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金属材料的塑性成形

第3章金属材料的塑性成形

概述

3.1金属塑性成形基础

3.2 常用的塑性成形方法

3.3 少、无切削的塑性成形方法3.4 常用的塑性成形金属材料

概述

金属塑性成形是利用金属材料所具有的塑性,

在外力作用下通过塑性变形,获得具有一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法。由于外力多数情况下是以压力的形式出现的,因此也称为金属压力加工。

塑性成形的产品主要有原材料、毛坯和零件三大类。

金属塑性成形的基本生产方式有:轧制、拉拔、挤压、自由锻、模锻、板料冲压等。

塑性成形的特点及应用:

(1)消除缺陷,改善组织,提高力学性能。

(2)材料的利用率高。

(3)较高的生产率。如利用多工位冷镦工艺加工内角螺钉,比用棒料切削加工工效提高约400倍。

(4)零件精度较高。应用先进的技术和设备,可实现少切削或无切削加工。如精密锻造的伞齿轮可不经切削加工直接使用。

但该方法不能加工脆性材料和形状特别复杂或体积特别大的零件或毛坯。

塑性成形加工在机械制造、军工、航空、轻工、家用电器等行业得到了广泛应用。例如,飞机上的塑性成形零件约占85%;汽车、拖拉机上的锻件占60%~80%。

3.1 金属塑性成形基础

3.1.1 单晶体和多晶体的塑性变形3.1.2 金属的塑性变形

3.1.3 塑性成形金属在加热时组织和

性能的变化

3.1.4 金属的塑性成形工艺基础

3.1.1单晶体和多晶体的塑性变形1.单晶体的塑性

变形

金属塑性变形最常

见的方式是滑移。

滑移是晶体在

切应力的作用下,

一部分沿一定的晶

面(亦称滑移面)

和晶向(也称滑移

方向)相对于另一

部分产生滑动。

晶体滑移变形示意图

滑移的实质:是通过晶体中的位错线沿滑移面的移动来实现的。

位错运动引起的滑移变形原理图

2.多晶体的塑性变形

多晶体的塑性变形是以单晶体的塑性变形为基础的,但多晶体中的晶粒取向不同、晶界的存在,对塑性变形的阻力增加。晶粒之间也要相互滑动和转动。

3.1.2 金属的塑性变形

1.形变强化(亦称加工硬化)

金属塑性变形时产生的强度和硬度增加,塑性和韧性下降的现象,称形变强化(亦称加工硬化)。

图3.1.1 纯铜冷轧变形度对力学性能的影响

2.

塑性变形后金属的组织结构变化

图3.1.3 亚组织细化

晶粒沿变形方向伸长、性能趋于各向异性;形变强化、亚组织细化。

图3.1.2变形前后晶粒形状变化示意

3.塑性变形产生的残余内应力

残余内应力是指外力去除后,残留于金属内部且平衡于金属内部的应力。

它主要是金属在外力作用下,内部变形不均匀造成的,可分为三类。

第一类残余内应力由于金属一部分和另一部分变形不均匀而平衡于它们之间的宏观残余内应力。如拉丝时表面和心部。当宏观残余应力与工作应力方向一致时会降低材料强度。

第二类残余内应力相邻晶粒变形不均匀或晶内不同部位变形不均匀造成的微观残余内应力。

第三类残余内应力由于位错等缺陷的增加所造成的晶格畸变应力。

这三类应力中,第三类占90%以上。

3.1.3 塑性成形金属在加热时组织和性能

的变化

1.加热时组织和性能变化

要消除形变强化、消除残余应力,必须对塑性变形金属加热,因为在室温下,原子活动能量小,不可能自行恢复到未变形前的稳定状态。加热后,原子活动能力增加,就能消除晶格畸变和降低残余应力。随着加热温度的升高,塑性变形金属组织和性能变化可分为回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。

(1)回复(2)再结晶

再结晶

温度可用经

验关系式表

示如下:

T 再(k)=

0.4T

(k)

式中T

再为最

低的再结晶温度;

