合工大第3章金属的塑性成形(张祖芳)详解
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第3章金属的塑性成形
冷拔等 （2）特点： a）位错密度上升—显著加工硬化，强度、
硬度上升，塑性、韧性下降； b）尺寸精度高、表面质量好； c）变形程度不宜过大，避免破裂。 冷变形后的工件若继续进行冷加工，要进
行再结晶退火，因此金属压力加工主要采用热变 形来进行。
2、热变形（热加工）：在再结晶温度以上进行 的变形。
如 Fe 的熔点1538℃，其再结晶温度为451℃， 其在400℃以下的加工仍为冷加工。而 Pb (熔点为 327℃) 的再结晶温度为-33℃，则其在室温下的加工 为热加工。
2）组织 a）单相组织（纯金属或固溶体）比多相好 b）钢中碳化物呈弥散分布比网状分布好 c）晶粒细化组织比粗大组织好
３）变形条件 （1）加热温度 a）滑移力减小
加热温度高： b）再结晶过程加速 可锻性好 c）多相状态向单相转变
但是，温度过高，会引起过烧或过热。过烧会破坏 晶粒间的连接，过热会使晶粒过分长大。
２、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）晶粒的形状和大小不等 b）相邻晶粒的位向不同 c）多晶体内存在大量晶界
2）多晶体的塑性变形： 多晶体中单个晶粒变形与单晶体相似，多晶体变形 比单晶体复杂。
晶界对多晶体变形的影响： 多晶体中当位错运动到晶界附近 时，受到晶界的阻碍而堆积起来,称 位错的塞积。要使变形继续进行, 则 必须增加外力, 从而使金属的变形抗 力提高。
黄 铜
加热温度 ℃
4、回复 冷变形后的金属，在加热过程中，随温度的上升，原子热运 动加剧，晶格扭曲被消除，内应力、电阻率等明显下降的现象。 T回＝（0.25～0.3）T熔 回复只能部分消除加工硬化 。
5、再结晶 冷变形后的金属，加热到一定温度时，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）再结晶过程特点: a）原子热振动加剧 b）以某些质点为核心重新结晶 c）加工硬化全部消除 （2）再结晶温度 再结晶不是恒温过程，而是自某一温度开始，在一定温度范 围内连续进行的过程。金属经大量塑性变形后开始再结晶的最低 温度，称为再结晶温度。
硬度上升，塑性、韧性下降； b）尺寸精度高、表面质量好； c）变形程度不宜过大，避免破裂。 冷变形后的工件若继续进行冷加工，要进
行再结晶退火，因此金属压力加工主要采用热变 形来进行。
2、热变形（热加工）：在再结晶温度以上进行 的变形。
如 Fe 的熔点1538℃，其再结晶温度为451℃， 其在400℃以下的加工仍为冷加工。而 Pb (熔点为 327℃) 的再结晶温度为-33℃，则其在室温下的加工 为热加工。
2）组织 a）单相组织（纯金属或固溶体）比多相好 b）钢中碳化物呈弥散分布比网状分布好 c）晶粒细化组织比粗大组织好
３）变形条件 （1）加热温度 a）滑移力减小
加热温度高： b）再结晶过程加速 可锻性好 c）多相状态向单相转变
但是，温度过高，会引起过烧或过热。过烧会破坏 晶粒间的连接，过热会使晶粒过分长大。
２、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）晶粒的形状和大小不等 b）相邻晶粒的位向不同 c）多晶体内存在大量晶界
2）多晶体的塑性变形： 多晶体中单个晶粒变形与单晶体相似，多晶体变形 比单晶体复杂。
