金属塑性加工
什么是金属塑性加工
1.什么是金属塑性加工？其特点是什么？答：金属塑性加工：是金属材料在一定的外力作用下，利用其塑性而使其成形并获得具有一定几何形状、尺寸和精度，以及服役性能的材料、毛坯或零件的加工方法。
特点：材料利用率高;组织、性能好;生产效率高，适用于大批量生产;尺寸精度高，表面质量高;但是设备较庞大，能耗高，投资较大。
2.材料的使用性能、工艺性能包括哪些？答：使用性能:高强、高韧、耐蚀等;工艺性能:轧、挤、拉、锻、焊等：3.按加工时工件的受力和变形方式，金属塑性加工有哪些方法？各有什么特点？答：锻造：改善金属的内部组织，提高金属的力学性能；较高的生产劳动力；适应范围广。
轧制：可以生产断面复杂的型材，生产效率高，产品质量好挤压：挤压法可加工各种复杂断面实心型材、棒材、空心型材和管材拉拔：拉拔一般在冷态下进行，可拉拔断面尺寸很小的线材和管材；拉拔制品的尺寸精度高；表面光洁度极高；金属的强度高(因冷加工硬化强烈)可生产各种断面的线材、管材和型材异型截面。
拉伸：一般在室温下进行，其产品主要用于各种壳体零件，如飞机蒙皮、汽车覆盖件、子弹壳、仪表零件及日用器皿等。
弯曲：在弯矩作用下，使板料发生弯曲变形或使板料或管、棒材得到矫直的一种加工方法。
剪切：坯料在剪切力的作用下产生剪切。
使板材冲裁，以及板料和型材切断的一种常用加工方法4.金属塑性加工的目的是什么？答：使金属材料成形并获得具有一定几何形状、尺寸和精度，以及服役性能的材料、毛坯或零件。
5.什么是轧制、纵轧、横轧、斜轧？答：轧制：金属通过旋转的轧辊受到压缩，横断面积减小，长度增加的过程(可实现连续轧制)。
可分为纵轧、横轧、斜轧。
纵轧：两轧辊旋转方向相反，轧件的纵轴线与轧辊轴线垂直，主要生产板、带、箔材，以及断面复杂的型材。
生产效率高，加工材料长度大和产品质量较高。
横轧：:两轧辊旋转方向相同，轧件的纵轴线与轧辊轴线平衡，轧件绕纵轴旋转。
可加工旋转体工件，如变断面轴、丝杆、周期断面型材以及钢球等。
金属塑性加工
单日志页面显示设置网易首页网易博客金属塑性加工默认分类 2008-07-07 18:27 阅读620 评论0字号：大中小绪论一、金属塑性加工及其分类金属塑性加工是使金属在外力（通常是压力）作用下，产生塑性变形，获得所需形状、尺寸和组织、性能的制品的一种基本的金属加工技术，以往常称压力加工。
金属塑性加工的种类很多，根据加工时工件的受力和变形方式，基本的塑性加工方法有锻造、轧制、挤压、拉拔、拉深、弯曲、剪切等几类（见表0-1）。
其中锻造、轧制和挤压是依靠压力作用使金属发生塑性变形；拉拔和拉深是依靠拉力作用发生塑性变形；弯曲是依靠弯矩作用使金属发生弯曲变形；剪切是依靠剪切力作用产生剪切变形或剪断。
锻造、挤压和一部分轧制多半在热态下进行加工；拉拔、拉深和一部分轧制，以及弯曲和剪切是在室温下进行的。
1．锻造靠锻压机的锻锤锤击工件产生压缩变形的一种加工方法，有自由锻和模锻两种方式。
自由锻不需专用模具，靠平锤和平砧间工件的压缩变形，使工件镦粗或拔长，其加工精度低，生产率也不高，主要用于轴类、曲柄和连杆等单件的小批生产。
模锻通过上、下锻模模腔拉制工作的变形，可加工形状复杂和尺寸精度较高的零件，适于大批量的生产，生产率也较高，是机械零件制造上实现少切削或无切削加工的重要途径。
2．轧制使通过两个或两个以上旋转轧辊间的轧件产生压缩变形，使其横断面面积减小与形状改变，而纵向长度增加的一种加工方法。