T 熔为金属熔

点的温度。变形金属加热时组织和性能的变化

再结晶只是改变了晶粒的形状,消除了因变形而产生的某些晶体缺陷,再结晶没有改变晶格的类型,再结晶不是相变过程。

为了消除形变强化所进行的热处理称为再结晶退火。再结晶退火的温度应比最低再结晶温度高150~250℃。

(3)晶粒长大

温度继续升高,

或延长保温时间,则

再结晶后的晶粒又会

长大而形成粗大晶粒,

从而使金属的强度、

硬度和塑性降低。

所以要正确选择

再结晶温度和加热时

间的长短。晶粒长大动画示意

2.金属的冷成形、热成形及温成形

金属在塑性变形时根据加工温度可分为热成形、冷成形及温成形。

(1)冷成形即坯料在回复温度以下进行的塑性成形过程,变形过程中会出现形变强化(加工硬化)。

形变强化对金属冷变形加工的影响

1)金属强度提高,要求压力加工设备的功率增大。

2)金属塑性下降,使金属继续塑性变形困难,需增加中间退火工序,降低了生产率,提高了生产成本。

3)一些不能用热处理方法强化的金属材料,可应用冷形变强化来提高金属构件的承载能力。

(2)热成形

即金属在再结晶温度以上进行的塑性成形。变形过程中既有加工硬化又有再结晶,如硬化被再结晶完全消除,可获得综合力学性能良好的再结晶组织。

各国习惯上将塑性成形加工分为两大类。一类是生产原材料为主的塑性加工称为一次塑性加工,另一类是生产零件及其毛坯为主的塑性加工称为二次塑性加工。大多数情况下,二次塑性加工都是用经过一次塑性加工所提供的原材料进行再次加工。一次塑性加工如图3.1.4所示。

一次热变形时组织和性能的变化:

1)消除铸造缺陷,部分消除偏析,提高材料的

力学性能。例如,铜铸锭的密度为6.9g/cm 3,

经热轧后可提高到7.85g/cm 3。

2)细化晶粒,提高材料的力学性能。

3) 形成纤维组织(又称热加工流线)。图3.1.4钢锭在热轧过程中的组织变化及再结晶示意图

图3 .1.5

一次热变形型材示意

二次热变形时组织和性能的变化:

1) 消除缺陷,提

高材料的致密度。

2) 细化晶粒,

提高材料的力学性

能。

3) 改变流线的

方向。

纤维组织,不

能用热处理方法消

除。则在锻造时可

采用交替镦粗与拔

长来改变流线的方

向。二次热变形时组织变化示意

(3)温成形

金属在高于回复温度和低于再结晶温度范围内进行的塑性成形过程。

变形过程中有加工硬化及回复现象,但无再结晶,硬化只得到部分消除。温成形较之冷成形可降低变形力且利于提高金属塑性,较之热成形可降低能耗且减少加热缺陷,适用于强度较高、塑性较差的金属,在生产用于尺寸较大、材料强度较高的零件或半成品制造。

冷塑性变形金属在再结晶温度以下进行的塑性变形称为冷塑性变形。

热塑性变形在再结晶温度以上进行的塑性变形称为热塑性变形。

在锻压生产中,进行冷塑性变形又称冷加工,进行热塑性变形又称热加工。

3.锻造比与锻造流线

(1)锻造比锻造时变形程度的一种表示方法,通常用变形前后的截面比、长度比或高度比来表示。例如:

拔长时:y=A

0/A=L/L

镦粗时:y=A/A

=H

/H

式中y—锻造比;

A

、A—毛坯变形前、后截面积;

L

、L—毛坯变形前、后的长度;

H

、H—毛坯变形前、后的高度。

在锻造过程中,随着锻造比的增加,金属的力学性能显著提高,这是由于组织致密程度和晶粒细化程度提高所致。结构钢钢锭的锻造比一般为2~4,各类钢坯和轧材的锻造比一般为1.1~1.3。