晶界对多晶体变形的影响： 多晶体中当位错运动到晶界附近 时，受到晶界的阻碍而堆积起来,称 位错的塞积。要使变形继续进行, 则 必须增加外力, 从而使金属的变形抗 力提高。
黄 铜
加热温度 ℃
4、回复 冷变形后的金属，在加热过程中，随温度的上升，原子热运 动加剧，晶格扭曲被消除，内应力、电阻率等明显下降的现象。 T回＝（0.25～0.3）T熔 回复只能部分消除加工硬化 。
5、再结晶 冷变形后的金属，加热到一定温度时，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）再结晶过程特点: a）原子热振动加剧 b）以某些质点为核心重新结晶 c）加工硬化全部消除 （2）再结晶温度 再结晶不是恒温过程，而是自某一温度开始，在一定温度范 围内连续进行的过程。金属经大量塑性变形后开始再结晶的最低 温度，称为再结晶温度。
金属塑性成形1
DLPU
特种锻造
• 是在专用设备上或在特殊模具内使金属毛 坯成形的一种特殊锻造工艺，这些工艺方 法都是为了成形一般锻造方法很难或无法 得到的锻件，如精密锻造、径向锻造、热 挤压、辊锻、楔横轧和电热顶镦等。
DLPU
特种锻造
DLPU
热锻、温锻和冷锻
DLPU
2.2 锻前加热 2.2.1 加热方法
DLPU
DLPU
金属塑性成形的分类
锻压（Metal forging and stamping） 1.体积成形(Bulk Metal Forming): 1.1 锻造(Forg) 1.3 拉拔(Drawing) 2. 板料成形(Sheet Metal Forming) 2.1 冲裁(blanking) 2.2 弯曲(Bending) 2.3 拉深(Deep drawing) 2.4 翻边(flanging) 2.5 胀形(Bulging) 轧制（Rolling）
• 凹形坯镦粗 减小鼓肚程度，避免表面出现裂纹。
DLPU
软金属垫镦粗
DLPU
易变形软金属的流动对坯料产生了向外的主动摩擦力， 促使坯料端部金属向四周流动，结果使坯料的侧面内凹，继 续镦粗，软金属作用降低，得到鼓肚不大的锻件。
(1) 平砧镦粗
• 在套环内镦粗：低塑性高合金钢。 • 坯料迭起镦粗：薄饼类锻件。 • 反复镦粗拔长：目的是变形均匀。
DLPU
(1) 平砧镦粗（应力，应变）
DLPU
(1) 平砧镦粗____高径比对镦粗件形状的影响
DLPU
高径比 H0/D0 H0/D0 =0.8~2.0 单鼓 H0/D0 =1.5~2.5 双鼓——单鼓 H0/D0 =2.5~3.0 双鼓 H0/D0 〉2.5~3.0 失稳弯曲
特种锻造
• 是在专用设备上或在特殊模具内使金属毛 坯成形的一种特殊锻造工艺，这些工艺方 法都是为了成形一般锻造方法很难或无法 得到的锻件，如精密锻造、径向锻造、热 挤压、辊锻、楔横轧和电热顶镦等。
DLPU
特种锻造
DLPU
热锻、温锻和冷锻
DLPU
2.2 锻前加热 2.2.1 加热方法
DLPU
DLPU
金属塑性成形的分类
锻压（Metal forging and stamping） 1.体积成形(Bulk Metal Forming): 1.1 锻造(Forg) 1.3 拉拔(Drawing) 2. 板料成形(Sheet Metal Forming) 2.1 冲裁(blanking) 2.2 弯曲(Bending) 2.3 拉深(Deep drawing) 2.4 翻边(flanging) 2.5 胀形(Bulging) 轧制（Rolling）