根据轧辊与轧件的运动关系，轧制有纵轧、横轧和斜轧三种方式。
（1）纵孔两轧辊旋转方向相反，轧件的纵轴线与轧辊轴线垂直，金属不论在热态或冷态都可以进行纵轧，是生产矩形断面的板、带、箔材，以及断面复杂的型材常用的金属材料加工方法，具有很高的生产率，能加工长度很大和质量较高的产品，是钢铁和有色金属板、带、箔材以及型钢的主要加工方法。
（2）横轧两轧辊旋转方向相同，轧件的纵轴线与轧辊轴线平衡，轧件获得绕纵轴的旋转运动。
可加工加转体工件，如变断面轴、丝杆、周期断面型材以及钢球等。
第三篇(塑性加工)
纤维组织的稳定性很高，不能用热处理或其它方法加以消 除，只有经过锻压使金属变形，才能改变其方向和形状。 合理利用纤维组织
应使零件在工作中所受的最大正应力方向与纤维方向重合;
最大切应力方向与纤维方向垂直; 并使纤维分布与零件的轮廓相符合，尽量不被切断。
§1-3
金属的可锻性
金属材料通过塑性加工获得优质零件的难易程度。 （经塑性加工而不断裂） 塑性
三拐曲轴的锻造过程
§2-1 锻造方法
自由锻特点
●
坯料表面变形自由；
● 设备及工具简单，锻件重量不受限制； ● ● ●
锻件的精度低； 生产率低，适用于单件小批生产； 是大型锻件的唯一锻造方法。
§2-1 锻造方法
模锻
使加热后的金属在模膛内
受压变形以获得所需锻件 的方法。 应用： 大批量生产中小锻件。 ＜150Kg，如曲轴、连 杆、齿轮。
在冷加工时,形变强化使金属塑性降低,进
一步加工困难,应安排中间退火工艺。 实质：塑性变形时位错运动受阻，使交叉滑移中位错运动范围缩小，因 此，金属性能随之改变。
一、金属材料产生加工硬化
金属材料 强度和硬 度提高， 塑性和韧 性下降。
有利：加工硬化可提高产品性能! 不利：进一步的塑性变形带来困难! 加热可消除硬化现象!
压力使金属成型为各种型材和锻件等。
a）自由锻 b）模锻 c）胎模锻 胎模锻：自由锻设备上，采用不与上、下砧相连接的活动模具 成形锻件的方法。是介于自由锻和模锻之间的锻造工艺方法。 2）冲压 利用冲模将金 属板料切离或变形 为各种冲压件。
3）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的 加工方法。 用于生产各种型材、管材、板材等。
模锻
模锻是利用锻模使坯 料变形而获得锻件的 锻造方法。
金属塑型加工名词解释
名词解释1.金属塑性加工：金属在外力的作用下，产生塑性变形而获得所需形状，尺寸，组织和性能的制品的一种基本金属加工技术2.点的应力状态：指通过变形体内某点的所有截面上应力的有无，大小及方向等情况3.点的应变状态：过某一点任意方向上的正应变和切应变有无的情况4.全量应变：单元体在某一变形过程终了时的变形大小，其度量基准是变形前的原始尺寸5.增量应变：指变形过程中某一极短阶段的无限小应变，其度量基准是变形过程中某一瞬间的尺寸6.屈服准则：又称塑性条件或屈服条件，它是描述不同应力状态下变形体某点进入塑性状态并使塑性变形继续进行所必须满足的力学条件7.π平面：与主应力轴成等倾角且平均应力为零的平面，平均应力为零8.变形力学图：一点的主应力与主应变图结合，反应该点主应力，主应变有无，及方向9.简单加载：只有加载而无卸载，应力与应变主轴重合，应力分量间按一定比例加载10.增量理论：对于一般复杂加载，不能离开加载路径建立应力与全量塑性应变之间的关系，而只能根据具体加载路径，建立加载过程的应力与塑性应变增量之间的关系，也称流动理论。