(2)锻造流

线

锻造时,热塑

性成形时形成的纤

维组织(或称为流

线),当达到一定

的锻造比后,流线

明显改变,沿锻件

的轮廓连续分布,

使锻件的性能发生

改变,沿流线纵向

上的力学性能显著

高于流线横向,如

图3.1.6所示。

图3.1.6 金属热成形时力学性能与形变强度的关系

1-纵向性能2-横向性能

金属塑性成性原理考试资料

1、塑性:在外力的作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力称为塑性。 2、塑性成形:金属材料在一定的外力作用条件下,利用其塑性使其成形并获得一定力学性能的加工方法称为塑性成形也称塑性加工或压力加工。 3、塑性成形分为块料和板料成形,块料成型又分为一次加工和二次加工。 4、一次加工:生产原材料,加工方法包括轧制、挤压、和拉拔。 5、二次加工:生产零件或坯料,加工方法包括自由锻和模锻。 6、滑移:所谓滑移是指晶体在力的作用下,晶体的一部分沿一定的晶面和晶向,相对于晶体的另一部分发生相对移动或切变。 7、就金属的塑性变形能力来说,滑移方向的作用大于滑移面的作用。 8、滑移面对温度具有敏感性。 9、设拉力P 引起的拉伸力为σ,则在此滑移方向上的切应力分量为τ=σcos Φcos λ,令u=cos Φcos λ,若Φ=λ=45o,则u=u ax m =0.5 τ=τmax =σ/2 10、位错增值:由于晶体产生一个滑移带的位移量

需要上千个位错的移动,且当位错移至晶体表面产生一个原子间距的位移后,位错便消失,这样,为使塑性变形能不断进行,就必须有大量的位错出现,这就是在位错理论中所说的位错的增值。11、晶体中的滑移过程,实质就是位错的移动和增值过程,加工硬化的原因就是位错增值。 12、孪生:是晶体在切应力作用下,晶体的一部分沿着一定的晶面(孪生面)和一定的晶向(孪生方向)发生均匀切变。 13、晶间变形:晶间变形的主要方式是晶粒之间相互滑动和转动。…………晶间变形小,主要是因为晶间变形强度低。 14、塑性变形的特点:(1)各晶粒变形的不同时性(2)各晶粒变形的相互协调性(3)晶粒与晶粒之间和晶粒内部与晶界附近区域之间变形的不均匀性。 (屈服强度)越大,δ越大,金属A晶粒越细,σ B 的塑性也越好。 15、冷塑性变形对金属组织和性能的影响:(一)组织的变化:1、晶粒形状的变化;2、晶粒内产生亚结构;3、晶粒位向改变;4、晶粒内部出现滑移带和孪生带。(二)性能的变化:金属的力学性能

金属材料的塑性成形

第3章金属材料的塑性成形 概述 3.1金属塑性成形基础 3.2 常用的塑性成形方法 3.3 少、无切削的塑性成形方法3.4 常用的塑性成形金属材料

概述 金属塑性成形是利用金属材料所具有的塑性, 在外力作用下通过塑性变形,获得具有一定形状、尺寸和力学性能的零件或毛坯的加工方法。由于外力多数情况下是以压力的形式出现的,因此也称为金属压力加工。 塑性成形的产品主要有原材料、毛坯和零件三大类。 金属塑性成形的基本生产方式有:轧制、拉拔、挤压、自由锻、模锻、板料冲压等。

塑性成形的特点及应用: (1)消除缺陷,改善组织,提高力学性能。 (2)材料的利用率高。 (3)较高的生产率。如利用多工位冷镦工艺加工内角螺钉,比用棒料切削加工工效提高约400倍。 (4)零件精度较高。应用先进的技术和设备,可实现少切削或无切削加工。如精密锻造的伞齿轮可不经切削加工直接使用。 但该方法不能加工脆性材料和形状特别复杂或体积特别大的零件或毛坯。 塑性成形加工在机械制造、军工、航空、轻工、家用电器等行业得到了广泛应用。例如,飞机上的塑性成形零件约占85%;汽车、拖拉机上的锻件占60%~80%。

3.1 金属塑性成形基础 3.1.1 单晶体和多晶体的塑性变形3.1.2 金属的塑性变形 3.1.3 塑性成形金属在加热时组织和 性能的变化 3.1.4 金属的塑性成形工艺基础

3.1.1单晶体和多晶体的塑性变形1.单晶体的塑性 变形 金属塑性变形最常 见的方式是滑移。 滑移是晶体在 切应力的作用下, 一部分沿一定的晶 面(亦称滑移面) 和晶向(也称滑移 方向)相对于另一 部分产生滑动。 晶体滑移变形示意图

