3.4金属的热变形加工
关于金属热处理变形原因及改善的技术措施
关于金属热处理变形原因及改善的技术措施【摘要】工业化的发展有效的促进了我国国家整体实力的提升，在当今世界的发展过程中，工业实力的强弱影响着一个国家的经济发展以及整体实力。
在我国各行业不断更新技术措施，改革现有施工环境的过程中，我们发现各种金属的运用以及加工都成为了部分工业不可避免要使用的一项措施。
在金属的使用加工过程中，对现有金属进行提炼处理，并对其进行金属热处理加工，已经成为了在使用的必备措施。
在金属使用的过程中，由于力学性质的影响，金属在使用过程中必然会出现变形，影响金属部件的使用效率，降低其有效的使用寿命，所以在进行金属加工过程中要提高其质量的锻造，虽然在加工过程中依旧面临各种因素的影响，会导致其变形的出现，但是只要能够找到原因，改善技术措施，势必能够解决问题的出现。
【关键词】金属热处理；形变；改善技术前言金属在加工制造的过程中由于自身物理因素的影响，难免会出现一些变形的现象，随着在工业领域人们对金属部件的使用质量要求的不断提高，在进行金属零件使用加工的过程中，相关的制造单位会通过金属热处理的方式改善金属的结构，使其在应用过程中达到新的刚度以及韧性，提高在使用过程中技术部件的质量。
在进行金属热处理的过程中，由于金属部件长相各不相同的原因，在实际的进行热处理时，会出现金属受热不均、冷却不均致使受力不均发生变现的现象，这种问题的出现使得在金属热处理面技术临了前所未有的困难，为了强化金属部件制品的质量，提高其使用的性能，在进行技术热处理的过程中我们要合理的分析出问题出现的原因。
通过科学有效的手段制定并改善技术措施的应用。
1、金属热处理变形的原因在工业发展的过程中，金属原件的使用涉及的范围十分的广阔。
在我国制造业不断兴起的今天，各种金属部件的加工使用已经成为了一种势不可挡的趋势。
在我国汽车、轮船、飞机、建筑、五金水暖、等相关单位不断强化自身素质以及产品质量的今天，在进行金属部件的热处理过程中，都提高了相应的技术质量标准。
3.4金属的热变形加工
采用超塑合金制造的摩托车外壳
纳米铜的室温超塑性
本章小结
塑性变形是材料在外力作用下所表现出来的一种行为，它不仅能改变材
料的外形和尺寸，而且使其内部的组织、结构和性能发生了一系列变化。 本章重点讨论了金属塑性变形的特点、规律，以及经塑性变形后的金属 在重新加热时其组织、结构与性能所发生的变化规律。 金属经塑性变形产生滑移带、晶粒压扁或拉长，其性能突出表现为加工 硬化，因此加工硬化的含义、机理及在生产中的实际应用即为学习的重 点所在；关于回复与再结晶部分：应注意其前提条件，回复与再结晶的 应用，以及再结晶的概念、再结晶温度与再结晶退火温度的计算等。 正确而合理的热变形加工可消除铸造缺陷，提高其力学性能。同时在特 定条件下，形成合理的流线组织也是必不可少的。 本章的学习，不仅为制定合理的冷、热变形加工提供科学依据，同时也 为探讨材料力学性能的本质、强化材料等提供理论和实际依据。
3.4 金属的热变形加工 （Hot Deformation of Metals）
3.4.1 冷、热变形加工的区别
金属学上，区分冷变形加工和热变形加工的界限是金属的TR。 在TR以下进行塑性变形称为冷加工； 在TR以上进行塑性变形称为热加工。 钨在1100℃变形加工，锡在室温下变形加工，它们各为何种塑性 加工类型？（已知钨的熔点为3410℃ ，锡的熔点为232℃）
钨：TR=(3410+273) ×0.4-273=1200(℃) 冷变形加工 锡：TR=(232+273) ×0.4-273=-71(℃) 热变形加工