• 凹形坯镦粗 减小鼓肚程度，避免表面出现裂纹。
DLPU
软金属垫镦粗
DLPU
易变形软金属的流动对坯料产生了向外的主动摩擦力， 促使坯料端部金属向四周流动，结果使坯料的侧面内凹，继 续镦粗，软金属作用降低，得到鼓肚不大的锻件。
(1) 平砧镦粗
• 在套环内镦粗：低塑性高合金钢。 • 坯料迭起镦粗：薄饼类锻件。 • 反复镦粗拔长：目的是变形均匀。
DLPU
(1) 平砧镦粗（应力，应变）
DLPU
(1) 平砧镦粗____高径比对镦粗件形状的影响
DLPU
高径比 H0/D0 H0/D0 =0.8~2.0 单鼓 H0/D0 =1.5~2.5 双鼓——单鼓 H0/D0 =2.5~3.0 双鼓 H0/D0 〉2.5~3.0 失稳弯曲
第3章金属塑性加工的宏观规律
金属塑性成形原理 机械学院
第三章 金属塑性变形与流动的相关问题
扭转试验法
对于一定试样，所得总转数越高，塑性越好， 可将扭转数换作为剪切变形（ γ ） 。
R n
30L0
式中：R——试样工作段的半径； L0——试样工作段的长度； n——试样破坏前的总转数。
《冲压工艺与模具设计》
金属塑性成形原理
从塑性图上获取的信息
➢慢速加工，温度为350~400℃时,φ值和εM都有最大 值，不论轧制或挤压，都可在此温度范围内以较 慢的速度加工。
➢锻锤下加工，在350℃左右有突变，变形温度应选 择在400~450℃。
➢工件形状比较复杂，变形时易发生应力集中，应 根据αK曲线来判定。从图中可知，在相变点270℃ 附近突然降低，因此，锻造或冲压时的工作温度 应在250℃以下进行为佳。
金属塑性成形原理
第三章 金属塑性变形与流动的相关问题
机械学院
§3. 1 塑性流动规律（最小阻力定律） §3. 2 影响金属塑性流动和变形的因素 §3. 3 不均匀变形、附加应力和残余应力 §3. 4 金属塑性加工诸方法的应力与变形特
点 §3. 5 塑性加工过程的断裂与可加工性
《冲压工艺与模具设计》
金属塑性成形原理
塑性变形
第三章 金属塑性变形与流动的相关问题
一、多晶体塑性变形的特点
机械学院
1. 多晶体结构的特点： ● 存在晶界； ●相邻晶粒之间取向不同
2. 塑性变形的特点：
(1) 相邻晶粒的阻碍
当一个晶粒在某一滑移系发生滑移， 即位错发生运动，位错遇到晶界时，由 于各个晶粒的位向不同，不能直接从一 个晶粒移动到另一晶粒，便塞积起来；
《冲压工艺与模具设计》
材料成型基础-金属塑性成型
金属拉伸时的应力—应变曲线（低碳钢）
一、 塑性变形的实质
金属材料是晶体结构，金属受到外力会使金属内部产生应力。 当内应力超过弹性极限，发生伸长或歪扭（应力消失，变形消失）——弹 性变形 当内应力超过屈服极限值，发生滑移（不可逆变形）——塑性变形
金属的变形实际上就是组成金属的晶粒变形，包括晶内变形和 晶间变形。
M
孪生与滑移的区别
• 由孪生的变形过程可知，孪生所发生的切变均匀地波及整 个孪生变形区，而滑移变形只集中在滑移面上，切变是不 均匀的；
• 孪生切变时原子移动的距离不是孪生方向原子间距的整数 倍（而是几分之一原子间距），而滑移时原子移动的距离 是滑移方向原子间距的整数倍；
• 孪生变形后，孪晶面两边晶体位向不同，成镜像对称；而 滑移时，滑移面两边晶体位向不变；
正挤
反挤
（3）拉拔：金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。 拉拔是获得金属丝的唯一方法。利用轧制或挤压后的型材为 坯料，可拉制各种细线材、薄壁管和各种特殊几何形状的型 材。（高精度、小表面粗糙度）
