第三篇金属压力加工(第一章金属的塑性变形)资料
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第一章 金属塑性变形
图：冷变形金属在加热时组织 和性能的变化示意图
3）晶粒长大 冷变形金属刚刚结束再 结晶时的晶粒是比较细 小、均匀的等轴晶粒， 如果再结晶后不控制其 加热温度或时间，继续 升温或保温，晶粒之间 便会相互吞并而长大。
原因：晶体内部的各种缺陷（特别是位错）的运动更 容易产生滑移，而且位错运动所需切应力远远小于刚 性的整体滑移所需的切应力。当位错运动到晶体表面 时，晶体就产生了塑性变形。
未变形
位错运动
塑性变形
图：晶体中通过位错运动而造成滑移的示意图
2. 多晶体金属的塑性变形
多晶体的塑性变形与单晶体的相同处，在于它也是 以滑移和孪生为其塑性变形的基本方式。但多晶体是由 许多形状、大小、取向各不相同的晶粒所组成，这就使 多晶体的变形过程增加了若干复杂因素，具有区别于单 晶体塑性变形的特点。
首先，多晶体的塑性变形受到晶界的阻碍和位向不 同的晶粒的影响；其次，任何一个晶粒的塑性变形都不 是处于独立的自由变形状态，需要其周围的晶粒同时发 生相适应是变形来配合，以保持晶粒之间的结合和整个 物体的连续性。因此，多晶体的塑性变形要比单晶体的 情况复杂得多。
多晶体塑性变形的特点： • 1、各晶粒变形的不同时性； • 2、各晶粒变形的相互协调性； • 3、多晶体的塑性变形也具有不均匀性。
重要齿轮、连杆、炮管、枪管等； 板料冲压-汽车制造、电器、仪表及日用品。
第一章 金属的塑性变形
第一节 金属塑性变形的实质 金属在外力作用下产生塑 性变形的实质是晶体内部 的原子产生滑移。 1. 单晶体金属的塑性变形
滑移面
单晶体的塑性变形主要通过滑移进行。 整体刚性
滑移
（a）未变形（b）弹性变形（c）弹塑性变形（d）塑性变形 图：单晶体滑移变形示意图
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。
金属的塑性变形
滑移
滑移：在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿着一
定的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）产生相对位移， 且不破坏晶体内部原子排列规律性的塑变方式。
τ
τ
a)未变形
bτ )弹性变形
τc)弹塑性变形
单晶体滑移变形示意图
d)塑性变形
孪生
孪生：晶体内的一部分原子（红色）相对另一部分原子沿某个
晶面转动，使未转动部分与转动部分的原子排列成镜面对称关系。
一、金属的可锻性（塑性加工性能）
定义：在锻造过程中，金属通过塑性加工而不开裂， 并获得合格零件的能力。 衡量指标：金属的塑性和变形抗力 塑性越高、变形抗力越低，可锻性越好。
二、影响金属可锻性的因素：
三个主要因素：金属的本质、加工条件、应力状态 1、金属的本质（内在因素）： ①化学成分
➢ 碳钢：钢的含碳量越低，可锻性越好; ➢ 合金钢：合金元素含量越高，可锻性越差； ➢ 纯金属的可锻性优于合金。 ②金属组织
冷变形过程缺点：
①冷变形过程的加工硬化使金属的塑性变差，给进一步塑性变 形带来困难。 ②对加工坯料要求其表面干净、无氧化皮、平整。 ③加工硬化使金属变形处电阻升高，耐蚀性降低。
五、纤维组织及其利用
纤维组织（热加工流线）：
塑性加工中，金属的晶粒形状和晶界分布的杂质沿变形方 向被拉长，呈纤维状。纤维组织不能热处理消除，只能通过锻 压改变其形状和方向。
纯金属或单相固溶体（奥氏体）的可锻性优于多相组织； 均匀细晶的可锻性优于粗晶组织和铸态柱状晶； 钢中存在网状二次渗碳体时可锻性下降。
影响金属可锻性的因素：
2、加工条件：
①变形温度 温度越高，金属塑性提高，
变形抗力降低，可锻性提高。
加热温度过高，产生缺陷： 过热：晶粒长大，使综合机械性能下降； 过烧：晶粒边界氧化或熔化 ，一击即碎； 脱碳：碳与环境气体反应，使表层含碳量减少； 严重氧化：表层与 氧反应，生成氧化物。
金属工艺学(热)压力加工
4. 胎模锻 是在自由锻设备上使用 胎膜生产模锻件的工艺 方法。 胎膜种类：扣模、筒模 和合模
第二节 锻造工艺规程的制订