3.4 金属的热变形加工 （Hot Deformation of Metals）
3.4.1 冷、热变形加工的区别
金属材料冷变形加工后晶 粒被拉长，变形过程中不 发生再结晶，金属将保留 加工硬化效应。
3j40热处理
3j40热处理摘要：一、3J40 热处理的概述二、3J40 热处理的过程三、3J40 热处理的应用四、3J40 热处理的优势与局限正文：一、3J40 热处理的概述3J40 热处理是一种针对金属材料进行的特种工艺，主要用于改善金属材料的性能，提高其强度、硬度和耐磨性。
3J40 热处理是一种具有良好综合性能的钢种，广泛应用于各种机械零件的制造中。
通过3J40 热处理，可以有效提高金属材料的使用寿命，从而降低生产成本，提高生产效率。
二、3J40 热处理的过程3J40 热处理的过程主要包括以下几个步骤：1.预热：将金属材料加热到一定温度，以达到均匀化的目的，为后续的热处理做好准备。
2.淬火：将预热后的金属材料放入淬火介质中，迅速冷却，以提高金属材料的硬度和强度。
3.回火：将淬火后的金属材料重新加热到一定温度，并保持一段时间，以降低硬度，提高金属材料的韧性。
4.冷却：回火后的金属材料进行自然冷却，使其组织稳定，达到预期的性能。
三、3J40 热处理的应用3J40 热处理广泛应用于各种机械零件的制造中，如轴承、齿轮、刀具等。
通过3J40 热处理，可以提高这些零件的使用寿命，提高其抗磨损、抗疲劳性能，从而保证产品的质量和稳定性。
四、3J40 热处理的优势与局限3J40 热处理的优势主要体现在以下几点：1.提高金属材料的强度和硬度，提高其使用寿命。
2.提高金属材料的韧性，降低脆性，保证产品在使用过程中的稳定性。
3.提高金属材料的耐磨性，降低磨损，减少维护成本。
然而，3J40 热处理也存在一定的局限性，如热处理过程中可能产生的变形、裂纹等缺陷，需要进行严格的质量控制。
金属制品热加工工艺技术
金属制品热加工工艺技术引言金属制品热加工是一种重要的金属加工方式，通过利用高温和压力对金属材料进行变形和加工，可以改善金属的性质和形状，从而满足不同工业领域对金属制品的需求。
本文将介绍金属制品热加工的常见工艺和技术，并详细讨论其应用和优势。
常见的金属制品热加工工艺热轧热轧是将金属坯料加热至高温后通过连续轧制变形成型的一种热加工工艺。
通过热轧，可以获得具有较高强度和较好塑性的金属板材、带材和型材等制品。
热轧的工艺参数包括轧制温度、轧制速度、轧辊形状等，这些参数的选择将直接影响到金属制品的性能和质量。
热挤压热挤压是利用金属坯料在高温下受到外力作用而发生塑性变形的一种热加工工艺。
通过热挤压，可以制备出形状复杂的金属制品，如管材、棒材和型材等。
热挤压的工艺参数包括挤压温度、挤压速度、挤压比等，这些参数的选择将直接影响到金属制品的形状和性能。
热处理热处理是指将金属材料加热至一定温度后，经过一定时间保温后进行冷却的一种热加工工艺。
热处理可以改善金属材料的组织结构和性能，如提高材料的硬度、强度和耐腐蚀性等。
热处理的工艺参数包括加热温度、保温时间、冷却速度等，这些参数的选择将直接影响到金属制品的性能和使用寿命。
热焊接热焊接是利用高温将金属材料熔化并连接起来的一种热加工工艺。
通过热焊接，可以制备出具有良好接头强度的金属制品，如焊接管道、焊接结构等。
热焊接的工艺参数包括焊接温度、焊接时间、焊接压力等，这些参数的选择将直接影响到焊接接头的质量和可靠性。
金属制品热加工工艺技术的应用金属制品热加工工艺技术在许多工业领域具有广泛应用。