金属材料的塑性

塑性是指金属材料在载荷外力的作用下,产生永久变形(塑性变形)而不被破坏的能力。金属材料在受到拉伸时,长度和横截面积都要发生变化,因此,金属的塑性可以用长度的伸长(延伸率)和断面的收缩(断面收缩率)两个指标来衡量。 金属材料的延伸率和断面收缩率愈大,表示该材料的塑性愈好,即材料能承受较大的塑性变形而不破坏。一般把延伸率大于百分之五的金属材料称为塑性材料(如低碳钢等),而把延伸率小于百分之五的金属材料称为脆性材料(如灰口铸铁等)。塑性好的材料,它能在较大的宏观范围内产生塑性变形,并在塑性变形的同时使金属材料因塑性变形而强化,从而提高材料的强度,保证了零件的安全使用。此外,塑性好的材料可以顺利地进行某些成型工艺加工,如冲压、冷弯、冷拔、校直等。因此,选择金属材料作机械零件时,必须满足一定的塑性指标。字串2 编辑本段 金属材料的硬度 硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高,耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。 1.布氏硬度(HB) 以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值(HB),单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。 2.洛氏硬度(HR) 当HB>450或者试样过小时,不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球,在一定载荷下压入被测材料表面,由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同,分三种不同的甓壤幢硎荆?HRA:是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。 HRB:是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球,求得的硬度,用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。 HRC:是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。 3 维氏硬度(HV) 以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面,用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值,即为维氏硬度值(HV)。

金属塑性成型原理

第一章 1.什么是金属的塑性?什么是塑性成形?塑性成形有何特点? 塑性----在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力; 塑性变形----当作用在物体上的外力取消后,物体的变形不能完全恢复而产生的残余变形;塑性成形----金属材料在一定的外力作用下,利用其塑性而使其成型并获得一定力学性能 的加工方法,也称塑性加工或压力加工; 塑性成形的特点:①组织、性能好②材料利用率高③尺寸精度高④生产效率高 2.试述塑性成形的一般分类。 Ⅰ.按成型特点可分为块料成形(也称体积成形)和板料成型两大类 1)块料成型是在塑性成形过程中靠体积转移和分配来实现的。可分为一次成型和二次加工。一次加工: ①轧制----是将金属坯料通过两个旋转轧辊间的特定空间使其产生塑性变形,以获得一定截面形状材料的塑性成形方法。分纵轧、横轧、斜轧;用于生产型材、板材和管材。 ②挤压----是在大截面坯料的后端施加一定的压力,将金属坯料通过一定形状和尺寸的模孔使其产生塑性变形,以获得符合模孔截面形状的小截面坯料或零件的塑性成形方法。分正挤压、反挤压和复合挤压;适于(低塑性的)型材、管材和零件。 ③拉拔----是在金属坯料的前端施加一定的拉力,将金属坯料通过一定形状、尺寸的模孔使其产生塑性变形,以获得与模孔形状、尺寸相同的小截面坯料的塑性成形方法。生产棒材、管材和线材。 二次加工: ①自由锻----是在锻锤或水压机上,利用简单的工具将金属锭料或坯料锻成所需的形 状和尺寸的加工方法。精度低,生产率不高,用于单件小批量或大锻件。 ②模锻----是将金属坯料放在与成平形状、尺寸相同的模腔中使其产生塑性变形,从 而获得与模腔形状、尺寸相同的坯料或零件的加工方法。分开式模锻和闭式模锻。 2)板料成型一般称为冲压。分为分离工序和成形工序。 分离工序:用于使冲压件与板料沿一定的轮廓线相互分离,如冲裁、剪切等工序; 成型工序:用来使坯料在不破坏的条件下发生塑性变形,成为具有要求形状和尺寸的零件,如弯曲、拉深等工序。 Ⅱ.按成型时工件的温度可分为热成形、冷成形和温成形。 第二章 3.试分析多晶体塑性变形的特点。 1)各晶粒变形的不同时性。不同时性是由多晶体的各个晶粒位向不同引起的。 2)各晶粒变形的相互协调性。晶粒之间的连续性决定,还要求每个晶粒进行多系滑移;每个晶粒至少要求有5个独立的滑移系启动才能保证。 3)晶粒与晶粒之间和晶粒部与晶界附近区域之间的变形的不均匀性。 Add: 4)滑移的传递,必须激发相邻晶粒的位错源。 5)多晶体的变形抗力比单晶体大,变形更不均匀。 6)塑性变形时,导致一些物理,化学性能的变化。 7)时间性。hcp系的多晶体金属与单晶体比较,前者具有明显的晶界阻滞效应和极高的加工硬化率,而在立方晶系金属中,多晶和单晶试样的应力—应变曲线就没有那么大的差别。 4.试分析晶粒大小对金属塑性和变形抗力的影响。

