文档介绍：金属工艺学
于美杰
山大材料学院
第二章金属的塑性成形
第一节塑性变形理论
第二节锻造技术
第三节板料冲压技术
塑性变形的微观机制
塑性变形对力学性能的影响
影响金属可锻性的因素
了解几种常用的锻造技术和板料冲压技术的工艺特点
基本要求
第一节塑性变形理论
第三章金属的塑性成形
Theory of
Plastic Deformation
塑性成形
在外力作用下利用金属材料的塑性,使其成形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
分类
静压力
动压力
轧制
挤压
拉拔
自由锻
模锻
冲压
热成形、冷成形
第一节塑性变形理论
第三章金属的塑性成形
Theory of
Plastic Deformation
塑性成形(压力加工)的特点
优点
结构致密,组织细化,力学性能提高;
少无切削加工,材料利用率高;
生产效率高;
缺点
一般工艺表面质量差(氧化);
不能形成形状复杂件(相对铸造);
设备庞大、价格昂贵;
劳动条件差(强度高、噪音大);
第一节塑性变形理论
第三章金属的塑性成形
Theory of
Plastic Deformation
塑性变形的微观机制
什么是塑性?-在外力作用下发生永久变形而不破坏的能力。
金属内原子排列并不十分归整,
存在大量位错
塑性变形的实质
晶内:滑移
晶间:滑动+转动
滑移:在外力作用下,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移动或切变。
残余变形
塑性变形
位错运动引起滑移
第一节塑性变形理论
第三章金属的塑性成形
Theory of
Plastic Deformation
多晶体变形以晶内滑移为主,晶间转动为辅
(原因:晶界有阻碍变形的作用,或者晶界强度高于晶内,晶界变形更难)
晶粒越细、越多,晶界越多,对材料起到强化作用。
晶粒间的
滑动和
转动
第一节塑性变形理论
第三章金属的塑性成形
Theory of
Plastic Deformation
细晶强化
原因
晶界面积越多,位错障碍越多,金属塑性变形的抗力越大,强度、硬度越高。
晶粒越细,单位体积内同时参与变形的晶粒数目越多,塑性变形可分散在更多的晶粒内进行,变形均匀,减少了应力集中,使塑性指标提高;
晶粒越细小,晶界面积越多,对裂纹扩展的阻碍作用越大,金属在断裂前消耗的功越大,使韧性指标提高;
回顾:
固溶强化
第一节塑性变形理论
第三章金属的塑性成形
Theory of
Plastic Deformation
塑性变形对金属组织和性能的影响
(1)对性能的影响
形变强化现象:金属塑性变形时,随塑性变形量的增加,强度和硬度增加,而塑性和韧性下降的现象,也称“加工硬化”。--强化金属的重要手段之一
原因:随变形量增加, 位错密度增加,使变形抗力增加。
形变强化的结果:
①强硬度提高;
②使进一步塑性变形困难。
第一节塑性变形理论
第三章金属的塑性成形
Theory of
Plastic Deformation
(2)对组织的影响:
晶粒被拉长或压扁;
晶粒破碎产生碎晶。
当变形量很大时,晶界上的杂质随晶粒一起沿变形方向被拉长后呈流线状分布,这种流线分布形态的微观结构称为纤维组织;
力学性能呈现各向异性
平行纤维方向:抗拉强度高、剪切强度低
垂直纤维方向:剪切强度高、抗拉强度低
纤维组织不易消除,只能合理应用
拉应力∥纤维组织
剪切应力⊥纤维组织
第一节塑性变形理论
第三章金属的塑性成形
Theory of
Plastic Deformation
(3)回复和再结晶
金属经变形后, 组织处于不稳定状态, 有自发恢复到稳定状态的倾向。但在常温下,原子扩散能力小, 不稳定状态可长时间维持。加热可使原子扩散能力增加,金属将依次发生回复、再结晶和晶粒长大。
回复:塑性变形时出现的碎晶和晶格畸变具有不稳定性,加热后原子热运动加剧,晶格畸变消除,内应力明显减小的现象。 T回=(~)T熔 
再结晶:,开始以某些碎晶或杂质为核心生成新的等轴晶粒,原来已变形的晶粒消失,使金属的强度、硬度降低,塑性和韧性增加,形变强化现象完全消除的现象。T再=