在汽车制造领域，热轧工艺常用于生产汽车车身板材和结构件。
通过热轧，可以获得具有较高强度和较好形变性的金属板材，提高汽车的整体安全性能和耐久性。
在航空航天领域，热挤压工艺常用于生产飞机零件和发动机部件。
通过热挤压，可以制备出形状复杂、强度高的金属制品，提高航空器的性能和可靠性。
在建筑领域，热处理工艺常用于生产钢材和铝合金制品。
金属热加工方法
金属热加工方法
金属热加工是指在高温下对金属材料进行加工和处理的方法。
其目的是改变金属材料的形态、组织和性能，以满足不同用途的要求。
金属热加工方法主要包括锻造、轧制、挤压、拉伸、淬火等。
锻造是一种通过对金属材料施加压力和变形使其变形、改变组织和性能的方法。
锻造分为自由锻和模锻两种形式。
自由锻是将金属坯料放置在锻压机上，通过锻压机施加压力，使金属坯料发生塑性变形。
模锻是在模具中进行锻造，通过模具的形状和尺寸来控制金属材料的形状和尺寸。
轧制是一种通过压力和变形使金属材料产生塑性变形，从而改变其形状和减小其截面尺寸的方法。
轧制分为热轧和冷轧两种形式。
热轧是在高温下进行的，可以使金属材料更容易发生变形。
冷轧是在常温下进行的，可以制造出更高的精度和表面质量。
挤压是一种将金属材料推压到模具中，从而产生塑性变形的方法。
挤压分为直接挤压和间接挤压两种形式。
直接挤压是将金属挤压进一个开放的模具中，而间接挤压则是将金属桶推入一个关闭的模具中进行挤压。
拉伸是一种将金属材料在高温下拉伸，从而产生塑性变形的方法。
拉伸可以改变金属材料的形状和结构，也可以提高其强度和韧性。
淬火是一种通过在高温下加速冷却来改变金属材料的组织和性
能的方法。
淬火可以使金属材料的硬度和强度增加，但也会让金属材料更加脆性。
非合金钢冷轧窄钢带的热变形行为与成形极限分析
非合金钢冷轧窄钢带的热变形行为与成形极限分析非合金钢冷轧窄钢带是一种重要的金属材料，在工业领域中广泛应用于汽车、建筑、航空航天等行业。
了解其热变形行为与成形极限对于材料加工和设计具有重要意义。
本文将探讨非合金钢冷轧窄钢带在热变形过程中的行为，并分析其成形极限。
1. 非合金钢冷轧窄钢带的热变形行为非合金钢冷轧窄钢带在热变形过程中表现出一系列特征。
其中最突出的特点是材料的流动性增强，在高温下表现出良好的可塑性和可压缩性。
在不同温度和应变速率条件下，非合金钢冷轧窄钢带的材料流动行为会有所不同。
研究发现，随着温度的升高，材料的流动速率增加,材料在高温下变形更容易实现以及高温下的变形能力好。
2. 非合金钢冷轧窄钢带的成形极限分析成形极限是指材料在实际工业生产中可以达到的最大变形程度。
非合金钢冷轧窄钢带的成形极限与其机械性能密切相关，主要取决于材料的延展性和强度。
延展性是指材料在塑性变形过程中的变形能力，强度则是指材料的抵抗变形能力。
延展性的高低决定了非合金钢冷轧窄钢带在成形过程中是否容易发生拉伸失稳或表面裂纹。
研究表明，延展性受材料组织、晶粒度以及冷变形程度等因素的影响。
较细的晶粒和低冷变形程度可以提高材料的延展性，从而提高成形极限。
强度是非合金钢冷轧窄钢带成形极限的另一个重要指标。
强度高的材料在成形过程中更难发生局部失稳，具有更好的成形性能。
强度受材料的化学成分、状态以及热处理工艺等因素的影响。
通过优化材料的化学成分和热处理工艺，可以有效增强非合金钢冷轧窄钢带的强度，提高其成形极限。
3. 影响非合金钢冷轧窄钢带热变形行为与成形极限的因素除了材料的延展性和强度，还有其他因素会影响非合金钢冷轧窄钢带的热变形行为与成形极限。