金属材料弹塑性参数测定(E、U、G等)

实验名称:金属材料弹塑性参数测定(E、U、G等) 传感器是一种测量装置,用来把有关的物理量转变成具有确定对应关系的电量输出,以满足对于信息的记录、显示、传输、存储、处理以及控制的要求。传感器是实现自动测量与控制的第一个环节,在生产实践和科学研究的各个领域中发挥着十分重要的作用。本实验要进行分析、设计、制作电阻应变式传感器,并利用电桥作为基本的测量电路,利用静态电阻应变仪作为放大与输出仪器。标定制作好的电阻应变式传感器。 一、实验目的 1.学习并掌握电阻应变式传感器的结构、原理和设计方法。 2.理解并掌握电阻应变式传感器的标定方法,建立标定的概念,学会相关仪器的使用方法。 3.复习掌握电阻应变片的筛选、粘贴、焊接、检验等操作方法。 4.测定材料的弹性模量E和泊松比u 二、实验设备与仪器等 1.静态电阻应变仪。 2.标定器、计算器、数字式万用表、游标卡尺、电烙铁、剥线钳等。 3.弹性元件等传感器母体。 4.电阻应变片、接线端子、导线、502胶、丙酮、焊锡、砂纸等。 5. 金属筒(R=48mm,r=40mm) 三.原理与方法 电阻应变测量法是实验应力分析中应用最广的一种方法。电阻应变测量方法测出的是构件上某一点处的应变,还需通过换算才能得到应力。根据不同的应力状态确定应变片贴片方位,有不同的换算公式。 测量电桥的基本特性和温度补偿 构件表面的应变测量主要是使用应变电测法,即将电阻应变片粘贴在构件表面,由电阻应变片将构件应变转换成电阻应变片的电阻变化,而应变片所产生的电阻变化是很微小的,通常用惠斯顿电桥方法来测量,惠斯顿电桥是由应变片作为桥臂而组成的桥路,作用是将应变片的电阻变化转化为电压或电流信号,从而得到构件表面的应变。在测量时,将应变片粘贴在各种弹性元件上,组成电桥,并利用电桥的特性提高读数应变的数值,或从复杂的受力构件中测出某一内力分量(如轴力、弯矩等)。利用电桥的基本特性正确地组成测量电桥。 测量电桥的基本特性 A B C D R1R 2 R4R3 U BD U

浅谈金属材料的塑性

浅谈金属材料的塑性 什么是金属材料的塑性? 塑性是材料在某种给定载荷下产生永久变形而不破坏的能力。对大多数的工程材料,当其应力低于弹性极限时, 产生的变形在外力去除后全部消除,材料恢复原状。这种情况下,应力的应变关系是线性的,表现为弹性行为。而应力超过弹性极限后,发生的变形包括弹性变形和塑性变形两部分,塑性变形不可逆。 而金属材料的塑性是指金属在载荷外力的作用下,产生塑性变形而不被破坏的能力。金属材料在受到拉伸时,长度和横截面积都要发生变化,因此,金属的塑性可以用延伸率(δ)和断面收缩率(ψ)两个指标来衡量。延伸率计算公式为δ=[(L1-L0)/L0]x100%;断面收缩率计算公式为ψ=[(F0-F1)/F0]x100%。金属材料在锻压、轧制、拔制等加工过程中,产生的弹性变形比塑性变形要小得多,通常忽略不计。这类利用塑性变形而使材料成形的加工方法,统称为塑性加工。金属材料的塑性有什么用? 在前面两个公式中不难看出δ与ψ值越大,金属材料的延伸率和断面收缩率愈大,则该材料的塑性愈好,即材料能承受较大的塑性变形而不破坏。一般把延伸率大于百分之五的金属材料称为塑性材料(如低碳钢等),而把延伸率小于百分之五的金属材料称为脆性材料(如灰口铸铁等)。同时起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定了金属材料硬度值,塑性变形抗力越高,材料的强度越高,硬度值也就越高。塑性好的材料,它能在较大的宏观范围内产生塑性变形,并在塑性变形的同时使金属材料因塑性变形而强化,从而提高材料的强度,保证了零件的安全使用。此外,塑性好的材料可以顺利地进行某些成型工艺加工,如冲压、冷弯、冷拔、校直等。因此,选择金属材料作机械零件时,必须满足一定的塑性指标。