一、绘制锻件图 考虑内容： 1 敷料、余量和公差 为了简化零件的形状和结构，便于锻造而增加的一部分金属， 称为敷料。 在零件的加工表面上为切削加工而增加的尺寸，称为余量。 锻件公差是锻件名义 尺寸的允许变动量。
（4）应避免深孔或多孔结构。 （5）模锻件的整体结构应力求简单。
作业： 111页 （2）、（3）、（5）、（9）、（11）
第二节 锻造工艺规程的制订
2 分模面 上下锻模在模锻件上的分界面。 确定原则： （1）应保证模锻件能从模膛中取出来。 （2）应保证制成锻模后，上下两模沿分模面的模膛轮廓一致。 （3）应选在使模膛深度最浅的位置上。 （4）应使零件上所加敷料最少。 （5）最好是一个平面。
第二节 锻造工艺规程的制订
第一节 锻造方法
1. 自由锻工序 分为基本工序、辅助工序和精整工序 （1）基本工序 使金属坯料实现主要的变形要求，达到或 基本达到锻件所需尺寸和形状的工序。 镦粗 使坯料高度减小、横截面积增大的工序 拔长 使坯料横截面积减小、长度增大的工序 冲孔 使坯料具有通孔或盲孔的工序 弯曲 使坯料轴线产生一定曲率的工序 扭转 使坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定 角度的工序 错移 使坯料的一部分相对于另一部分平移错开的工序 切割 是分割坯料或去除锻件余量的工序 （2）辅助工序 是指进行基本工序之前的预变形工序。 （3）精整工序 完成基本工序后，提高锻件尺寸及位置精 度的工序。
金属工艺学（热）
第三篇金属压力加工(第一章金属的塑性变形)
2019年11月19日6时1分
第一章 金属的塑性变形
◆学习目的及要求： 1.了解变形机理； 2.掌握金属常温下塑性变形时组织性能变化； 3.掌握加工硬化现象的利与弊及如何消除； 4.了解影响可锻性的因素。 ◆重点及难点：
1.加工硬化、再结晶； 2.纤维组织。 ◆金属材料经过压力加工之后，其内部组织发生很大变化， 金属的性能得到改善和提高。 因此，为正确选用压力加工方法、合理设计其零件，必须了 解金属塑性变形的实质、规律和影响因素等。
2019年11月19日6时1分
3、应力状态的影响 金属经受不同方法方向应力中，受压应力数目， ，可锻 性，拉应力的数目， ,可锻性。
◆综上所述，金属的可锻性既取决于金属的本质，又取决于
变形条件。
因此，压力加工过程中，应要创造最有利的变形条件，充分
◆金属强化： 金属的冷变形强化（冷作硬化）是强化金属的重要手段，尤 其是对无同素异构转变的金属是唯一强化金属的方法。 ◆但强化金属的同时，给金属的继续加工带来了困难，因此 要经过再结晶使金属重新获得塑性，因此塑性变形工艺过程中经 常应用到再结晶退火工艺。 ◆再结晶退火： 就是将冷作硬化以后的金属重新加热到再结晶温度以上某一 温度让其发生再结晶，继而消除冷作硬化现象，以利于继续进行 塑性加工。 ◆加工硬化与再结晶的应用：视频。
2019年11月19日6时1分
2）热变形(热加工) T加工 > T再 时，变形产生的加工硬化被 随即发生的再结晶所抵消，变形后金属具有 再结晶的相同晶粒组织，而无任何加工硬化 痕迹，这种变形称为热变形。 即冷变形强化和再结晶过程同时存在。 ◆热变形结果： 无加工硬化—加工硬化和再结晶同时进行；
细化晶粒—铸态晶粒被破碎； 致密组织—缩松、气孔被压合； 形成纤维组织—杂质分布状态被 改变。 所以，经热变形的金属虽然没有加 工硬化，但是其机械性能仍明显提高。 可把粗大、不均匀结构 → 细化。
第一章 金属的塑性变形
◆学习目的及要求： 1.了解变形机理； 2.掌握金属常温下塑性变形时组织性能变化； 3.掌握加工硬化现象的利与弊及如何消除； 4.了解影响可锻性的因素。 ◆重点及难点：
1.加工硬化、再结晶； 2.纤维组织。 ◆金属材料经过压力加工之后，其内部组织发生很大变化， 金属的性能得到改善和提高。 因此，为正确选用压力加工方法、合理设计其零件，必须了 解金属塑性变形的实质、规律和影响因素等。
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3、应力状态的影响 金属经受不同方法方向应力中，受压应力数目， ，可锻 性，拉应力的数目， ,可锻性。