(4) 锻造：锻锤锤击工件产生压缩变形 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
刃型位错运动造成晶体滑移变形的示意
螺型位错运动造成晶体滑移变形的示意
2）孪生
孪生是晶体在切应力作用下，晶体的一部分沿着一定 的晶面（称为孪生面）和一定的晶向（称为孪生方向） 发生均匀切变。孪生变形后，晶体的变形部分与未变 形部分构成了镜面对称关系，镜面两侧晶体的相对位 向发生了改变。这种在变形过程中产生的孪生变形部 分称为“形变孪晶”，以区别于由退火过程中产生的 孪晶。与滑移过程相似，孪生也是通过位错运动拉力 实现的，每层镜面与它相邻镜面沿孪生方向移动小于 一个原子间距的距离。
一、 塑性变形的实质
金属材料是晶体结构，金属受到外力会使金属内部产生应力。 当内应力超过弹性极限，发生伸长或歪扭（应力消失，变形消失）——弹 性变形 当内应力超过屈服极限值，发生滑移（不可逆变形）——塑性变形
金属的变形实际上就是组成金属的晶粒变形，包括晶内变形和 晶间变形。
M
孪生与滑移的区别
• 由孪生的变形过程可知，孪生所发生的切变均匀地波及整 个孪生变形区，而滑移变形只集中在滑移面上，切变是不 均匀的；
• 孪生切变时原子移动的距离不是孪生方向原子间距的整数 倍（而是几分之一原子间距），而滑移时原子移动的距离 是滑移方向原子间距的整数倍；
• 孪生变形后，孪晶面两边晶体位向不同，成镜像对称；而 滑移时，滑移面两边晶体位向不变；
正挤
反挤
（3）拉拔：金属坯料被拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。 拉拔是获得金属丝的唯一方法。利用轧制或挤压后的型材为 坯料，可拉制各种细线材、薄壁管和各种特殊几何形状的型 材。（高精度、小表面粗糙度）
(4) 锻造：锻锤锤击工件产生压缩变形 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
刃型位错运动造成晶体滑移变形的示意
螺型位错运动造成晶体滑移变形的示意
2）孪生
孪生是晶体在切应力作用下，晶体的一部分沿着一定 的晶面（称为孪生面）和一定的晶向（称为孪生方向） 发生均匀切变。孪生变形后，晶体的变形部分与未变 形部分构成了镜面对称关系，镜面两侧晶体的相对位 向发生了改变。这种在变形过程中产生的孪生变形部 分称为“形变孪晶”，以区别于由退火过程中产生的 孪晶。与滑移过程相似，孪生也是通过位错运动拉力 实现的，每层镜面与它相邻镜面沿孪生方向移动小于 一个原子间距的距离。
《金属塑性成形方法》课件
《金属塑性成形方法》ppt课 件
目录
CONTENTS
• 金属塑性成形方法简介 • 金属塑性成形的基本原理 • 金属塑性成形的主要方法 • 金属塑性成形的质量控制 • 金属塑性成形技术的发展趋势
01 金属塑性成形方法简介
CHAPTER
金属塑性成形的基本概念
金属塑性成形是一种通过施加外 力使金属材料发生塑性变形，从 而获得所需形状和性能的加工方
大型金属件和复杂形状的金属件制造，如轴、齿轮、连杆等。
模型锻造
要点一
总结词
通过将金属坯料放置在模具中，在高温和高压下使其发生 塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的金属件。
要点二
详细描述
