江科大《材料成型学》期末复习必备精简版.docx
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江科大《材料成型学》期末复习必备精简版
第一章机械制造概论
按照产品零件的生产数量,生产类型可分为:
单件生产,成批生产,大量生产。
▲第二章机械工程材料基础
一.金属材料的主要性能
(一)力学性能
金属材料的力学性能是指金属材料在不同环境(温度、介质)下,承受各种外加载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等)时所表现出的力学特征。
1.强度
材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。
材料的强度指标有:
抗拉强度σb、抗压强度σbc、抗弯强度σbc、抗剪强度τb、抗扭强度。
屈服点与屈服强度:
产生明显塑性变形的最低应力值.
2.塑性
是指材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力
(1)断面收缩率:
是指试样拉断处横截面积的收缩量ΔS与原始横截面积S0之比。
(2)伸长率:
是指试样拉断后的标距伸长量Δl与原始标距l0之比。
3.硬度
是指材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力。
常用测量硬度的方法:
布氏硬度HB洛氏硬度HR维氏硬度HV锉刀法
4.冲击韧性
材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。
(二)工艺性能
铸造性,可锻性,可焊性,切削加工性,热处理性。
二.金属的晶体结构
1.常见纯金属的晶格类型
(1)体心立方结构
▲原子数:
1+8×1/8=2▲典型金属:
α-Fe、Cr、Mo、W、V等
▲性能特点:
强度很高,塑性较好▲致密度:
68%(原子占有晶胞体积的百分数)
(2)面心立方晶格
▲原子数:
6×(1/2)+8×(1/8)=4▲典型金属:
-Fe、Cu、Al、Ni、Au、Ag、Pt
▲性能特点:
塑性极好▲致密度:
74%
(3)密排六方晶格
▲原子数3+2×(1/2)+12×(1/6)=6▲典型金属:
Be,Mg,Zn,Cd,α-Ti,α-Co
▲性能特点:
性能介于体心立方和面心立方之间▲致密度:
74%
2.实际金属的晶体结构
(1)单晶体与多晶体
单晶体:
一块晶体,其内部的晶格位向完全一致,称这块晶体为单晶体。
在一块很小的金属中也含着许多的小晶体,每个小晶体的内部,晶格位向都是均匀一致的,而各个小晶体之间,彼此的位向都不相同。
这种小晶体的外形呈颗粒状,称为“晶粒”。
晶粒与晶粒之间的界面称为“晶界”。
在晶界处,原子排列为适应两晶粒间不同晶格位向的过度,总是不规则的。
多晶体:
实际上由多个晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。
(2)晶体缺陷
Ø点缺陷——指长、宽、高三个方向上尺寸都很小的缺陷,如“间隙原子”、“置换原子”和“晶格空位”。
Ø线缺陷——指在一个方向上尺寸较大,而在另外两个方向上尺寸很小的缺陷,呈线状分布,其具体形式是各种类型的位错。
Ø面缺陷——指在两个方向上尺寸较大,在另一个方向上尺寸很小的缺陷,如晶界和亚晶界。
晶界:
晶粒之间的位向为30º~40º亚晶界:
晶粒内的小位向为1º~2º
3.合金的晶体结构
(1)固溶体
组成合金的元素互相溶解,形成的晶体结构与某一元素相同,但包括其他元素的原子称固溶体。
a、置换固溶体:
溶质原子占据溶剂晶格的某些结点位置而形成的固溶体。
b、间隙固溶体:
当溶质原子比较小时,它们位于晶格间隙而形成的固溶体。
(2)金属化合物
▲正价化合物:
Mg▲电子化合物:
Cu-Zn,Cu-Sn,Cu-Al,Cu-Si等合金。
▲间隙化合物:
由过渡族金属元素与碳、氮、氢、硼等原子半径较小的非金属元素形成的金属化合物。
4.金属的结晶过程
结晶的一般过程:
结晶由晶核的形成和晶核的长大两个基本过程组成;液态金属中存在着原子排列规则的小原子团,它们时聚时散,称为晶坯。
在T0以下,经一段时间后(即孕育期),一些大尺寸的晶坯将会长大,称为晶核。
▲形核
自发形核:
从液体内部由金属本身原子自发长出结晶核心的过程叫做自发形核,形成的结晶核心叫做自发晶核。