◆综上所述，金属的可锻性既取决于金属的本质，又取决于
变形条件。
因此，压力加工过程中，应要创造最有利的变形条件，充分
◆金属强化： 金属的冷变形强化（冷作硬化）是强化金属的重要手段，尤 其是对无同素异构转变的金属是唯一强化金属的方法。 ◆但强化金属的同时，给金属的继续加工带来了困难，因此 要经过再结晶使金属重新获得塑性，因此塑性变形工艺过程中经 常应用到再结晶退火工艺。 ◆再结晶退火： 就是将冷作硬化以后的金属重新加热到再结晶温度以上某一 温度让其发生再结晶，继而消除冷作硬化现象，以利于继续进行 塑性加工。 ◆加工硬化与再结晶的应用：视频。
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2）热变形(热加工) T加工 > T再 时，变形产生的加工硬化被 随即发生的再结晶所抵消，变形后金属具有 再结晶的相同晶粒组织，而无任何加工硬化 痕迹，这种变形称为热变形。 即冷变形强化和再结晶过程同时存在。 ◆热变形结果： 无加工硬化—加工硬化和再结晶同时进行；
细化晶粒—铸态晶粒被破碎； 致密组织—缩松、气孔被压合； 形成纤维组织—杂质分布状态被 改变。 所以，经热变形的金属虽然没有加 工硬化，但是其机械性能仍明显提高。 可把粗大、不均匀结构 → 细化。
(完整版)金属工艺学(压力加工)
在设计时应使零件工作时的正应力方向与纤维方向应一致，纤维的分布与零 件的外形轮廓应相符合。
锻造齿轮毛坯，应对棒料镦粗加工，使其纤维呈放射状，有利于齿轮的受力。 曲轴毛坯的锻造，应采用拔长后弯曲工序，使纤维组织沿曲轴轮廓分布，这样曲轴 工作时不易断裂。
第三节 金属的可锻性
金属的可锻性是衡量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。
转体锻件。
第二节 锻造工艺规程的制订
一、绘制锻件图
锻件图是以零件图为基础，结 合锻造工艺特点绘制而成。
1.敷料、余量及公差
敷料:为了简化零件的形状和 结构、便于锻造而增加的 部分金属。
加工余量：在零件的加工表面 上，为切削加工而增加的 尺寸。
锻件公差:是锻件名义尺寸允 许的变动量。金工动画\锻 件图.exe
二、常用的压力加工方法：
a）轧制 b）挤压 c）拉拔 d）自由锻 e）板料冲压 f）模锻
金工动画\压力加工\视 频\挤压.avi
金工动画\压力加工\视频\镦粗.avi
三、压力加工的特点 （1）改善金属的组织、提高力学性能。 （2）材料的利用率高。 （3）较高的生产率。 （4）毛坯或零件的精度较高。 钢和非铁金属可以在冷态或热态下压力 加工。可用作承受冲击或交变应力的重要零 件，但不能加工脆性材料（如铸铁）。
可锻性常用塑性和变形抗力来衡量。金属的可锻性取决于金属 的本质和加工条件。
一、 金属的本质
1.化学成分的影响 纯金属的可锻性比合金好；碳钢的含碳量越低，可锻性
越好。 2.金属组织的影响
纯金属及单相固溶体比金属化合物的可锻性好;细小的 晶粒粗晶粒 好；面心立方晶格比体心立方晶格好 。
二、加工条件
1.变形温度的影响 热变形可锻性提高.但温度过高将发生过热、过烧、脱
锻造齿轮毛坯，应对棒料镦粗加工，使其纤维呈放射状，有利于齿轮的受力。 曲轴毛坯的锻造，应采用拔长后弯曲工序，使纤维组织沿曲轴轮廓分布，这样曲轴 工作时不易断裂。
第三节 金属的可锻性
金属的可锻性是衡量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。
转体锻件。
第二节 锻造工艺规程的制订
一、绘制锻件图
锻件图是以零件图为基础，结 合锻造工艺特点绘制而成。
1.敷料、余量及公差
敷料:为了简化零件的形状和 结构、便于锻造而增加的 部分金属。
加工余量：在零件的加工表面 上，为切削加工而增加的 尺寸。
锻件公差:是锻件名义尺寸允 许的变动量。金工动画\锻 件图.exe
二、常用的压力加工方法：
a）轧制 b）挤压 c）拉拔 d）自由锻 e）板料冲压 f）模锻
金工动画\压力加工\视 频\挤压.avi
金工动画\压力加工\视频\镦粗.avi
三、压力加工的特点 （1）改善金属的组织、提高力学性能。 （2）材料的利用率高。 （3）较高的生产率。 （4）毛坯或零件的精度较高。 钢和非铁金属可以在冷态或热态下压力 加工。可用作承受冲击或交变应力的重要零 件，但不能加工脆性材料（如铸铁）。