11.最小阻力定律：在变形过程中，物体各质点将向着阻力最小的方向移动，即做最少的功，走最短的路12.外端：临界变形区而未变形的金属，能阻碍变形区金属流动，进而产生或加剧附加应力和应变。
即轧制过程中某一时可不直接承受轧辊作用而处于塑性变形区以外的部分13.塑性（状态）图：表示金属塑性指标与变形温度及加载方式的关系曲线图形14.本构关系方程（应力-应变关系方程）：答案1：塑性变形时，应力与应变之间的关系答案2：本构方程，反映物质宏观性质的数学模型，共9个方程，需确定的未知数共15个：u i，σij=σji，εij=εji；还需要根据材料的物理性质来建立应力与应变的关系：σij=σji=f ij（εkl）15.轧机的刚度系数：在一定条件下，使辊缝增加1mm所需的力，是轧机抵抗弹性变形的能力16.轧制的弹塑性曲线：轧件的塑性曲线与轧机的弹性曲线的总称。
金属的塑性加工
金属的塑性加工2.1塑性变形和回复、再结晶对金属材料组织和性能的影响一、金属材料的塑性变形1、单晶体的塑性变形——滑移和孪生（1）滑移：在外加切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面（滑移面）的一定方向（滑移方向）发生相对的滑动如拉伸时，滑移面上的外力P分解为正应力σ和切应力τ。
正应力作用使晶格发生弹性伸长；σ↓伸长量↓，σ→O，变形恢复；σ↑伸长量↑，σ＞原子间结合力时，拉断。
正应力σ只能使晶体产生弹性变形和断裂，不能使晶体产生塑性变形。
切应力作用使晶格发生弹性歪扭；τ＜τc（临界切应力），τ↓变形量↓，τ→O，变形恢复；τ＞τc，发生滑移，产生永久塑性变形。
a.滑移与位错·滑移的实现→借助于位错运动。
（刚性滑移模型计算出的临界切应力值＞＞实测值）位错密度→滑移→塑性变形·位错在外加切应力的作用下移动至晶体表面→一个原子间距的滑移台阶→塑性变形·滑移线（晶体表面的滑移台阶）→滑移带（大量滑移线）·滑移系（滑移面和该面上的一个滑移方向），滑移系数目↑，材料塑性↑；滑移方向↑，材料塑性↑。
如FCC和BCC的滑移系为12个，HCP为3个，FCC的滑移方向多于BCC，金属塑性如Cu（FCC）＞Fe（BCC）＞Zn（HCP）。
b.滑移时晶体的转动①外力错动→力偶使滑移面转动→滑移面∥拉伸轴。
②以滑移面的法线为转轴的转动→滑移方向∥最大切应力方向。
⑵孪生晶体的一切分相对于另一部分沿一定晶面（孪生面）和晶向（孪生方向）发生切变。
→金属晶体中变形部分与未变形部分在孪生面两侧形成镜面对称关系。
→发生孪生的部分（切变部分）称为孪生带或孪晶。
孪生带的晶格位向发生变化，发生孪生时各原子移动的距离是不相等的。
⑶滑移和孪生：1.滑移和孪生均在切应力作用下，沿一定晶面的一定晶向进行，产生塑性变形。
2.孪生借助于切变进行，所需切应力大，速度快，在滑移较难进行时发生FCC金属一般不发生孪生，少数在极低温度下发生。
金属塑性加工工艺
金属塑性加工工艺20103606 材料加工1班魏绪1.材料加工：金属坯料在外力作用下产生塑性变形，从而获得具有一定几何形状，尺寸和精度，以及服役性能的材料、毛坯或零件的加工方法。
2.适用范围：钢、铝、铜、钛等及其合金。
