第六章 金属塑性成形

发布日期:[08-12-03 13:55:45] 浏览人次:[]

第六章 金属塑性成形

概述

一、金属塑性成形的实质及方式

1、概念

在外力作用下使金属产生塑性变形,从而获得具有一定形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。

各类钢和大多数有色金属及其合金都具有一定塑性,可以在热态或冷态下进行塑性成形。

2、主要方式

轧制、挤压、拉拔、锻造、冲压

(1)轧制

使金属坯料通过两个旋转轧辊之间的间隙而产生塑性变形,生产各种型材、管材、板材等

(2)挤压

使金属坯料从挤压模孔挤出而成型位各种型材、管材、 零件等

挤压的方法有:

a)正挤压

b)反挤压

c)复合挤压

d)径向挤压

(3)锻造

将金属坯料置于上下砧或锻模内,用冲击力或压力使金属成型为各种型材和锻件等

锻造的种类有:

a)自由锻

b)模锻

c)胎模锻

(4)冲压

利用冲模将金属板料切离或变形为各种冲压件

锻造及冲压示意图

(5)拉拔

将金属坯料从拉模的模孔中拉出而成型为各种线材、薄壁管材、特殊截面型材等

二、金属压力的特点及应用

1、特点

与铸造相比

(1)优点

a)力学性能高

内部缺陷被压合

晶粒显著细化

b)生产率高

(2)缺点

a)形状不能太复杂

b)坯料塑性要好

2、应用

汽车、拖拉机、宇航、军工、电器、桥梁、建筑等

金属的塑性变形

一、金属塑性成型的实质

塑性:金属在外力作用下,产生永久变形而不破坏的能力。

金属变形过程:

a)金属材料在外力作用下发生弹性变形

b)当外力超过一定值后产生塑性变形

c)外力继续加大,发生断裂

金属塑性变形的实质:

a)晶粒内部滑移和孪生

b)晶间滑移和晶粒转动

1、单晶体的塑性变形

(1)单晶体滑移

晶体的一部分相对另一部分沿一定晶面(滑移面)和这个晶面上的一定晶向(滑移方向)产生相对移动的现象。

a)坯料在拉伸时受力分析:

正应力——晶粒弹性伸长——拉断

切应力——晶粒扭曲——滑移

b)一般规律:

滑移面:原子排列最紧密的面

滑移方向:原子排列最紧密的方向

理论上,整体刚性滑移——滑移困难

实际上,位错移动——滑移容易

(2)孪生

晶体在外体作用下,一部分沿着一定晶面(孪生面)产生一定角度的切变。

当滑移困难时(位错塞积),出现孪生变形

塑性变形过程:滑移 ——孪生——滑移——孪生…….

二、多晶体的塑性变形

工业中实际使用的金属大多是多晶体。

1、多晶体的特征:

a)晶体形状和大小不等

b)相邻晶粒的位向不同

c)多晶体内存在大量晶界

2、实际塑性变形:

a)各个晶粒内部滑移和孪生的总和,构成整体塑性变形。

b)各个晶粒间的变形,是产生内应力和开裂的原因。

三、塑性变形后金属的组织和性能

1、加工硬化

金属经过塑性变形后,强度和硬度上升,而塑性和韧性下降的现象

a)晶格扭曲

b)晶粒破碎

2、回复

随着温度的上升,原子热运动加剧,晶格扭曲被消除,内应力明显下降的现象。

a)晶格扭曲消除

b)内应力明显下降

回复只能部分消除加工硬化

3、再结晶

温度上升到金属熔化温度的0.4-0.5倍时,开始以某些碎晶或杂质为核心生长成新的晶粒,加工硬化完全消除。

(1)再结晶过程

a)原子热振动加剧

b)以某些质点为核心重结晶

c)加工硬化全部消除

(2)再结晶温度,是金属经大量塑性变形后开始再结晶的最低温度。

T再=(0.4-0.5)T熔

(3)影响再结晶后晶粒大小的因素:

a)变形程度

很小时不发生再结晶

2-8%晶粒特别粗大——临界变形程度

大于临界变形程度,随

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