可锻性常用塑性和变形抗力来衡量。金属的可锻性取决于金属 的本质和加工条件。
一、 金属的本质
1.化学成分的影响 纯金属的可锻性比合金好；碳钢的含碳量越低，可锻性
越好。 2.金属组织的影响
纯金属及单相固溶体比金属化合物的可锻性好;细小的 晶粒粗晶粒 好；面心立方晶格比体心立方晶格好 。
二、加工条件
1.变形温度的影响 热变形可锻性提高.但温度过高将发生过热、过烧、脱
第三篇金属压力加工
1.金属本质的影响
(1)化学成分 金属的化学成分不同锻造性能也 不同，一般情况下，纯金属比合金好。合金成 分越复杂，锻造性能越差。例如，纯铁、低碳 钢、高碳钢它们的锻造性能是依次下降的。 (2)金属的组织 合金呈单相固溶体组织时，具 有良好的锻造性能。而金属具有化合物组织时， 锻造性能差。 晶粒的粗细对锻造性能也有影响。铸态组织晶 粒粗大，塑性差，锻造钢锭时，应先轻打，待 晶粒细化后再重打，以免打裂。晶粒越细，塑 性越好，故锻造性能也越好。
第三篇金属 压力加工
概述
一. 什么是压力加工 靠外力使金属材料产生塑性变形而得到 预定形状与性能的制件（毛坯或零件）的加 工方法。 外力—— 冲击力：锤类 静压力：压力机 各类钢和大多数有色金属及其合金都具有一 定的塑性，因此，都能在热态或冷态下进行 压力加工。 应用广泛：运输工具96%； 汽车拖拉机95%； 航天、航空90%； 农用机械工业80%。
第一章 金属塑性变形 §1 金属塑性变形的实质
具有一定塑性的金属材料，在外力 作用下变形的过程是随着应力的增加由 弹性变形阶段进入弹性-塑性变形阶段 的。在弹性变形阶段，若应力消除，变 形也随之消失。进入弹性-塑性变形阶 段后，即使应力消除，变形也不能完全 消失，消失的只是弹性变形部分，而另 一部分被保留下来，这部分变形就是塑 性变形。
第二章 锻造
利用冲击力或压力使金属在抵铁间 或锻模中变形，从而获得所需形状和尺 寸的锻件，这类工艺方法称为锻造。锻 造是金属零件的重要成型方法之一，它 能保证金属零件具有较好的力学性能， 以满足使用要求。
第一节 锻造方法
一.自由锻 1.自由锻工艺
自由锻造是将加热好的金属坯料在锻造设备的上、 下砧铁之间，在冲击力或压力的作用下，发生塑性变形 而获得锻件的锻造方法。 自由锻根据使用设备和锻造力的性质不同，分为锤上自 由锻和压力机上自由锻。锻锤产生冲击力使金属变形， 压力机产生静压力使金属变形。锤上自由锻适于锻造 0.5～1吨以下的中小型锻件，压力机上自由锻适于锻造 大型锻件。自由锻使用简单的通用性设备，不需要造价 昂贵的专用模具，可以锻造从几十克到几百吨的锻件， 但是其锻件的尺寸精度低，加工余量大，材料消耗多， 而且生产率低，劳动条件差，劳动强度大。只有在单件 或小批量生产的条件下采用自由锻才是合理的。此外， 对于同一锻件自由锻需要的变形力比模锻小得多，因此 对于大型锻件自由锻几乎是唯一的锻造方法，它在重型 机械制造中具有重要的地位。
第三篇金属压力加工
• 上述理论所描述的滑移运动，相当于滑移上下两部分晶 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，实际晶体内部存在大最缺陷。其中，以 位错（图3-2a对金属塑性变形的影响最为明显。由于位 错的存在，部分原子处于不稳定状态。在比理论值低得 多的切应力作用下，处于高能位的原子很容易从一个相 对平衡的位置上移动到另一个位置上（图3-2b），形成 位错运动。位错运动的结果，就实现了整个晶体的塑性 变形（图3-2c）。
4、多晶体的塑性变形：金属都是由大量微小晶粒组成的 多晶体。其塑性变形可以看成是由组成多晶体的许多单个 晶粒产生变形（称为晶内变形）的综合效果。 由于构成晶体的晶粒位向不同，还有晶界的阻碍，在其滑 移，变形时，分先后次序逐批进行。同时晶间的滑动和转 动（称为晶间变形）。如图，每个晶粒内部都存在许多滑 移面，因此整块金属的变形量可以比较大。低温时，多晶 体的晶间变形不可过大，否则将引起金属的破坏。
（2）拉拔 金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。