以下是一些主要因素的分析：3.1 温度和应变速率：温度和应变速率是影响非合金钢冷轧窄钢带变形行为的关键参数。
一般来说，较高的温度和较大的应变速率有利于提高材料的流动性和成形性能。
3.2 应力状态：非合金钢冷轧窄钢带在不同应力状态下的变形行为也不同。
屈服准则(《金属塑性成型原理》3.4)
六、应变硬化材料的屈服准则
初始屈服服从上述屈服准则 硬化后，屈服准则发生变化（变形过程每一刻都 在变化）其轨迹或表面称为后继屈服表面或后续 屈服轨迹。
2
后继屈服轨迹 初始屈服轨迹
2
f ( ij ) Y
单一曲线假设
Y g
3
1
3
1
各向同性应变硬化材料的后继屈服轨迹
一般金属材料是理想弹性材料 2、金属在慢速热变形时——接近理想塑性材料 3、金属在冷变形时——弹塑性硬化材料 4、金属在冷变形屈服平台部分——接近理想塑性
二、Tresca屈服准则
1864年，法国工程师屈雷斯加提出材料的屈服与最大切应力有关
当材料中的最大切应力达到某一定值时，材料就屈服。 即材料处于塑性状态时，其最大切应力是一不变的定 值 ——又称为最大切应力不变条件
关于材料性质的基本概念
真实应力－应变曲线及某些简化形式
（1）理想弹性材料——图a,b,d （2）理想塑性材料——图b,c 理想弹塑性材料-图b （3）弹塑性材料 弹塑性硬化材料-图d 理想刚塑性材料-图c （4）刚塑性材料 刚塑性硬化材料-图e
s
讨论： 1、实际金属材料在比例极限以下——理想弹性
第四节：屈服准则
南昌航空大学 材料科学与工程学院
本章主要内容
1 基本概念 2 屈雷斯加屈服准则 3 米塞斯屈服准则 4 屈服准则的几何描述 5 屈服准则的实验验证与比较 6 应变硬化材料的屈服准则
一、基本概念
金属变形：弹性+塑性 （关心—什么时候开始 进入塑性） 一、屈服准则（塑性条件）：
f( ij ) = C
max
max min
金属热处理变形因素和改善措施
金属热处理变形因素和改善措施众所周知，在金属材料加工过程中需要进行热处理，其内部结构与组织容易发生变化，以此提高其使用性能。
因为受到诸多因素所带来的影响，在金属材料热处理过程中容易发生变形现象，为从根本上缓解这一现象则需要从多个方面加以改善与处理。
故此本文主要对金属热处理变形因素展开研究，并提出相应的改善对策。
标签：金属；热处理；变形；措施从整体角度分析，在整个金属材料加工中为从根本上改善材料物理性能以及化学性能，满足基本的工艺需求，则需要进行热处理。
所谓的热处理是利用相应的方式进行加热、保温以及冷却，以此改变金属材料的内部结构，提高其使用性能，金属热处理过程中容易发生变化，需对其加以预防与改善。
1、金属热处理变形的主要影响因素1.1 温度因素一般而言，在金属热处理中因为材料性质以及外界因素所带来的影响，所以往往会出现加热或者冷却不均匀的现象，在整个金属热处理过程中温度梯度的变化会对金属材料的内部应力有所影响。
从其它角度分析，在一定条件下，金属材料容易发生内应力变形，比如像无法改变工件的体积，对工件的形状与结构有所影响，或者在每一次工件热处理之后其变形量往往会伴随着热处理的次数而不断增加。
另外在整个热处理的过程中，需要利用各种加热炉，且在冷却的时候需要利用冷却介质。
1.2 其它因素（1）预备热处理在预备热处理中如果温度过高那么则会导致内控变形增大，其中需要利用锻件加以控制。
从另外一个角度分析，因为金属正火、退火等在淬火之后需要进行调质，这样也会或多或少对金属造成影响，甚至还会对金属组织结构变化产生制约，且根据实践证明可以清楚的了解到，在采取正火之后需要采取等温淬火的方式可以保证金属组织结构的均匀性，减少其变形量。
