第八章金属的塑性变形优秀PPT.ppt
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1、第八章金属的塑性变形第一页,本课件共有22页单晶体金属的变形有“滑移”、“孪晶”在比例极限(弹性变形阶段)范围内,金属承受切应力时,由于大量位错移动而导致晶体的一部分相对于另一部分,沿着一定晶面和晶向作相对的移动,产生晶体塑性变形叫滑移。现象如图示。产生塑性变形时还有一种晶体变化形式叫孪晶,它是晶体的一部分相对另一部分沿着一定的晶面产生一定角度的切变,如P202图8-1d所示。第二页,本课件共有22页2、多晶体金属的塑性变形与单晶体金属相似,只是因排列的取向不同,滑移受相邻位向不同晶粒的阻碍,在晶界附近造成位错堆积。二、冷变形对金属组织和性能的影响1、产生冷变形强化现象在变形量不大时,由于位错
2、堆积,造成各晶粒破碎,使金属塑性变形的抗力增大,因此,金属的强度和硬度显著提高,塑性和韧性明显下降,这就是冷变形强化,也叫冷作硬化。2、产生残余内应力由于多晶体变形分布的严重不均匀性,使金属内部产生应力。导致零件在使用中变形,所以,通常都要进行退火处理,消除残余内应力。第三页,本课件共有22页三、冷变形金属在加热时的组织和性能变化(见图8-4)1、低温加热能少量恢复金属内部的位错缺陷,减轻晶格畸变,消除部分因此而产生的内应力。此阶段成为回复,回复温度一般控制在(0.250.3)倍的熔点温度。比如冷卷弹簧卷制完成后都要进行250300的去应力处理,使其定型。2、高温加热变形金属加热到较高温度时,
3、组织中破碎的晶粒形成新的等轴晶粒(呈外观不规则的圆球状),完成了再结晶。此时,金相组织发生了彻底变化,内应力被消除,强度、硬度显著下降,塑性、韧性明显提高,冷作硬化现象消失。几种金属的再结晶退火和去应力退火的温度见表8-1第四页,本课件共有22页四、热变形对金属组织和性能的影响1、热变形对金属组织的影响主要是针对钢锭,钢锭的热变形就是锻造或轧制。(1)消除铸态组织 使钢锭中的树枝状晶粒再结晶成等轴晶粒,提高金属的塑性和强度。(2)使晶界处的碳化物均匀的分散在金属基体内,提高金属的使用性能。(3)形成纤维组织见(图8-5),提高金属的机械性能,如吊钩。纤维组织的明显程度,于金属的变形程度有关,变
4、形程度用锻造比来表示,其概念见P205,(解释)。第五页,本课件共有22页2、热变形对金属性能的影响锻造不仅使金属组织发生变化,金属性能同时也发生变化。实践表明,碳素钢拔长时,锻造比增加,强度b指标变化不大,而塑性、韧性指标k变化明显。见P205图8-6。当锻造比达到2-5时,开始逐渐形成纤维组织,同时,力学性能也出现各项异性。3、纤维组织的利用纤维组织的化学稳定性很高,难以用热处理消除,只能用压力加工的方法来改变其方向和分布状况,因此制定加工工艺时应根据受力情况注意两点。(1)零件所受拉应力应与纤维方向一致,切应力与纤维方向垂直。2、使纤维组织与零件轮廓相符而不被切断,如图8-7。第六页,本
5、课件共有22页五、常用金属材料锻造性能1、影响锻造性能的因素(1)合金的成分纯金属比合金好;钢中含碳化物含量越高,锻造性能越差。(2)变形条件金属加热能提高锻造性,如低碳钢加热到300以上时,原子动能增加,塑性提高,锻造性得到改善。但过高后产生过烧、脱碳、严重氧化等缺陷。变形方式不同,金属内部产生的应力不同:拉拔使组织疏松,塑性下降;挤压使组织细腻,塑性增加。2、常用金属材料的锻造性能具有细小晶粒、单相组织、面心立方晶体结构的合金锻造性较好如铝、铜、铅-Fe;组织结构复杂的高合金比低合金差;铸铁因含有大量的渗碳体和石墨,不能锻造。第七页,本课件共有22页第二节:锻造成型 3.2.1 3.2.1
6、 锻造锻造 锻造锻造是在加压设备及工(模)具的作用下,使坯料、铸是在加压设备及工(模)具的作用下,使坯料、铸锭产生局部或全部的塑性变形,以获得具有一定几何尺寸、锭产生局部或全部的塑性变形,以获得具有一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。形状和质量的锻件的加工方法。按所用的设备和工(模)具的不同,可分为按所用的设备和工(模)具的不同,可分为自由锻和模锻自由锻和模锻两两大类。大类。1.自由锻 只用简单的通用性工具,或在锻造设备的上、下帖间只用简单的通用性工具,或在锻造设备的上、下帖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加工方法。加
7、工方法。(1 1)分类 1)手工锻造,用于生产小型锻件。2)机器锻造(如用空气锤,见图8-11),用来生产大、中型锻件。第八页,本课件共有22页(2)特点 1)金属坯料在水平方向可自由流动;2)可使用多种锻压设备;3)锻件力学性能好;4)节约金属,减少切削加工工时;5)锻件形状简单,精度低;6)生产率较低,劳动强度较大。主要用于形状简单的单件小批生产。2 2、自由锻基本工序:、自由锻基本工序:常用的的工序。如镦粗、拔长、冲孔、弯曲等。(1)墩粗1)完全镦粗。完全镦粗是将坯料竖直放在砧面上,在上砧的锤击下,使坯料产生高度减小,横截面积增大的塑性变形。2)局部镦粗(垫环墩粗)。将坯料加热后,一端放
8、在漏盘或胎模内,限制这一部分的塑性变形,然后锤击坯料的另一端,使之镦粗成形 见图8-12。第九页,本课件共有22页(2)拔长 拔长是使坯料横断面积减小、长度增加的锻造工序。拔长常用于锻造杆、轴类零件。拔长的方法主要有两种:1)在平砧上拔长:就是普通的碾打延长。2)在芯棒上拔长:用于锻造套筒类长空心锻件,锻造时,先把 芯棒 插入冲好孔的坯料中,然后当作实心坯料进行碾打,完成后,取出 芯棒。为便于取出 芯棒,芯棒 的工作部分应有 1:100 左右的斜度。这种拔长方法可使空心坯料的长度增加,壁厚减小,而内径不变,见图8-13c。第十页,本课件共有22页(3)冲孔 冲孔是在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造
9、工序。方法主要有两种:1)双面冲孔法。用冲头在坯料上冲至 2/33/4 深度时,取出冲头,翻转坯料,再用冲头从反面对准位置,冲出孔来。2)单面冲孔法。厚度小的坯料可采用单面冲孔法。冲孔时,坯料置于垫环上,将一略带锥度的冲头大端对准冲孔位置,用锤击方法打入坯料,直至孔穿透为止。见图8-14a(4)弯曲 弯曲采用一定的工模具将坯料弯成所规定的外形的锻造工序,称为弯曲。如图8-15 弯曲用于得到形状和尺寸较准确的小型锻件。第十一页,本课件共有22页3、对自由锻件的结构工艺性要求 见表8-24、锻件的加热和冷却(1)锻造温度范围的确定以铁碳合金图为依据,始锻温度比AE线低200左右,温度过高,产生过烧
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