（3） 挤压 金属坯料在挤压模内被挤出模也而变形的加工方法。
（4） 锻造 金属坯料在抵铁或锻模模膛内变形而获得产品的方法。
（5）板料冲压 金属板料在冲模间受外力作用而产生分离或变形 的加工方法。
• 一般常用的金属型材、板材、管材和线材等原材料，大都是通过 轧制、挤压、拉拔等方法制成的。机械制造业中的许多毛坯或零 件，特别是承受重载荷的机件，如机床的主轴、重要齿轮、连杆、 炮管和枪管等，通常采用锻件作毛坯。板料冲压广泛用于汽车、 电器、仪表零件及日用品工业等方面。
2、变形速度的影响 变形速度即单位时间的变形程度。 （1）随着变形速度的增大，回复和再结晶不能及时克服 冷变形强化现象，金属则表现出塑性下降、变形抗力增大 （图3-9中a点以左），可锻性变差。
近代物理学证明，实际晶体内部存在大最缺陷。其中，以 位错（图3-2a对金属塑性变形的影响最为明显。由于位 错的存在，部分原子处于不稳定状态。在比理论值低得 多的切应力作用下，处于高能位的原子很容易从一个相 对平衡的位置上移动到另一个位置上（图3-2b），形成 位错运动。位错运动的结果，就实现了整个晶体的塑性 变形（图3-2c）。
4、多晶体的塑性变形：金属都是由大量微小晶粒组成的 多晶体。其塑性变形可以看成是由组成多晶体的许多单个 晶粒产生变形（称为晶内变形）的综合效果。 由于构成晶体的晶粒位向不同，还有晶界的阻碍，在其滑 移，变形时，分先后次序逐批进行。同时晶间的滑动和转 动（称为晶间变形）。如图，每个晶粒内部都存在许多滑 移面，因此整块金属的变形量可以比较大。低温时，多晶 体的晶间变形不可过大，否则将引起金属的破坏。
（2）拉拔 金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。
（3） 挤压 金属坯料在挤压模内被挤出模也而变形的加工方法。
（4） 锻造 金属坯料在抵铁或锻模模膛内变形而获得产品的方法。
（5）板料冲压 金属板料在冲模间受外力作用而产生分离或变形 的加工方法。
• 一般常用的金属型材、板材、管材和线材等原材料，大都是通过 轧制、挤压、拉拔等方法制成的。机械制造业中的许多毛坯或零 件，特别是承受重载荷的机件，如机床的主轴、重要齿轮、连杆、 炮管和枪管等，通常采用锻件作毛坯。板料冲压广泛用于汽车、 电器、仪表零件及日用品工业等方面。
2、变形速度的影响 变形速度即单位时间的变形程度。 （1）随着变形速度的增大，回复和再结晶不能及时克服 冷变形强化现象，金属则表现出塑性下降、变形抗力增大 （图3-9中a点以左），可锻性变差。
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类型分：正挤压空心件实心件以及反挤压的动画演示。
2020年6月5日12时17分
锻造：金属坯料在抵铁或锻模模膛内变形而获得产品的加工 方法。锻自由造视频。
板料冲压：金属板料在冲模间受外力作用而产生分离或变形 的加工方法。板料冲压视频。
应用： ◆一般常用的金属型材、板材、管材和线材等原材料 – 轧 制、挤压和拉拔等方法制成。 ◆承受重载的机件等许多毛坯(机床主轴、重要齿轮） - 锻 造方法制造。 ◆板料冲压广泛用于汽车、电器、仪表等方面。
2020年6月5日12时17分
c、金属再结晶温度 当温度继续升高到该金属熔点绝对温度0.4倍时，金属原子 获得更多热能，开始以某些碎晶或杂质为核心，按变形前的晶格 结构结晶成新的晶粒，从而消除了全部冷变形强化现象。这个过 程称为再结晶。 这时的温度称为再结晶温度，即T再=0.4 T熔
2020年6月5日12时17分
第三篇 金属压力加工
1. 金属的塑性变形 2. 锻 造 3. 板料冲压 讲授学时：8 学时
2020年6月5日12时17分
第三篇 金属压力加工
利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定 形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，称为 金属压力加工，又称“金属塑性加工”。
◆金属压力加工的基本方式有以下几种：轧制、拉拔、挤压 、锻造及板料冲压。
2020年6月5日12时17分
第一章 金属的塑性变形