模型锻造是一种常见的金属塑性成形方法，通过将金属坯 料放置在模具中，在高温和高压下使其发生塑性变形，从 而获得所需形状和尺寸的金属件。模型锻造过程中，金属 坯料在高温和高压下发生变形，内部晶粒结构发生变化， 从而提高了金属的力学性能。模型锻造适用于中小型金属 件制造，如齿轮、轴承、气瓶等。
过程稳定可控。
在线检测
采用先进的在线检测技术，对成形 过程中的产品进行实时检测，及时 发现并处理问题。
成品检测
对成形后的产品进行全面的检测， 包括尺寸、外观、性能等，确保产 品质量符合要求。
05 金属塑性成形技术的发展趋势
CHAPTER
高性能金属材料的开发与应用
高强度钢
通过合金化、热处理等手段提高 钢材的强度和韧性，用于制造轻
流动法则与加工硬化
流动法则是描述金属在塑性成形过程中应力的分布规律。加工硬化是指 在塑性成形过程中，随着变形的进行，材料的强度和硬度逐渐提高的现 象。
金属塑性变形的工艺基础
塑性成形的基本方法
目录
CONTENTS
• 金属塑性成形方法简介 • 金属塑性成形的基本原理 • 金属塑性成形的主要方法 • 金属塑性成形的质量控制 • 金属塑性成形技术的发展趋势
01 金属塑性成形方法简介
CHAPTER
金属塑性成形的基本概念
金属塑性成形是一种通过施加外 力使金属材料发生塑性变形，从 而获得所需形状和性能的加工方
大型金属件和复杂形状的金属件制造，如轴、齿轮、连杆等。
模型锻造
要点一
总结词
通过将金属坯料放置在模具中，在高温和高压下使其发生 塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的金属件。
要点二
详细描述
模型锻造是一种常见的金属塑性成形方法，通过将金属坯 料放置在模具中，在高温和高压下使其发生塑性变形，从 而获得所需形状和尺寸的金属件。模型锻造过程中，金属 坯料在高温和高压下发生变形，内部晶粒结构发生变化， 从而提高了金属的力学性能。模型锻造适用于中小型金属 件制造，如齿轮、轴承、气瓶等。
过程稳定可控。
在线检测
采用先进的在线检测技术，对成形 过程中的产品进行实时检测，及时 发现并处理问题。
成品检测
对成形后的产品进行全面的检测， 包括尺寸、外观、性能等，确保产 品质量符合要求。
05 金属塑性成形技术的发展趋势
CHAPTER
高性能金属材料的开发与应用
高强度钢
通过合金化、热处理等手段提高 钢材的强度和韧性，用于制造轻
流动法则与加工硬化
流动法则是描述金属在塑性成形过程中应力的分布规律。加工硬化是指 在塑性成形过程中，随着变形的进行，材料的强度和硬度逐渐提高的现 象。
金属塑性变形的工艺基础
塑性成形的基本方法
金属塑性成形原理(3-1,3-2,3-3)
3、应力椭球面：
在主轴坐标系中点应力状态的几何表达。 几何含义： 主半轴长度分别为1 2 3 的应力椭球面； 物理含义： 1）主轴坐标系中，对于一个确定的应力状态，任 意斜切面上的全应力矢量S的端点必在椭球面上； 2）一点应力状态中，三个主应力中的最大值、最 小值也是过该点所有截面上应力的最大和最小值 讨论： a）单向应力状态 b）两向应力状态 c）圆柱应力状态 d）球面应力状态
第二节 应变分析
一、应变及其分量 单元体的变形分为： 1）棱边长度的变化（正应变，线应变）； 2）棱边所夹角度的变化（切应变，剪应变） 1、名义应变（相对应变，工程应变）及其分量 正应变：单位长度的改变量 x ,y ,z 伸长为正，缩短为负； 切应变：单位长度上的偏移量或两棱边夹角的 变化量 夹角减小为正，增大为负； xy , yz , zx