非自发形核:
实际金属往往是不纯净的,内部含有很多杂质。
那些晶体结构和晶格参与金属晶体相似的杂质的存在,常常能够成为晶核的基底,容易在其上长出晶核。
这种依附于杂质而生成晶核的过程叫做非自发形核,形成的结晶核心叫做非自发晶核。
▲晶核的长大
平面长大:
在冷却速度较小的情况下,纯金属晶体主要以其表面向前平行推移的方式长大。
晶体沿最密排列的垂直方向长大速度最慢。
树枝状长大:
当冷却速度过大,特别是存在有杂质时,晶体与液体界面的温度会高于近处液体的温度,形成负温度梯度,这时金属晶体往往以树枝状的形式长大。
▲影响晶核形成和长大的因素
晶粒大小对金属机械性能影响较大,在常温下工作的金属其强度、硬度、塑性和韧性,一般是随晶粒细化而有所提高的。
影响晶粒大小的因素有:
形核率N,长大速度G,形核率N大,而长大速度G相对小,则晶粒愈细,即N与G的比值大则晶粒细。
1)过冷度:
ΔT大,ΔF大,结晶驱动力大,形核率和长大速度都大,且N的增加比G增加得快,提高了N与G的比值,晶粒变细,但过冷度过大,对晶粒细化不利,结晶发生困难。
2)变质处理:
在液态金属结晶前,特意加入某些合金,造成大量可以成为非自发晶核的固态质点,使结晶时的晶核数目大大增加,从而提高了形核率,细化晶粒的处理方法。
3)机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。
4.同素异构转变
三.铁碳合金
1.铁碳合金基本相和组织
▲铁素体
定义:
碳溶入α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素体(ferrite),用符号F表示。
结构:
铁素体具有体心立方晶格。
成分:
在727℃时碳的溶解度最大为0.0218%,室温时几乎为零。
性能:
铁素体的塑性、韧性很好(δ=30~50%、aKU=160~200J/cm2),但强度、硬度较低(σb=180~280MPa、σs=100~170MPa、硬度为50~80HBS)。
最大溶碳量:
1148℃,wC=2.11%最小溶碳量:
727℃,wC=0.77%
▲奥氏体
定义:
碳溶入γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体(austenite),用符号A表示。
结构:
奥氏体具有面心立方晶格。
成分:
γ-Fe的溶碳能力比α-Fe大,727℃时溶解度为0.77%,随着温度的升高,溶碳量增多,1148℃时其溶解度最大为2.11%。
性能:
奥氏体常存在于727℃以上,是铁碳合金中重要的高温相,强度和硬度不高,但塑性和韧性很好(σb≈400MPa、δ≈40~50%、硬度为160~200HBS),易锻压成形。
最大溶碳量:
1148℃,wC=2.11%最小溶碳量:
727℃,wC=0.77%
▲渗碳体
定义与结构:
渗碳体是铁和碳相互作用而形成的一种具有复杂晶体结构的金属化合物,常用化学分子式Fe3C表示。
成分与性能;渗碳体中碳的质量分数为6.69%,熔点为1227℃,硬度很高(800HBW),塑性和韧性极低(δ≈0、aKU≈0),脆性大。
渗碳体是钢中的主要强化相,其数量、形状、大小及分布状况对钢的性能影响很大。
▲珠光体
珠光体是由铁素体和渗碳体组成的多相组织,用符号P表示。
珠光体中碳的质量分数平均为0.77%,由于珠光体组织是由软的铁素体和硬的渗碳体组成,因此,它的性能介于铁素体和渗碳体之间,即具有较高的强度(σb=770MPa)和塑性(δ=20~25%),硬度适中(180HBS)。
F+Fe3C)机械混合物
▲莱氏体
碳的质量分数为4.3%的液态铁碳合金冷却到1148℃时,同时结晶出奥氏体和渗碳体的多相组织称为莱氏体,用符号Ld表示。
在727℃以下莱氏体由珠光体和渗碳体组成,称为变态莱氏体,用符号Ld′表示。
莱氏体的性能与渗碳体相似,硬度很高,塑性很差。
2.铁碳相图
1.基本画法:
Ø4个碳质量分数:
0.772.114.36.69
Ø5个温度值:
727℃:
共析温度,912℃:
γ-Fe↔α-Fe,1148℃:
共晶温度,1227℃:
渗碳体熔点,1538℃:
纯铁熔点
Ø6个点A(0,1538),P(0.0218,727),S(0.77,727),E(2.11,1148),C(4.3,1148),D(6.69,1227)
标注了组织组成物的相图
2.相图中的主要特性线
▲ACD线为液相线.