◆学习目的及要求： 1.了解变形机理； 2.掌握金属常温下塑性变形时组织性能变化； 3.掌握加工硬化现象的利与弊及如何消除； 4.了解影响可锻性的因素。 ◆重点及难点：
1.加工硬化、再结晶； 2.纤维组织。 ◆金属材料经过压力加工之后，其内部组织发生很大变化， 金属的性能得到改善和提高。 因此，为正确选用压力加工方法、合理设计其零件，必须了 解金属塑性变形的实质、规律和影响因素等。
2020年6月5日12时17分
b、金属回复温度： 冷变形强化是一种不稳定现象，具有自发的回复到稳定状态 的倾向。但在室温下不易实现。 当提高温度时，原子因获得热能，热运动加剧，使原子得以 回复正常排列，消除了晶格扭曲，致使加工硬化得到部分消除。 这一过程称为“回复”。 这时的温度称为回复温度，即 T回=(0.25～0.3)T熔
2020年6月5日12时17分
◆纤维组织的利用原则： 1）纤维组织： 铸锭在压力加工中产生塑性变形时，基体金属的晶粒形状和 沿晶界分布的杂质形状都发生了变形，它们将沿着变形方向被拉 长，呈纤维形状。这种结构叫纤维组织。纤维组织视频。 2）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。
◆可知，由于通常使用的金属都是大量微小晶粒组成的多晶 体。因此，其塑性变形可以看成是由组成多晶体的许多单个晶粒 产生变形的综合效果，同时，晶间也变形。
自由锻错移变形：视频。地毯的皱折移动与位错：视频。
2020年6月5日12时17分
◆实际金属：
金属受外力
晶内-滑移 晶间-滑动、转动
→宏观塑性变形
◆弹复现象： 金属内部有了应力就会发生弹性变形。应力增大到一定程度 后使金属产生塑性变形。当外力去除后，弹性变形将恢复，称“ 弹复”现象。 - 弹复对工件的变形和质量影响很大，金属压力加工时，应 采取措施防止。
2020年6月5日12时17分
2）热变形(热加工) T加工 > T再 时，变形产生的加工硬化被 随即发生的再结晶所抵消，变形后金属具有 再结晶的相同晶粒组织，而无任何加工硬化 痕迹，这种变形称为热变形。 即冷变形强化和再结晶过程同时存在。 ◆热变形结果： 无加工硬化—加工硬化和再结晶同时进行；
细化晶粒—铸态晶粒被破碎； 致密组织—缩松、气孔被压合； 形成纤维组织—杂质分布状态被 改变。 所以，经热变形的金属虽然没有加 工硬化，但是其机械性能仍明显提高。 可把粗大、不均匀结构 → 细化。
2020年6月5日12时17分
第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响 金属在常温下经过塑性变形后，内部组织和性能将发生两种 变化：
1、组织变化： ①晶粒沿最大变形的方向伸长； ②晶格与晶粒发生扭曲； ③晶粒间产生碎晶。 2、性能变化（加工硬化） 是随变形程度的增加，强度、硬 度增加，而塑性、韧性下降的现象。 1）冷变形强化（加工硬化）： a、金属的力学性能随其内部组织变化而发生明显变化。 变形↑，金属的强度及硬度↑而塑性和韧性↓。这种现象称 为冷变形强化，又称加工硬化。 ◆原因：碎晶块和附近晶格扭曲阻碍滑移。
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2. 多晶体（实际金属）的变形 实际晶体内部存在大量缺陷。其中，以位错对金属塑性变形 的影响最为明显。多晶体的塑性变形动画。
滑移： 是通过位错运动实现的。 塑性变形主要通过“滑移”方 式进行，无数个滑移便形成宏 观的塑性变形。
◆纯铝试件的拉伸试验及位错模型：视频。 ◆电子显微镜下的位错运动：视频。
轧制：金属坯料在两个回转轧辊的孔隙中受压变形，以获得 各种产品的加工方法。轧板、轧圆钢、冷轧丝杠视频。
轧制产品：各种截面形状的型材、板材、无缝管材等。
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拉拔：金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。 冷拔加工视频。
挤压：金属坯 料在挤压模内被挤 出模孔而变形的加 工方法。挤压可获 得各种复杂截面的 型材或零件。动画