2 2 2 Sn S x Sy Sx Si Si
(i x, y, z )
n S x l x S y l y S z l z ij li l j
2 2 n Sn n
(i, j x, y, z)
四、主应力、应力张量不变量
1、主应力 主应力：切应力为零的微分面上的正应力分量称主应力 主平面：可以找到三个相互垂直的面，其上只有正应 力，无切应力，这样的微分面称主平面。 应力主轴：主平面的法线方向，即主应力的方向，称为 应力主方向或者应力主轴。
九、 平面应力状态和轴对称应力状态
1、平面应力状态 特点：1）变形体内各质点在与某一方向（如Z轴）垂直的平 面上没有应力作用，即 zx zy z 0 2）z轴是一个主方向 3）应力分量与z轴无关，即对z轴的偏导数为零。
平面应力状态下的应力摩尔圆
金属的塑性成形方法3ppt讲解
胎模锻：
自由锻设备。
1、锤上模锻
配合间隙小； 特点 机架与砧座相连；
震动、噪声大，模具寿命低。
☆锤上模锻，常使用多膛锻模。 从而，能够在一台机床上完成多道工序。
制 ①拔长
坯 ②滚挤
锻 模
工
步 ③弯曲
模 ④预锻
锻
切
工 步
⑤终锻
边
切
断 ⑥切边
模
工
步
Δ终锻模膛的特征是具有飞边槽，它由桥部与仓部组 成。
母及一些不需要制坯的小型锻件。
摩擦压力机传动简图
靠飞轮、螺杆及滑块向下运动时所积蓄 的能量来实现模锻的。
4．平锻机上模锻
平锻机有两个互相垂直的分摸面，主分模面在凸模 与凹模之间，另一个分模面在可分的两半凹模之间。
吨位一般为l103~3.15104kN。 ➢ 最适合的锻件是带头部的杆类和有孔的锻件，也可
锤上模锻所用的锻模都由上模和下模组 成。下模固定在砧座上，上模装在锤头 上，锻造时随锤头一起上下运动。根据 锻件形状和模锻过程的需要，上、下模 上设有一定形状的凹腔，上、下模合在 一起形成模膛。根据其功能的不同可分 为模锻模膛和制坯模膛。
分类
●
模膛 种类
镦粗
制坯模膛（体积分配）
拔长 滚挤★
弯…曲
修整模
使用自由锻设备。
• 它是一种介于自由锻与模锻之间的锻造方法，适 于小中批量生产，在我国中、小工厂应用普遍。
三、模锻生产特点 优点：
可生产形状复杂的锻件，锻件精度高，材料利用率 高；
锻造流线分布合理，操作简便。
缺点： 1．坯料整体变形，抗
力大，受设备吨位限制，不 能生产大的锻件；
2．设备投资大，锻模 成本高。
金属塑性成形原理课件
于过热、过烧等原因，塑性又会急剧下降，此 称高温脆区(区域Ⅳ)。
温度升高使金属塑性增加的原因，归纳起来有 以下几个方面： 1) 发生回复或再结晶：回复使金属得到一定 程度的软化，再结晶则完全消除了加工硬化的效 应，因而使金属的塑性提高。 2) 原子动能增加，使位错活动性提高、滑移 系增多，从而改善了晶粒之间变形的协调性。 3) 金属的组织、结构发生变化，可能由多相 组织转变为单相组织，也可能由对塑性不利的晶 格转变为对塑性有利的晶格。
第一章
金属塑性成形的物理基础
课程基本任务：
阐明金属在塑性成形时的共同性，即研究和探讨金 属在各种塑性加工过程中可遵循的基础和规律。
课程的目的：
科学地、系统地阐明这些基础和规律，为学习后续 的工艺课程做理论准备，也为合理制订塑性成形工艺 规范及选择设备、设计模具奠定理论基础。
绪论：金属材料的基本加工方法
应变速率
□ 应变速率对塑性影响的结论
不同的应变速率大小影响不同； 化学成分越复杂或合金元素含量越高，率敏感性越 高； 对有脆性转变金属，视是否避开脆性区而定； 增大应变速率，降低摩擦系数；减少热量损失；提高 惯性流动效应； 非常高的应变速率大大提高金属的塑性