3.主要加工方法：(1) 轧制：金属通过旋转的轧辊受到压缩，横断面积减小，长度增加的过程。
(可实现连续轧制)纵轧、横轧、斜轧。
举例：汽车车身板、烟箔等；其它：多辊轧制(24辊)、孔型轧制等。
(2) 挤压：金属在挤压筒中受推力作用从模孔中流出而制取各种断面金属材料的加工方法。
定义：金属材料在挤压模内受压被挤出模孔而变形的加工方法。
挤压法非常适合于生产品种、规格、批数繁多的有色金属管、棒、型材及线坯。
正挤压—— 坯料流动方向与凸模运动方向一致。
反挤压—— 坯料流动方向与凸模运动方向相反。
举例：管、棒、型；其它：异型截面。
特点： ① 具有比轧制更为强烈的三向压应力状态图，金属可以发挥其最大的塑性，获得大变形量。
可加工用轧制或锻造加工有困难甚至无法加工的金属材料。
② 可生产断面极其复杂的，变断面的管材和型材。
卧式挤压机 正挤反挤③灵活性很大，只需更换模具，即可生产出很多产品。
④产品尺寸精确，表面质量好。
(3) 锻造：锻锤锤击工件产生压缩变形•定义：借助锻锤、压力机等设备对坯料施加压力，使其产生塑性变形，获得所需形状、尺寸和一定组织性能的锻件。
垂直方向（Z向）受力，水平方向（X、Y向）自由变形。
A.自由锻：金属在上下铁锤及铁砧间受到冲击力或压力而产生塑性变形的加工我国自行研制的万吨级水压机B.模锻：金属在具有一定形状的锻模膛内受冲击力或压力而产生塑性变形的加工。
举例：飞机大梁，火箭捆挷环等。
万吨级水压机模锻的飞机大梁、火箭捆挷环特点：在塑性变形中，能使坯料的粗晶粒破碎、疏松、孔隙被压实、焊合，锻件的内部组织和性能得到较大改善。
应用：锻造应用十分的广泛，可以生产几克重到200t以上各种形状的锻件，如各种轴类、曲柄和连杆。
金属塑性成形的概念
金属塑性成形的概念金属塑性成形是指通过在金属材料中施加外力、应用热力或化学反应等手段，使金属材料发生塑性变形的一种金属加工工艺。
与传统的金属加工方式相比，金属塑性成形具有高效性、精确性和经济性的特点。
它广泛应用于汽车、航空航天、冶金等行业。
金属塑性成形的基本原理是利用金属材料的塑性变形特性，通过施加外力使金属材料由原有的形态发生塑性变形，从而得到所需的形状和尺寸。
金属塑性成形可以分为几种不同的形式，主要包括锤击成形、挤压成形、拉伸成形、压力成形和转轧成形等。
锤击成形是一种传统的金属塑性成形方法，它通常通过将金属材料置于锻造设备中，然后利用锤击力量使金属材料发生塑性变形。
锤击成形具有成本低、生产周期短的优点，但是需要大量的人力和物力投入。
挤压成形是指将金属材料置于挤压机中，通过挤压头施加压力使金属材料发生塑性变形。
挤压成形可以分为直接挤压和间接挤压两种形式。
直接挤压是指将金属材料直接放入挤压腔内，然后施加压力使金属材料发生压缩变形。
间接挤压是指将金属材料包裹在特殊形状的模具中，然后施加压力使金属材料逐渐挤出模具，从而达到所需的形状和尺寸。
拉伸成形是通过在金属材料表面施加拉力，使其发生塑性变形。
拉伸成形通常用于制备薄壁结构，如汽车车身、空调管道等。
拉伸成形由于受到法向拉力和剪切力的作用，易造成材料表面的应力集中和变形不均匀，因此在拉伸成形过程中需要注意控制应力分布和变形。
压力成形是一种利用液压或气压对金属材料施加压力的金属塑性成形方法。
压力成形通常具有成形精度高、产品质量好的优点，并且可以实现批量生产。
压力成形主要包括冲压成形、压铸成形和锻压成形等。
