改變其組織和性能的一種工藝。 中溫轉(zhuǎn)變（ 550℃ ~ MS） —— C原子擴散， Fe原子不擴散 過冷 A → 貝氏體 B（碳化物 + 含過飽和 C的 F ） 上 B， 550 ~ 350℃ 產(chǎn)物 —— 羽毛狀，小片狀 Fe3C分布在 F間。 (Vk39。 板條 M 強度高，塑韌性較好。 ，硬度大。 用于高 C工具鋼等。 4) 加熱溫度和淬硬層厚度容易控制。 氮化溫度低 (500～ 600℃ )，時間長（ 20～ 50h），滲層薄。 汽車曲軸 熱處理 ： 滲碳、淬火、回火等。 性能 —— 強度、韌性高，焊接、冷成形性能好。 性能 —— 綜合機械性能高 調(diào)質(zhì)鋼 的牌號（摘自 GB/T3077－ 1999） 淬 透 性 鋼號 主 要 成 分 , % 淬火 ℃ 回火 ℃ C Mn Si Cr 低 45 ~ ~ ~ 830~ 840水 580~ 640空 40Cr ~ ~ Cr ~ 850油 500 水，油 中 高 35CrMo ~ ~ Cr ~ 850油 550 水，油 38CrMoAlA ~ Al ~ Cr ~ 940 水，油 640 水，油 40CrMnMo ~ ~ Cr ~ 850油 600 水，油 機械性能 ? ?b MPa ?s MPa aKU2 J ?600 ?355 39 40MnB ~ ~ ~ 850油 500 水，油 980 785 47 980 785 47 980 835 63 980 835 71 980 785 63 熱處理 組織 —— 表層 ：回火 S 應(yīng)用 40Cr，一般尺寸重要零件，如齒輪、主軸。 性能 —— 高接觸疲勞強度、高硬度和耐磨性，韌性、淬透性好。 鋼號 主要化學(xué)成分， w / % 熱處理及性能 C Mn Si Cr 淬火 ℃ 回火 ℃ 回火后 HRC 9SiCr ~ ~ ~ ~ 860~ 880油 180~ 200 60~62 CrWMn ~ ~ ~ ~ 820~ 840油 140~ 160 62~65 （摘自 GB/T1299－ 2023） 熱處理 —— 球化退火 （ + 機加工） + 淬火 + 低溫回火 最終組織 —— 回火 M + 合金碳化物 + 少量 A 39。 最終組織 （右圖）：回火 M + 粒狀碳化物 + 少量 A 39。 最終熱處理 —— 淬火 + 高溫回火 最終組織 —— 回火 T 或 回火 S 3．量 具用鋼 —— 卡尺、千分尺、塞規(guī)等 性能 —— 高的硬度和耐磨性、良好的尺寸穩(wěn)定性。