（2）淬火介质从宏观角度分析，淬火冷却会对淬火的质量产生影响，因为介质使用不合理，所以往往产生内应力，导致变形与开裂现象的发生，所以冷速不可过大，也不可过小，现阶段在整个处理过程中主要的冷却介质是水与油。
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碳钢的锻造温度范围
本章小结
塑性变形是材料在外力作用下所表现出来的一种行为，它不仅能改变材
料的外形和尺寸，而且使其内部的组织、结构和性能发生了一系列变化。 本章重点讨论了金属塑性变形的特点、规律，以及经塑性变形后的金属 在重新加热时其组织、结构与性能所发生的变化规律。 金属经塑性变形产生滑移带、晶粒压扁或拉长，其性能突出表现为加工 硬化，因此加工硬化的含义、机理及在生产中的实际应用即为学习的重 点所在；关于回复与再结晶部分：应注意其前提条件，回复与再结晶的 应用，以及再结晶的概念、再结晶温度与再结晶退火温度的计算等。 正确而合理的热变形加工可消除铸造缺陷，提高其力学性能。同时在特 定条件下，形成合理的流线组织也是必不可少的。 本章的学习，不仅为制定合理的冷、热变形加工提供科学依据，同时也 为探讨材料力学性能的本质、强化材料等提供理论和实际依据。
3.4 金属的热变形加工
3.4.1
冷、热变形加工的区别
冷加工
热加工
3.4.2 热变形加工对金属组织和 性能的影响
1. 消除铸态金属组织缺陷，提高力学
性能;
2. 形成热变形加工纤维组织（流线）
3. 带状组织
1. 消除铸态组织缺陷，提高力学性能
铸锻态 性能比 ←较
流线力学 性能的方 向性→
2. 形成合理的流线分布
曲轴的流线组织
3. 带状组织
பைடு நூலகம்
金属材料经锻造或热轧等热 变形加工后，常会出现具有明显 层状特性的显微组织，称为带状 组织，如图3.21所示系亚共析钢 显微组织中出现的F和P呈带状分 布的特征。带状组织与枝晶偏析 沿加工方向拉长有关。它的存在 将降低钢的强度、塑性和冲击韧 度，可通过多次正火或扩散退火 来消除。
Introduction of Super-Plastic Forming
1.
阅读材料3
超塑性成形简介
超塑性的概念( Concept of superplasticity ) 2. 超塑性的分类及工艺特点 ( Classification and processing characteristics of super-plasticity ) 3. 超塑性的应用( Applications of superplasticity )
采用超塑合金制造的摩托车外壳
纳米铜的室温超塑性
图3.21 钢中的带状组织 （200X）
3.4.3 生产中应制定正确的热变形加工 工艺
一般认为，增大变形量、有利于获得细晶粒， 当铸锭晶粒十分粗大时，只有足够大的变形量才 能使晶粒细化。特别注意不要在临界变形度范围 内加工，否则即得到粗大晶粒组织。变形度不均 匀，则热变形加工后的晶粒大小往往也不均匀。 当变形量很大(＞90%)且变形温度很高时，易于 引起二次再结晶，得到异常粗大的晶粒组织。 终锻温度如超过TR过多，且锻后冷却速度过慢， 会造成晶粒粗大;但终锻温度如过低，又会造成 加工硬化及残余应力。因此，对于无相变合金或 加工后不再进行热处理的钢件，应对热变形加工 过程，特别是终锻温度、变形量及加工后的冷却 等因素认真进行控制，以获得细小均匀的晶粒， 提高材料的性能。