转轧成形是一种将金属材料置于转轧机中进行塑性变形的金属加工方法。
转轧成形通常用于制备薄板材料，如钢板、铝板等。
转轧成形具有高效、节省原材料和简便的优点，且可以保证成形件的尺寸精度和表面质量。
总之，金属塑性成形是一种广泛应用于金属加工领域的重要技术，通过施加力量和热力等手段，对金属材料进行塑性变形，从而得到所需的形状和尺寸。
金属塑性加工方法——旋压(一)
金属塑性加工方法——旋压(一)
金属塑性加工是一种通过施加力和应变来改变金属形状和结构
的方法。
旋压是金属塑性加工的一种常见方法，它使用旋压机将金
属材料塑性变形成所需的形状。
旋压原理
旋压的原理是通过旋转金属材料来施加力和应变。
旋压机由一
个圆筒形的工件和一个将工件固定在轴上并施加旋转力的夹具组成。
在旋转的同时，夹具还会向工件施加一定的径向力。
这样，金属材
料就会在旋转和径向力的作用下发生塑性变形。
旋压过程
旋压过程可以分为以下几个步骤：
1. 原料准备：选择适合旋压的金属材料，并根据所需形状和尺
寸切割成合适的工件。
2. 夹具调整：将工件固定在旋压机的夹具上，并根据需要调整夹具的径向力。
3. 旋压加工：启动旋压机，使工件开始旋转。
同时，夹具会施加一定的径向力，使金属材料开始塑性变形。
4. 修整和检验：完成旋压加工后，对成品进行修整和检验，确保其达到质量要求。
旋压应用
旋压方法适用于许多金属材料，如铝、铜、不锈钢等。
它常用于制造圆形或柱状的工件，如轴承套、奖杯底座等。
旋压有许多优点，包括：
- 简单而高效的加工过程。
- 较低的材料浪费。
- 产生的工件表面质量高。
结论
旋压是一种常见的金属塑性加工方法，适用于制造圆形或柱状的工件。
它通过旋转金属材料和施加径向力来改变其形状和结构。
旋压具有简单高效、材料浪费少和工件表面质量高的优点。
在实际应用中，我们可以根据需要选择合适的金属材料和夹具参数来进行旋压加工。
工程材料—金属的塑性加工
1. 回复
回复是指在加热温度较低时，由于金属中的点缺 陷及位错近距离迁移而引起的晶内某些变化。如空 位与其他缺陷合并、同一滑移面上的异号位错相遇 合并而使缺陷数量减少等。
由于位错运动使其由冷 塑性变形时的无序状态 变为垂直分布，形成亚 晶界，这一过程称多边 形化。
1. 回复
在回复阶段，金属组织变化 不明显，其强度、硬度略有 下降，塑性略有提高，但内 应力、电阻率等显著下降。 工业上，常利用回复现象将 冷变形金属低温加热，既稳 定组织又保留加工硬化，这 种热处理方法称去应力退火。
2.3.1 金属的塑性变形
1.单晶体金属的塑性变形 2.多晶体金属的塑性变形 3.塑性变形对金属组织与性能的影响
2.多晶体金属的塑性变形
（1）不均匀的塑性变形过程 单个晶粒变形与单晶体相似,多晶体变形比单晶体复杂。
2.多晶体金属的塑性变形
（2）晶粒位向的影响
由于各相邻晶粒的位向不同，晶粒间的这种相互 约束，使得多晶体金属的塑性变形抗力提高。
铜拉伸试样表面滑移带
1.单晶体金属的塑性变形 （2） 孪生
孪生是指晶体的一部分沿 一定晶面和晶向相对于另
一部分所发生的切变。
• 发生切变的部分称孪生带或孪晶，沿其发生孪生的 晶面称孪生面。 • 孪生的结果使孪生面两侧的晶体呈镜面对称。
1.单晶体金属的塑性变形
与滑移相比：
孪生使晶格位向发生改变； 所需切应力比滑移大得多, 变形速度极快, 接近声速; 孪生时相邻原子面的相对位移量小于一个原子间距 .
