武汉理工大学,金属工艺学第9章 金属压力加工基础

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1、第三篇第三篇 金属压力加工金属压力加工 本篇主要内容本篇主要内容 9 金属压力加工基础金属压力加工基础1 10 常用的锻造方法常用的锻造方法2 11 板料冲压板料冲压3 12 特种压力加工方法简介特种压力加工方法简介4本篇重点本篇重点1 1、了解金属塑性成型的理了解金属塑性成型的理论基础；论基础；2 2、掌握掌握金属的塑性成型方金属的塑性成型方法及工艺；法及工艺；3 3、掌握掌握薄板冲压成形工艺，包薄板冲压成形工艺，包括各种成形模具结构、基本工括各种成形模具结构、基本工序和典形零件的工艺制定。序和典形零件的工艺制定。概概 述述 金属压力加工金属压力加工是指固态金属固态金属在外力作用下产生塑性变

2、形塑性变形，获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，又称金属塑性加工金属塑性加工。金属压力加工的基本方法金属压力加工的基本方法锻造锻造轧制轧制挤压挤压板料冲压板料冲压第九章第九章 金属压力加工基础金属压力加工基础 9.1 金属塑性变形的实质金属塑性变形的实质1 9.2 塑性变形对金属组织和性能的影响塑性变形对金属组织和性能的影响2 9.3 金属的可锻性金属的可锻性3本章主要内容本章主要内容3 3、金属可锻性及其影响因素。、金属可锻性及其影响因素。本章重点本章重点1 1、金属塑性变形的实质；金属塑性变形的实质；2 2、纤维组织的形成及利用；、纤维组织的形成及利用； 9.1

3、 9.1 金属塑性变形的实质金属塑性变形的实质一、一、 金属的变形金属的变形金属材料的塑性通常用伸长率（）和断面收缩率（）来表示。 良好的塑性是金属材料进行压力加工的前提条件。良好的塑性是金属材料进行压力加工的前提条件。 金属在外力作用下 内部产生应力应力 使原子离开原来的平衡位置 改变了原子间距离 变形+原子位能的提高 当外力撤消后金属完全恢复原状（弹性变形弹性变形） 当应力超过金属的屈服点 当外力撤消后不能完全恢复，产生部分永久变形（塑性变形塑性变形） 二、二、 金属塑性变形的实质金属塑性变形的实质金属塑性变形的实质是晶体内部产生滑移晶体内部产生滑移的结果。 1 1、单晶体塑性变形单晶体塑

4、性变形 (a)(a)未变形未变形 （b b）弹性变形）弹性变形 （c c）弹塑性变形）弹塑性变形 （d d）塑性变形）塑性变形单晶体滑移变形示意图单晶体滑移变形示意图 以上滑移运动相当于滑移面上、下两部分晶体彼此以刚性整刚性整体体作相对运动。 近代物理学证明，实际晶体内部存在大量缺陷，其中以位错位错对金属塑性变形的影响最为明显。 （a a）未变形）未变形 （b b）位错变形）位错变形 （c c）塑性变形）塑性变形位错运动引起塑性变形示意图位错运动引起塑性变形示意图 2.2.多晶体塑性变形多晶体塑性变形多晶体塑性变形示意图多晶体塑性变形示意图 通常使用的金属材料大多数是多晶体多晶体，其塑性变形可

5、以看成是由组成多晶体的许多单个晶粒产生变形（晶内变形晶内变形）的综合效果。 同时，晶粒之间也有滑动和转动（晶间变形晶间变形）。 金属内部有应力就会发生弹性变形，当应力增大到一定程度金属内部有应力就会发生弹性变形，当应力增大到一定程度后使金属产生塑性变形。后使金属产生塑性变形。 一般来说，同一成分的金属，晶粒越细，其强度、硬度越高，一般来说，同一成分的金属，晶粒越细，其强度、硬度越高，而且塑性和韧性也越好而且塑性和韧性也越好。（为什么？）（为什么？） 金属晶粒越细，晶界强化区越多，金属的强度越高，同时晶粒越细，晶粒间变形的不均匀性减小，变形的分散度越大，所以塑性也越好，故晶粒细，金属综合机械性能

6、好。 三、三、 金属塑性变形的理论及假设金属塑性变形的理论及假设1 1、最小阻力定律、最小阻力定律 在塑性变形过程中，如果金属质点有向几个方向移动的可能时，则金属各质点将向阻力最小阻力最小的方向移动。 利用最小阻力定律可以推断，任何形状的物体只要有足够的塑性，都可以在平锤头下镦粗使坯料逐渐接近于圆形。这是因为在镦粗时，金属流动距离越短，摩擦阻力也越小。 2 2、塑性变形前后体积不变的假设、塑性变形前后体积不变的假设变形前物体的体变形前物体的体积等于变形后的体积。积等于变形后的体积。 9.29.2塑性变形对金属组织和性能的影响塑性变形对金属组织和性能的影响 9.2.1 9.2.1 金属的加工硬化

7、与回复、再结晶金属的加工硬化与回复、再结晶 金属在常温常温下经过塑性变形后，内部组织将发生变化：晶粒间产生碎晶。晶格与晶粒均发生扭曲，产生内应力；晶粒沿最大变形的方向伸长；金属的力学性能随其内部组织的改变而发生明显变化。 常温下塑性变形对低碳钢力学性能的影响常温下塑性变形对低碳钢力学性能的影响 由于滑移面上的碎晶块和附近晶格的强烈扭曲，增大了滑移阻力，使继续滑移难以进行。 在冷变形冷变形时，随变形程度增大，金属材料的强度和硬度上升而塑性、韧性下降的现象称为冷变形强化，又称加工硬化加工硬化。 加工硬化是一种不稳定现象，具有自发地回复到稳定状态的倾向。 当提高温度时，原子因获得热能，热运动加剧，使

8、原子排列回复到正常状态，从而消除了晶格扭曲，致使加工硬化得到部分部分消除 ，这种现象称为回复回复。 回复不改变晶粒形状，这一温度称为回复温度，即T T回回(0.25(0.250.3)0.3) T T熔熔（a a）塑性变形后的组织）塑性变形后的组织 （b b）金属回复后的组织）金属回复后的组织 （c c）再结晶组织）再结晶组织 金属的回复和再结晶示意图金属的回复和再结晶示意图 当温度继续升高到该金属熔点（绝对温度）的0.4倍时，金属原子获得更多的热能，开始以某些碎晶或杂质碎晶或杂质为核心，按变形前的晶格结构结晶成新的晶粒，这一过程称为再结晶再结晶。 再结晶可以完全完全消除塑性变形所引起的冷变形强