(5) 应力状态对金属塑性的影响
包括轧制、挤压和拉拔等。
△ 轧制：轧制是将金属坯料通过两个旋转轧辊
间的特定空间使其产生塑性变形，以获得一定 截面形状材料的塑性成形方法。
轧制原理示意图
△ 挤压：挤压是在大截面坯料的后端施加一定的
压力，将坯料通过模孔使其产生塑性变形，以获 得符合模孔截面形状的小截面坯料的成形方法。 挤压又分正挤压、反挤压和正反复合挤压。
2) 晶粒度的影响 晶粒越细小，金属的塑性也越好。 因为在一定的体积内，细晶金属的晶粒数比 粗晶粒金属的多，因而塑性变形时位向有利的晶 粒也较多，变形能较均匀地分散到各个晶粒上。 3) 晶格类型的影响 面心立方金属塑性最好，如铝、铜和镍等； 体心立方次之，如钒、钨、钼等； 密排六方塑性最差，如镁、锌、钛等。
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四、 锻造比与锻造流线 1．锻造比： 锻造时变形程度的一种表示方法 • 拔长时： y A0 / A L / L0 y A / A0 H 0 / H • 镦粗时：
Hale Waihona Puke 随着锻造比的 增加，金属的力学 性能显著变化（组
织致密程度和晶粒细 化程度提高）
生产实践表明： 当Y锻＝2时，铸态组织中的疏松、气孔被压合，组织得到细化， 工件纵向和横向的力学性能均有显著提高。 当 Y锻＝2～5时，工件锻造流线明显，呈各向异性，纵向力学性 能略有提高，但横向的力学性能开始下降。 当Y锻 >5时，工件纵向力学性能不再提高，而横向力学性能急剧 下降。 因此，以钢锭为坯料进行锻造时，应按零件的力学性能要求 选择合适的锻造比。如拉杆等主要在流线纵向受力的零件，锻 比选2.5～5；而吊钩等主要在流线横向受力的零件，锻比选取 2～2.5。若用钢材为坯料进行锻造，因钢材在轧制过程中已经产 生了锻造流线，锻造时主要考虑流线与零件轮廓的符合程度， 故锻比取1.3～1.5即可。
（4）毛坯或零件的精度较高 应用先进的技术和设备， 可实现少切削或无切削加工。例如，精密锻造的伞齿 轮齿形部分可不经切削加工直接使用，复杂曲面形状 的叶片精密锻造后只需磨削便可达到所需精度。
应用：型材、板材、线材 承受较大负荷或复杂载荷的机械零件 缺点：不能加工脆性材料（如铸铁）和形状特别复杂 （特别是内腔形状复杂）或体积特别大的零件或毛坯，生 产条件较差
型材
板材
线材
齿轮
轴
其它
第一节 金属塑性成形基础
一、 金属塑性变形的机理 1．单晶体的塑性变形 以理想单晶体为例（无缺陷、晶格规则）
正应力拉伸
滑移：金属原子沿某些特定面移动 (即金属原子在外力的作用下产生了一定的位移）
滑移通常是通过位错的移动来实现的。
结论： 金属塑性变形的实质是原子的移动 塑性变形前后晶格类型保持不变
③ 加工硬化是一种不稳定的现象，具有自发地回复到稳定状态 的倾向。 加工硬化在生产中的实用意义
加工硬化是强化金属的重要方法之一。纯金属及某些不能通 过热处理方法强化的合金，如低碳钢、纯铜、防锈铝、奥氏 体不锈钢、高锰钢等，可通过冷拔、冷轧、冷挤压等工艺来 提高其强度和硬度。
2．回复和再结晶
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。但在常温下，多数金属的原子扩散能力很低，加工硬 化不会自发消除。而将硬化金属加热后，将相继发生回复、再 结晶和晶粒长大现象，金属的组织和性能也随之变化