2.3.1 金属塑性变形
2.3.2 金属的回复和再结晶
2.3.3 塑性变形和再结晶在工程应用
2.3.2 金属回复和再结晶
材料成型工艺学 金属塑性加工
二、模锻件的结构工艺性
1. 模锻件上必须具有一个合理的分模面 2. 零件上只有与其它机件配合的表面才需进行机械加工,
其它表面均应设计为非加工表面 (模锻斜度、圆角) 3. 模锻件外形应力求简单、平直和对称。避免截面间差别
过大, 薄壁、高筋、高台等结构 (充满模膛、减少工序) 4. 尽量避免深孔和多孔设计 5. 采用锻- 焊组合结构
自由锻设备：锻锤 — 中、小型锻件 液压机 — 大型锻件
在重型机械中,自由锻是生产大型和特大型锻件的 惟一成形方法。
1.自由锻工序 自由锻工序：基本工序 辅助工序 精整工序
(1) 基本工序 使金属坯料实现主要的变形要求, 达
到或基本达到锻件所需形状和尺寸的工序。 有：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、
扭转、错移、切割 (2) 辅助工序
金属的力学性能的变化：
变形程度增大时, 金属的强度及硬度升高, 而塑 性和韧性下降。
原因：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, 使继续滑移难于进行所致。
几个现象：
▲ 加工硬化
（冷变形强化）： 随变形程度增大, 强度和硬度上升而塑性下降的现象。
▲回复：使原子得以回复正常排列, 消除了晶格扭曲, 致使
§3 金属的可锻性
金属的可锻性：材料在锻造过程中经受塑性变形 而不开裂的能力。
金属的可锻性好，表明该金属适合于采用压力加工 成形； 可锻性差，表明该金属不宜于选用压力加工方法 成形。
衡量指标：金属的塑性（ψ、δ ）； 变形抗力（σb、HB）。
塑性越好，变形抗力越小，则金属的可锻性好。
金属的可锻性取决于金属的本质和加工条件。
弹复：
金属塑性变形基本规律：
体积不变定律： 金属塑变后的体积与变形前的体积相等。
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2、自由锻常用工具
自由锻结构工艺性
1.尽量避免锥体或斜面结构
2.不能存有空间曲线
3.尽量减少辅助结构 4.复杂零件设计成组合体
自由锻工艺规程的制定
自由锻工艺规程
锻件图
绘制锻件图
1.敷料（余块）
敷料
2.锻件余量
锻件余量
3.锻件公差
120±3 ( 110)
280±2 (240)
350±12 （310） 760±12 (680)
纤维组织利用原则
具有纤维组织的金属，各个方向上的机械性能不相同。顺纤
维方向的机械性能比横纤维方向的好。金属的变形程度越大，纤 维组织就越明显，机械性能的方向性也就越显著。
Ø
使纤维分布与零件的轮廓相符合而不被切断；
Ø
使零件所受的最大拉应力与纤维方向一致，最大切应力
与纤维方向垂直。
实例：
当采用棒料直接经切削加工制造螺钉时，螺钉头部与杆部的 纤维被切断，不能连贯起来，受力时产生的切应力顺着纤维方向， 故螺钉的承载能力较弱(如图示 )。 当采用同样棒料经局部镦粗方法制造螺钉时(如图示)，纤维 不被切断且连贯性好，纤维方向也较为有利，故螺钉质量较好。
第三个阶段：塑性变形
当外力继续作用或增大时，晶体还将在另外的滑移面上发
生滑移，使变形继续进行，因而得到一定的变形量。
金属塑性变形的实质就是晶体内产生滑移的结果。
按理论所描述的滑移运动，相当于滑移面上下两部分晶体彼此 以刚性整体作相对运动。要实现这种滑移所需的外力要比实际测 得的数据大几千倍，这说明实际晶体结构及其塑性变形并不完全 如此。 近代物理学证明，晶体不是在滑移面上，原子并不是整体的刚 性运动而是以位错运动引起金属塑性变形。
(3)应力状态 实践证明：压应力数目越多，塑性越好；拉应力数目越 多，塑性越差；在选择变形方法时，对于塑性高的金属， 变形时出现拉应力有利于减少能量消耗；对于塑性低的 金属应尽量采用三向压应力以增加塑性，防止裂纹。
1.纤维组织是怎样形成的?它对金属的力 学性能有何影响? 2.试分析用棒料切削加工成形和用棒料冷 镦成形制造六角螺栓的力学性能有何不同?