金属塑性

1、什么是金属塑性?什么是塑性成型?塑性成型有何特点? 塑性:在外力作用下使金属材料发生塑性变形而不破坏其完整性的能力称为塑性。利用金属在一定的外力作用下产生塑性变形,并获得具有一定形状、尺寸和机械性能的材料、毛坯或零件的加工方法,称为金属的塑性成形(也称压力加工)。塑性成型特点:1组织、性能好2材料利用率高3尺寸精度高4生产率高,易实现连续化、自动化、高速、大批量生产 不足:设备较庞大,相对能耗较高,成本较高2试述塑性成型的一般分类? 一、板料成型:1、一次加工:1)轧制2)挤压3)拉拔2、二次加工:1)自由锻2)模锻二、块料成型:1、分离工序:1)冲裁2)落料2、成型工序:1)弯曲2)拉深三、按温度分:热成型、冷成型、温成型3、试简述滑移和孪生两种变形机理的主要区别?滑移与孪生的比较相同点:通过位错运动实现;两者都不改变晶体结构类型区别:1)晶体中的位向滑移:晶体中已滑移部分与未滑移部分的位向相同孪生:已孪生部分(孪晶)和未孪生部分(基体)的位向不同,两部分之间具有特定的位向关系(镜面对称)2)变形机制:滑移是全位错运动的结果;孪生是部分位错3)对塑性变形的贡献:总变形量大;孪生(小)4)变形应力:近似临界分切应力;高于临界分切应力5)变形条件:一般情况下,先发生滑移变形;滑移变形难以进行时,或晶体对称度很低、变形温度较低、加载速率较高,发生孪生变形4、试分析多晶体塑性变形的特点?(1)各晶粒变形的不同时性首先在位向有利、滑移系上切应力分量已优先达到临界值的晶粒内发生2)各晶粒变形的相互协调性晶粒的变形需要相互协调配合,才能保持晶粒之间的连续性,即变形不是孤立和任意的。(3)变形的不均匀性软位向的晶粒先变形,硬位向的晶粒后变形,其结果必然是各晶粒变形量的差异,这是由多晶体的结构特点所决定的。5、什么是加工硬化?加工硬化产生的原因?加工硬化对塑性加工有何利弊?1)加工硬化:塑性变形时,随着内部组织结构变化,金属金属强度、硬度增加,而塑性、韧性降低的现象。2)加工硬化是位错与交互作用有关,随着塑性变形的进行,位错密度不断增加,位错反应和相互交割加剧,结果产生固定割阶、位错纠缠等障碍。以致形成细胞亚状结构,是位错难以越过这些障碍而被限制在一定的范围内运动。金属要继续变形,就要不断外力,才能克服强大的交互作用。3)有利的方面:1、是金属强化的重要途径2、对不能用热处理方法强化的材料,借助冷塑性变形来提高其力学性能。3、对改善板料成型性能有积极的意义。不利的一面:金属塑性下降、变形抗力升高、继续变形越来越困难;对高硬化速率的多道次成形,需增加中间退火来消除加工硬化,降低了生产效率、提高成本6、什么是动态再结晶?影响动态再结晶的因素有哪些?1)动态在结晶:是在热塑性变形过程发生的再结晶。2)影响因素:位错能的高低,晶界迁移的难易程度、应变速率、变形温度等有关。7、什么是动态回复?为什么说动态回复是热塑变形的主要软化机制?动态回复:在热塑性变形过程中发生的回复。原因: 层错能高,变形时扩展位错的宽度窄、集束容易,位错的交滑移和攀移容易进行,位错容易在滑移面间转移,而使异号位错互相抵消,结果使位错密度下降,畸变能降低,不足以达到动态再结晶所需的能量水平8、与常规塑性变形相比,超塑性变形具有哪些主要特征?1、大伸长率,高达百分之几千2、无缩颈,拉伸时变现均匀的截面缩小,断面收缩率甚至可接近100%3、低流动应力,仅(几个—几十个)N/mm,对应变速率非常敏感4、具有极好的流动性和充填性,加工复杂精确的零件。9、什么是细晶超塑性?什么是相变超塑性?细晶超塑性:一定恒温,应变速率和晶粒度都满足要求,呈现的超塑性相变超塑性:要求具有相变或同素异构转变,一定的外力下,金属或合金在相变温度附近反复加热和冷却,经过一定的循环次数后,获得很大的伸长率。10、超塑性变形的力学方程中的m的物理意义是什么?m值指的是应变速率敏感指数:反应材料抗局部收缩或产生均匀拉深变形的能力。 11、什么是塑性?什么是塑性指标?为什么说塑性指标只具有相对意义?1)塑性:是金属在外力作用下产生永久变形而不破坏其完整性的能力。2)塑性指标:金属在破坏前产生的