(1) 回复：回复使晶格畸变减轻或消除，使制件保
持较高的强度且降低脆性(冷拔钢丝经冷卷成形 后的低温回火，可使弹簧定形且仍保持良好的弹性) 回复温度约为（0.25～0.30）T熔K
(2) 再结晶：塑性变形后金属被拉长了的晶粒重新生核、结
晶，变为等轴细晶完全消除加工硬化现象再结 晶温度一般为0.4T熔K以上 (再结晶只是原子重 新排列的过程）
第3章 金属的塑性成形
金属塑性成形基础 自由锻及自由锻工艺设计 模锻及模锻工艺设计 冲压及冲压工艺设计
定义
– 利用外力使金属产生塑性变形，使其改变形状、尺寸和改 善性能，获得型材或锻压件的加工方法
两个条件：外力、塑性，缺一不可
包括： 锻造、冲压 、轧制、挤压和拉拔
基本特点:
（1）改善金属的组织、提高力学性能 金属材料经压力 加工后，其组织、性能都得到改善和提高，塑性加工能消 除金属铸锭内部的气孔、缩孔和树枝状晶等缺陷，并由于 金属的塑性变形和再结晶，可使粗大晶粒细化，得到致密 的金属组织，从而提高金属的力学性能。在零件设计时， 若正确选用零件的受力方向与纤维组织方向，可以提高零 件的抗冲击性能。 （2）材料的利用率高 金属塑性成形主要是靠金属的体积 重新分配，而不需要切除金属，因而材料利用率高。 （3）较高的生产率 塑性成形加工一般是利用压力机和模 具进行成形加工的，生产效率高。例如，利用多工位冷镦 工艺加工内六角螺钉，比用棒料切削加工工效提高约400倍 以上。
料的再加工，如冷轧、冷冲压、冷镦及冷拉等。
热成形: 在再结晶温度以上进行的塑性成形，变形过程中既
有加工硬化又有再结晶，且硬化被再结晶完全消除 综合力学性能好,变形力小，变形程度大。 用于毛坯或半成品的制造,自由锻、热模锻、热轧、热挤压等 工艺都属于热变形加工 为使再结晶迅速、彻底，实用热成形温度远高于再结晶温度
温成形: 介于冷变形和热变形之间的塑性变形,有加工硬化及
回复现象，但无再结晶 用温热变形得到的工件，其强度和尺寸精度比热变形高，而 变形抗力比冷变形低。如温热挤压、半热锻等 用于尺寸较大、材料强度较高的零件或半成品制造。
铅、锡在室温下的加工属于热变形；钨的再结晶 温度为1210℃，即使在1000℃的高温下进行的加 工也属于冷变形
2．多晶体的塑性变形
晶内变形：主要以滑移方式进行 晶间变形：晶粒间的相对滑动和转动 各晶粒的变形是分批、逐步进行的 （低温时多为晶内变形，变形量较小）
多晶体的塑性变形＝（晶内变形+晶间变形)
二、 金属的加工硬化、回复和再结晶
1．金属的加工硬化 金属在低于再结晶温度加工时，由于塑性应变而产生的强度 和硬度增加,塑性、韧性下降的现象
三、 金属的冷成形、热成形及温成形 冷成形: 在再结晶温度以下进行的塑性成形，变形过程中
会出现加工硬化。 冷成形的特点及应用： ① 冷成形时金属的塑性低，变形抗力大；
② 热压力加工能一次成形的，采用冷压力加工就可能要加工多
次，在中间还需进行多次再结晶退火；设备也要求刚性好，吨 位大；
③ 冷成形后的产品精度高，表面光洁，常用于已热变形过的坯
组织变化：晶粒沿变形方向被拉长；滑移面附近 晶格产生畸变；出现许多微小碎晶
加工硬化对金属组织性能的影响： ① 压力加工中，加工硬化增大了材料继续变形的阻力。常在冷 轧、冷拉等一些变形程度较大的冷变形工序中，穿插再结晶退火 工序，以消除加工硬化。 ② 通过加工硬化可以提高金属强度、硬度和耐磨性。如冷拉钢 丝，冷卷弹簧，坦克和拖拉机履带，等零件的制造均利用了加工 硬化效应来提高零件的性能。