轧制 使金属坯料在旋转轧辊的压力作用下，产生连续 塑性变形，改变其性能，获得所要求的截面形状的加 工方法。 挤压 将金属坯料臵于挤压筒中加压，使其从挤压模的 模孔中挤出，横截面积减小，获得所需制品的加工方 法。 拉拔 坯料在牵引力作用下通过拉拔模的模孔拉出，产 生塑性变形，得到截面细小、长度增加的制品的加工 方法，拉拔一般是在冷态下进行。
＊ 再结晶：
当加热温度T再： T再=0.4T熔
原子获得更多热能，开始的某些碎晶或杂质为核心构成新 晶粒，因为是通过形核和晶核长大方式进行的，故称再结晶。 再结晶后清除了全部加工硬化。 再结晶后晶格类型不变，只改变晶粒外形。
●加工硬化的利用、消除
＊利用：冷加工后使材料强度↑硬度↑。如冷拉钢，不能热处 理强化的金属材料。 ＊消除：再结晶退火 650—750℃
金属的塑性变形的分类 ＊ 冷变形
冷变形是指在再结晶温度以下的变形 冷变形后金属强度、硬度较高，低粗糙度值。但变形程度 不宜过大，否则易裂。
＊ 热变形
热变形是指再结晶温度以上变形 变形具有强化作用，再结晶具有强化消除作用。在热变 形时无加工硬化痕迹。 金属压力加工大多属热变形，具有再结晶组织。 热加工后组织性能变化： ⒈粗大晶粒被击碎成细晶粒组织，改善了机械性能。 ⒉铸态组织中的疏松、气孔经热塑变形后被压实或焊合。 ⒊晶粒被拉长，非金属杂物被击碎，沿被拉长的晶粒界 分布，形成纤维组织（流线）。
塑性加工基本方式
自由锻
自由锻是指用简单的通用性工具，或在锻造 设备的上、下砧间直接使坯料变形而获得所需的 几何形状及内部质量锻件的方法。
自由锻特点及应用
自由锻的适应性强，灵活性大，生产周期短，成 本低。缺点是锻件尺寸精度低，加工余量大，金属 材料消耗多，生产率低，劳动强度大、条件差，要 求操作者的技术水平较高。 自由锻适合于单件、小批和大型锻件的生产。
变形程度计算
变形程度越大，纤维组织越明显。 压力加工中常用锻造比y来表示变形程度。 拔长时锻造比y拔=A0/A 镦粗时锻造比y镦=H0/H 纤维组织很稳定，不能（难以）用热处理方法来消除。只有经 过锻压来改变其方向、形状。
金属塑性变形
金属的可锻性
金属的可锻性是衡量金属材料在经受压力加工时获
得优质制品难易程度的工艺性能。
金属塑性加工（锻压）
金属塑性加工的概念
金属塑性加工是指对坯料施加外力，使其产生塑性 变形，改变尺寸、形状及改善性能，用以制造机械零 件、工件或毛坯的成型加工方法。
基本生产方式
自由锻 利用冲击力或压力，使金属在上下两个抵铁之 间产生变形，从而获得所需形状的锻件的加工方法。由 于金属坯料在抵铁之间受力变形时，沿变形方向可以自 由流动不受限制而得名。 模锻 利用模具使金属坯料在模膛内受冲击力或压力作 用，产生塑性变形而获得锻件的加工方法。 板料冲压 用冲模使板料经分离或成形得到制件的加工 方法。
定义：随着变形程度增大，金属的强度、硬度上升，而塑性、 韧性下降的现象。 原因：滑移面附近的晶粒碎晶块和晶格的强烈扭曲，增大滑 移阻力，使滑移难以进行。
回复与再结晶 ＊ 回复：
定 冷变形强化是一种不稳定的现象，具有自发恢复到稳 状态的倾向。室温下不易实现。当提高温度时，原子 获得热能，热运动加剧，当加热温度T回(用K氏温标) T回=（0.25—0.3）T熔 使原子回复到正常排列，消除了晶格扭曲，使加工硬 化得到部分消除。
在上述的六种金属塑性加工方法中，轧制、挤压和 拉拔主要用于生产型材、板材、线材、带材等；自由锻 、模锻和板料冲压总称锻压，主要用于生产毛坯或零件 。
金属的塑性变形
知识点:
金属塑性变形的实质 金属的塑性变形
塑性变形与组织、性能金Fra bibliotek的可锻性组织和性能
加工时的塑性变形
组 织
性 能 （ 加 工 硬 化 ）
142 -4 ( 130) 230±4 ( 190)
+3
自由锻工艺规程
自由锻工艺规程