金属材料的塑性成形

第一章金属材料的塑性成形 1.1 概述 金属材料的塑性成形又称金属压力加工,它是指在外力作用下,使金属材料产生预期的塑性变形,以获得所需形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。 金属材料固态成形的基本条件:一是成形的金属必须具备可塑性;二是外力的作用。 一、金属塑性成形的方法: (1)轧制将金属材料通过轧机上两上相对回转轧辊之间的空隙,进行压延变形成为型材的加工方法。如图所示:压机开坯、轧板、轧圆钢等。 图1.1 轧制 (2)挤压将金属置于一封闭的挤压模内,用强大的挤压力将金属从模孔中挤出成形的方法。 图1.2 挤压 (3)拉拔将金属坯料拉过拉拔模模孔,而使金属拔长、其断面与模孔相同的加工方法。 图1.3 拉拔 (4)自由锻造将加热后的金属坯料置于上下砧铁之间受冲击力或压力而变形的加工方法。 图1.4 自由锻造

(5)模型锻造(模锻)将加热后的金属坯料置于具有一定形状的锻造模具模膛内,金属毛坯受冲击力或压力的作用而变形的加工方法。 图1.5 模锻 (6)板料冲压金属板料在冲压模之间受压产生分离或变形而形成产品的加工方法。 图1.6 板料冲压 按金属固态成形时的温度,其成形过程分为两大类: (1)冷变形过程金属在塑性变形时的温度低于该金属的再结晶温度。 冷变形的特征——金属变形后产生加工硬化。 (2)热变形过程金属在塑性变形时的温度高于该金属的再结晶温度。 热变形的特征——金属变形后会再结晶,塑性好,消除内部缺陷,产生纤维组织。 金属塑性加工的特点: (1)材料利用率高 (2)生产效率高 (3)产品质量高,性能好,缺陷少。 (4)加工精度和成形极限有限。 (5)模具、设备费用高。 利用金属固态塑性成形过程可获得强度高、性能好的产品,生产率高、材料消耗少。但该方法投资大,能耗大,成形件的形状和大小受到一定限制。 二、金属塑性成形过程的理论基础 1、金属塑性变形的能力 金属塑性变形的实质——金属塑性变形是金属晶体每个晶粒内部的变形(晶内变形)和晶粒间的相对移动、晶粒的转动(晶界变形)的综合结果。 金属塑性变形的能力又称为金属的可锻性,它指金属材料在塑性成形加工时获得毛坯或零件的难易程度。 可锻性用金属的塑性指标(延伸系数δ和断面减缩率Ψ)和变形抗力来综合衡量。 影响金属塑性的因素: (1)金属本身的性质——纯金属塑性优于合金;铁、铝、铜、镍、金、银塑性好;金属内部为单相组织塑性好;晶粒均匀细小塑性好。 (2)变形的加工条件 1)变形温度↑,塑性↑; 2)变形速度的影响; 3)压状态为三向压应力时塑性最好。

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