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第一节 金属塑性变形的实质 弹性变形： 金属在外力作用下，其内部必将产生应力。当外力停止作用 后，应力消失，变形也随之消失，金属的这种变形称为弹性变形 塑性变形： 外力增大到使金属的内应力超过该金 属的屈服点之后，即使外力停止作用，金 属的变形也并不消失，这种变形称为塑性 变形。 1. 单晶体内的变形 塑性变形的实质：是在晶体内沿一定晶面产生相对滑移的结 果。动画演示。
◆金属强化： 金属的冷变形强化（冷作硬化）是强化金属的重要手段，尤 其是对无同素异构转变的金属是唯一强化金属的方法。 ◆但强化金属的同时，给金属的继续加工带来了困难，因此 要经过再结晶使金属重新获得塑性，因此塑性变形工艺过程中经 常应用到再结晶退火工艺。 ◆再结晶退火： 就是将冷作硬化以后的金属重新加热到再结晶温度以上某一 温度让其发生再结晶，继而消除冷作硬化现象，以利于继续进行 塑性加工。 ◆加工硬化与再结晶的应用：视频。
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锻造：金属坯料在抵铁或锻模模膛内变形而获得产品的加工 方法。锻自由造视频。
板料冲压：金属板料在冲模间受外力作用而产生分离或变形 的加工方法。板料冲压视频。
应用： ◆一般常用的金属型材、板材、管材和线材等原材料 – 轧 制、挤压和拉拔等方法制成。 ◆承受重载的机件等许多毛坯(机床主轴、重要齿轮） - 锻 造方法制造。 ◆板料冲压广泛用于汽车、电器、仪表等方面。
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c、金属再结晶温度 当温度继续升高到该金属熔点绝对温度0.4倍时，金属原子 获得更多热能，开始以某些碎晶或杂质为核心，按变形前的晶格 结构结晶成新的晶粒，从而消除了全部冷变形强化现象。这个过 程称为再结晶。 这时的温度称为再结晶温度，即T再=0.4 T熔
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第三篇 金属压力加工
1. 金属的塑性变形 2. 锻 造 3. 板料冲压 讲授学时：8 学时
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第三篇 金属压力加工
利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定 形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，称为 金属压力加工，又称“金属塑性加工”。
◆金属压力加工的基本方式有以下几种：轧制、拉拔、挤压 、锻造及板料冲压。
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第一章 金属的塑性变形
◆学习目的及要求： 1.了解变形机理； 2.掌握金属常温下塑性变形时组织性能变化； 3.掌握加工硬化现象的利与弊及如何消除； 4.了解影响可锻性的因素。 ◆重点及难点：
1.加工硬化、再结晶； 2.纤维组织。 ◆金属材料经过压力加工之后，其内部组织发生很大变化， 金属的性能得到改善和提高。 因此，为正确选用压力加工方法、合理设计其零件，必须了 解金属塑性变形的实质、规律和影响因素等。
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b、金属回复温度： 冷变形强化是一种不稳定现象，具有自发的回复到稳定状态 的倾向。但在室温下不易实现。 当提高温度时，原子因获得热能，热运动加剧，使原子得以 回复正常排列，消除了晶格扭曲，致使加工硬化得到部分消除。 这一过程称为“回复”。 这时的温度称为回复温度，即 T回=(0.25～0.3)T熔
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◆纤维组织的利用原则： 1）纤维组织： 铸锭在压力加工中产生塑性变形时，基体金属的晶粒形状和 沿晶界分布的杂质形状都发生了变形，它们将沿着变形方向被拉 长，呈纤维形状。这种结构叫纤维组织。纤维组织视频。 2）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。