选择合适的工序 坯料质量及尺寸计算
重量：
G坯料=G锻件+G烧损+G料头
尺寸：与锻造过程中的变形程度有关 例如： 碳素钢锭拔长：Y拔长=F0/F>2.5~3 轧材作坯料 ： Y拔长=F0/F>1.3~1.5
自由锻工艺规程的制定
风动机曲轴自由锻
自由锻设备
1、自由锻常用设备
蒸汽—空气锤
液压机
空气锤
利用一定蒸汽或压缩空气 推动锻锤进行工作。常用 吨位为1—5吨，用于锻造 中型锻件，是模锻的主要 设备。
利用高压水为动力进 行工作。靠静压力工 作。常用吨位为 5~150吨，用于锻造 大型锻件，是大型锻 件的唯一设备。
利用压缩空气推动锻锤进 行工作。以落下部分质量 来表示锻造能力；常用吨 位为65—750千克，用于 锻造小型锻件。
金属塑性变形
变形本质
第一个阶段：弹性变形
在外力作用下，材料内部产生应力，应力迫使原子离开原 来的平衡位臵，改变了原子间的距离，使金属发生变形。并引 起原子位能的增高，但原子有返回低位能的倾向。当外力停止 作用后，应力消失，变形也随之消失。
第二阶段：弹塑性变形
内应力超过金属的屈服点后，外力停止作用后，金属的 变形并不完全消失，这种变形称为塑性变形。
位错运动：在比理论值低得多的切应力情况下，处于高能位的 原子很容易从一个相对平衡的位臵上移动到另一个位臵形成位 错运动。
金属塑性变形
变形对金属组织和性能的影响
金属在常温下经塑性变形后，内部组织将发生变化。
⑴ 晶粒沿最大变形的方向伸长；
⑵ 晶格与晶粒发生扭曲，产生内应力；
⑶ 晶粒产生碎晶。
冷变形强化(加工硬化)
可 锻 性 的 概 念 锻 造 比
可 锻 性 的 衡 量
回 复 （ 温 度 ）
再 结 晶
冷 变 形
热 变 形
影 响 可 锻 性 的 因 素
金属塑性变形
变形基本知识
1 最小阻力定律 如果金属颗粒在几个方向上都 可移动，那么金属颗粒就沿着阻力 最小的方向移动，这就叫做最小阻 力定律。圆形、方形、矩形截面上 各质点在镦粗时的流动方向，方形 截面镦粗后的截面形状。 2 体积不变假设 金属弹性变形时，体积变化与形状变化比例相当，必须考虑体 积变化对变形的影响。但在塑性变形时，由于金属材料连续而且 致密，体积变化很微小，与形状变化相比可以忽略，因此假设体 积不变。即塑性变形时，变形前金属的体积等于变形后的体积。
(2)金属组织
纯金属及固溶体(如奥氏体)的可锻性好。碳化物(如渗碳 体)的可锻性差。铸态柱状组织和粗晶粒结构不如晶粒细小而 又均匀的组织的可锻性好。
2、加工条件的影响(外因)
(1)变形温度 在一定的变形温度范围内，随着温度升高，原子动能升高， 从而塑性提高，变形抗力减小，有效改善了可锻性。
若加热温度过高，晶粒急剧长大，金属力学性能降低，这
可锻性常用塑性和变形抗力两个指标来综合衡量。
塑性越好，变形抗力越小，则金属的可锻性越好。
塑性用δ和ψ来表示。
变形抗力：是指塑性变形是金属反作用于工具上的力。
影响金属可锻性的因素
1、材料性质的影响(内因)
(1)化学成分
纯金属的可锻性比合金的可锻性好。钢中合金元素含量
越多，合金成分越复杂，其塑性越差，变形抗力越大。例如 纯铁、低碳钢和高合金钢，它们的可锻性是依次下降的。
⑵ 辅助工序
⑶ 精整工序
在基本工序之前的预变形工序如压肩、压钳口等。 是对已成形的锻件表面进行平整，清除毛刺、校直弯曲、修整 鼓形等。
自由锻基本工序
自由锻件的分类
盘类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔
轴类件:拔长（镦粗、拔长）、切肩、锻台阶 筒类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上拔长 环类件:镦粗（拔长、镦粗）、冲孔、心轴上扩孔 弯曲类件:拔长（镦粗、拔长）、弯曲 曲轴类件:拔长（镦粗、拔长）、错移、锻台阶、扭转