贵金属材料的塑性加工工艺及性能

首饰的模具冲压
首饰的体积较小，形状复杂，使用模冲的方法加 工，可节约大量时间，提高产出率，降低单件模 具的综合成本。不仅如此，贵金属材料良好的延 展性使得模冲在首饰制造中的应用面日渐增加。
由于变形应力的作用，模冲还使本来偏软的贵金 属材料变得坚硬，强度、亮度和耐磨性大大提高， 首饰的使用寿命明显延长。
b）相2、实际塑性变形：
a）各个晶粒内部滑移和孪生的总和， 构成整体塑性变形。
b）各个晶粒间的变形，是产生内应力 和开裂的原因。
三、塑性变形后金属的组织和性能
1、加工硬化
金属经过塑性变形后，强度和硬度上升，而塑性和韧性下 降的现象
a）晶格扭曲
b）晶粒破碎
b）模锻
c）胎模锻
（4）冲压 利用冲模将金属板料切离或变形为各种冲压件 锻造及冲压示意图
（5）拉拔 将金属坯料从拉模的模孔中拉出而成型为各种线材、
薄壁管材、特殊截面型材等
二、金属压力加工的特点及应用
1、特点
与铸造相比
（1）优点
a）力学性能高
内部缺陷被压合
晶粒显著细化
ｂ)生产率高
（2）坯料原始组织特征：晶粒粗大、组织不均匀、有气孔、缩松、 微裂纹、非金属夹杂物等缺陷
（3）热变形后的组织特征：
a）加工硬化和再结晶同时发生
b）冶金缺陷得到改善或消除
c）最终得到细小的等轴晶
d）组织致密，力学性能显著提高
金属的可锻性
可锻性是金属经受塑性成型的难易程度， 塑性好、变形抗力小，金属的可锻性就好
第2节 贵金属材料的塑性加工工艺及性能
一、金属塑性成形的实质及方式 1、概念 在外力作用下使金属产生塑性变形，从而获得具
有一定形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加 工方法。 大多数有色金属及其合金都具有一定塑性，可以 在热态或冷态下进行塑性成形。
2、主要方式
轧制、挤压、拉拔、锻造、冲压 （1）轧制 使金属坯料通过两个旋转轧辊之间的间隙而产
1、单晶体的塑性变形
（1）单晶体滑移
晶体的一部分相对另一部分沿一定晶面（滑移面）和这个晶面上的一 定晶向（滑移方向）产生相对移动的现象。
a）坯料在拉伸时受力分析：
正应力——晶粒弹性伸长——拉断
切应力——晶粒扭曲——滑移
b）一般规律：
滑移面：原子排列最紧密的面
滑移方向：原子排列最紧密的方向
理论上，整体刚性滑移——滑移困难
始锻温度：锻造温度的上限
终锻温度：锻造温度的下限
（2）变形速度
金属材料在单位时间内的变形程度
a）变形速度不大时，回复和再结晶来不及消除加工硬 化，可锻性下降
b）变形速度大于一定值后，由于塑性变形的热效应使 材料温度升高，回复和再结晶充分，可锻性提高
贵金属的锤锻工艺及性能
金属的锤锻加工性能与合金的化学成分及 组织存在密切关系， 主要取决于晶体结构、 合金化程度、合金相组成物的性能、形态、 大小及分布，杂质元素的种类和含量，以 及晶粒大小等因素。
2、回复
随着温度的上升，原子热运动加剧，晶格扭曲被消除，内 应力明显下降的现象。
a）晶格扭曲消除
b）内应力明显下降
回复只能部分消除加工硬化
3、再结晶
温度上升到金属熔化温度的0.4-0.5倍时，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
a）原子热振动加剧
1、金属的本质
（ 1）化学成分
a）纯金属比合金的可锻性好
b）含合金元素少的合金比多的好
（2）组织
a）单相组织（纯金属或固溶体）比
多相好
b）晶粒细化组织比粗大好
2、变形条件
（ 1）加热温度
a）滑移力减小
b）再结晶过程加速
c）多相状态向单相转变
因此，加热温度高，可锻性好
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
生塑性变形，生产各种型材、管材、板材等 （2）挤压 使金属坯料从挤压模孔挤出而成型位各种型材、
管材、 零件等 挤压的方法有： a）正挤压 b）反挤压 c）复合挤压 d）径向挤压
（3）锻造
将金属坯料置于上下砧或锻模内，用冲击力或压力 使金属成型为各种型材和锻件等
锻造的种类有：
a）自由锻
实际上，位错移动——滑移容易
（2）孪生
晶体在外体作用下，一部分沿着一定晶面（孪生面）产生一定角 度的切变。
当滑移困难时(位错塞积），出现孪生变形
塑性变形过程：滑移 ——孪生——滑移——孪生…….
二、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）晶体形状和大小不等
（2）缺点
a)形状不能太复杂
b)坯料塑性要好
金属的塑性变形
一、金属塑性成型的实质
塑性：金属在外力作用下，产生永久变形而不 破坏的能力。
金属变形过程：
形
a）金属材料在外力作用下发生弹性变
b）当外力超过一定值后产生塑性变形
c）外力继续加大，发生断裂
金属塑性变形的实质：
a）晶粒内部滑移和孪生
b）晶间滑移和晶粒转动
首饰的冲压适应于某些结构复杂但外型比较对称 或没有曲面相交盲区的款式。
b）以某些质点为核心重结晶
c）加工硬化全部消除
（2）再结晶温度，是金属经大量塑性变形后开始再结晶的最低温度。
T再=（0.4-0.5）T熔
（3）影响再结晶后晶粒大小的因素：
a）变形程度
很小时不发生再结晶
2-8%晶粒特别粗大——临界变形程度
大于临界变形程度，随变形程度增加，晶粒显著细化
b）再结晶后状态
两相合金比单相固溶体合金的塑性变形能 力差，
模锻
模锻是利用模具使毛坯变形而获得锻件的 锻造方法。按所用设备不同可分为锤上模 锻、压力机上模锻、平锻机上模锻和旋转 压力机上模锻等。
1、模锻的特点
（1）优点 a）锻件形状复杂，尺寸精确，表面光洁； b）加工余量小，节约材料和工时； c）锻造流线分布符合外形结构，力学性能高； d）生产效率高。 （2）缺点 a）模具费用高，生产周期长； b）锻件重量小，
金属在高温下停留，晶粒长大，力学性能变差
四、冷变形和热变形
1、冷变形
变形温度低于再结晶温度
（1）生产方法：冷冲压、冷挤压、冷轧、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
韧、塑性下降
b）尺寸精度高、表面质量好
2、热变形
变形温度高于再结晶温度
（1）生产方式：热锻、热轧、热挤压