◆可知，由于通常使用的金属都是大量微小晶粒组成的多晶 体。因此，其塑性变形可以看成是由组成多晶体的许多单个晶粒 产生变形的综合效果，同时，晶间也变形。
自由锻错移变形：视频。地毯的皱折移动与位错：视频。
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◆实际金属：
金属受外力
晶内-滑移 晶间-滑动、转动
→宏观塑性变形
◆弹复现象： 金属内部有了应力就会发生弹性变形。应力增大到一定程度 后使金属产生塑性变形。当外力去除后，弹性变形将恢复，称“ 弹复”现象。 - 弹复对工件的变形和质量影响很大，金属压力加工时，应 采取措施防止。
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2）热变形(热加工) T加工 > T再 时，变形产生的加工硬化被 随即发生的再结晶所抵消，变形后金属具有 再结晶的相同晶粒组织，而无任何加工硬化 痕迹，这种变形称为热变形。 即冷变形强化和再结晶过程同时存在。 ◆热变形结果： 无加工硬化—加工硬化和再结晶同时进行；
细化晶粒—铸态晶粒被破碎； 致密组织—缩松、气孔被压合； 形成纤维组织—杂质分布状态被 改变。 所以，经热变形的金属虽然没有加 工硬化，但是其机械性能仍明显提高。 可把粗大、不均匀结构 → 细化。
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第二节 塑性变形对金属组织和性能的影响 金属在常温下经过塑性变形后，内部组织和性能将发生两种 变化：
1、组织变化： ①晶粒沿最大变形的方向伸长； ②晶格与晶粒发生扭曲； ③晶粒间产生碎晶。 2、性能变化（加工硬化） 是随变形程度的增加，强度、硬 度增加，而塑性、韧性下降的现象。 1）冷变形强化（加工硬化）： a、金属的力学性能随其内部组织变化而发生明显变化。 变形↑，金属的强度及硬度↑而塑性和韧性↓。这种现象称 为冷变形强化，又称加工硬化。 ◆原因：碎晶块和附近晶格扭曲阻碍滑移。
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2. 多晶体（实际金属）的变形 实际晶体内部存在大量缺陷。其中，以位错对金属塑性变形 的影响最为明显。多晶体的塑性变形动画。
滑移： 是通过位错运动实现的。 塑性变形主要通过“滑移”方 式进行，无数个滑移便形成宏 观的塑性变形。
◆纯铝试件的拉伸试验及位错模型：视频。 ◆电子显微镜下的位错运动：视频。
轧制：金属坯料在两个回转轧辊的孔隙中受压变形，以获得 各种产品的加工方法。轧板、轧圆钢、冷轧丝杠视频。
轧制产品：各种截面形状的型材、板材、无缝管材等。
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拉拔：金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。 冷拔加工视频。
挤压：金属坯 料在挤压模内被挤 出模孔而变形的加 工方法。挤压可获 得各种复杂截面的 型材或零件。动画
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第一节 金属塑性变形的实质 弹性变形： 金属在外力作用下，其内部必将产生应力。当外力停止作用 后，应力消失，变形也随之消失，金属的这种变形称为弹性变形 塑性变形： 外力增大到使金属的内应力超过该金 属的屈服点之后，即使外力停止作用，金 属的变形也并不消失，这种变形称为塑性 变形。 1. 单晶体内的变形 塑性变形的实质：是在晶体内沿一定晶面产生相对滑移的结 果。动画演示。
◆金属强化： 金属的冷变形强化（冷作硬化）是强化金属的重要手段，尤 其是对无同素异构转变的金属是唯一强化金属的方法。 ◆但强化金属的同时，给金属的继续加工带来了困难，因此 要经过再结晶使金属重新获得塑性，因此塑性变形工艺过程中经 常应用到再结晶退火工艺。 ◆再结晶退火： 就是将冷作硬化以后的金属重新加热到再结晶温度以上某一 温度让其发生再结晶，继而消除冷作硬化现象，以利于继续进行 塑性加工。 ◆加工硬化与再结晶的应用：视频。