在ACD线以上合金为液态,用符号L表示。
液态合金冷却到此线时开始结晶,在AC线以下结晶出奥氏体,在CD线以下结晶出渗碳体,称为一次渗碳体,用符号Fe3CI表示。
▲AECF线为固相线
在此线以下合金为固态。
液相线与固相线之间为合金的结晶区域,这个区域内液体和固体共存。
▲ECF线为共晶线,t为1148℃。
液态合金冷却到该线温度时发生共晶转变:
L4.3--A2.11+Fe3C6.69
▲PSK线为共析线(A1线),t为727℃。
铁碳合金冷却到该温度时发生共析转变:
A0.77--F0.0218+Fe3C6.69
▲ES线是碳在γ-Fe中的溶解度曲线,又称Acm线。
▲GS线,又称A3线。
是冷却时由奥氏体中析出铁素体的开始线。
及其他相关特性曲线含义
四.钢中的杂质元素
杂质元素:
锰、硅、硫、磷等a.锰的影响:
少部分的锰则溶于Fe3C,形成合金渗碳体;
锰来自于生铁和脱氧剂,在钢中是一种有益的元素,其含量一般在0.8%以下。
锰能溶入铁素体中形成固溶体,产生固溶强化,提高钢的强度和硬度;
锰能增加组织中珠光体的相对量,并使其变细;
锰还能与硫形成MnS,以减轻硫的有害作用
b.硅的影响:
硅也是来自于生铁和脱氧剂,在钢中也是一种有益的元素,其含量一般在0.4%以下。
硅和锰一样能溶入铁素体中,产生固溶强化,使钢的强度、硬度提高,但使塑性和韧性降低。
c.硫的影响:
硫是由生铁和燃料带入的杂质元素,在钢中是一种有害的元素,导致热脆性。
d.磷的影响:
磷是由生铁带入钢中的有害杂质元素。
使室温下钢的塑性、韧性急剧降低,使钢变脆。
这种情况在低温时更为严重,因此称为冷脆性。
e.氧、氢、氮的影响:
氧、氢、氮都是钢中的有害杂质元素。
当钢中含有少量氢时,就会使钢的脆性显著增加,“氢脆”
当钢中含有氮时,氮和铁素体作用的结果会发生“蓝脆”现象(发生在钢表面有蓝色氧化膜的温度范围)
五.常用金属材料
(一)钢的编号
我国钢材的编号是采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法。
采汉语拼音字母表示钢产品的名称、用途、特性和工艺方法时,一般从代表钢产品名称的汉字的汉语拼音中选取第一个字母。
见课本P35
(1)碳素结构钢和低合金高强度钢
(2)优质碳素结构钢(3)合金结构钢和合金弹簧钢
(4)工具钢(5)轴承钢(6)不锈钢和耐热钢(7)铸钢
(二)有色金属及其合金
铝及铝合金;铜及铜合金;轴承合金
第三章钢的热处理
一.概念
热处理是将金属材料在固态下,放在一定的介质内加热、保温、冷却,通过改变材料表面或内部的金相组织结构,来控制其性能的一种金属热加工工艺。
二.作用
热处理的作用就是提高材料的机械性能、消除残余应力和改善金属的切削加工性。
三.原理
Ø钢在加热时的组织转变
加热是热处理的第一道工序。
加热分两种:
一种是在A1以下加热,不发生相变;另一种是在临界点以上加热,目的是获得均匀的奥氏体组织,称奥氏体化。
(1)奥氏体的形成过程(以共析钢为例)
奥氏体化也是形核和长大的过程,分为四步。
a.奥氏体形核:
F与Fe3C相界面处⇒形核
b.奥氏体晶核长大:
P中的F转变⇒A;P中的Fe3C溶入⇒A
c.残余Fe3C溶入⇒A
d.C浓度不均匀⇒长时间保温均匀化
(2)奥氏体晶粒长大及其影响因素
a.奥氏体晶粒长大
随加热温度升高或保温时间延长,奥氏体晶粒将自发地相互吞并并长大。
晶粒度:
多晶体内的晶粒的粗细。
奥氏体的晶粒度分为起始晶粒度、实际晶粒度和本质晶粒度。
起始晶粒度:
奥氏体化刚结束时的晶粒度,此时晶粒细小均匀。
实际晶粒度:
在具体加热条件下奥氏体的晶粒度
本质晶粒度:
加热时奥氏体晶粒的长大倾向
b.影响奥氏体晶粒长大的因素
1加热温度和速度:
温度⇒碳原子的扩散能力
速度⇒转变终了温度温度范围
2原始组织:
P中的晶粒越细,晶相面越多,有利于获得细晶粒。
3合金元素:
阻碍奥氏体晶粒长大的元素:
Ti、V、Nb、Ta、Zr、W、Mo、Cr、Al等碳化物和氮化物形成元素。
促进奥氏体晶粒长大的元素:
Mn、P、C、N。
Ø钢在冷却时的组织转变
钢在热处理时的冷却方式
▲珠光体转变过程
珠光体转变也是形核和长大的过程。
渗碳体晶核首先在奥氏体晶界上形成,在长大过程中,其两侧奥氏体的含碳量下降,促进了铁素体形核,两者相间形核长大,形成一个珠光体团。
珠光体转变是扩散型转变。
马氏体型(M)转变(230~-50℃)
◆定义:
马氏体是一种碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
◆马氏体的晶体结构:
由于碳的过饱和作用,使α-Fe晶格由体心立方变成体心正方晶格。
▲共析钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线
(1)共析碳钢CCT曲线建立
(2)共析碳钢TTT曲线与CCT曲线的比较
(3)在连续冷却过程中TTT曲线的应用
四.热处理方法
一般零件生产的工艺路线:
毛坯生产→预备热处理→机械加工→最终热处理→机械精加工
预备热处理:
退火,正火
最终热处理:
淬火,回火
1.钢的退火
▲定义:
把零件加温到A1以上或者以下,保温一段时间,然后随炉缓慢冷却。
▲目的:
消除应力;降低硬度;细化晶粒;均匀成分;为最终热处理作好组织准备。
2.钢的正火
▲定义:
把零件加温到Ac3或者Accm以上30~50℃,保温一段时间,然后在空气中冷却。
▲目的:
调整硬度,改善钢的切削加工性;消除应力;细化晶粒;均匀成分;消除网状碳化物以便于球化退火;提高普通结构零件的力学性能;为最终热处理作好组织准备。
热处理后的组织:
S(Wc=0.6~1.4%)S+F(Wc<0.6%)
3.钢的淬火
▲定义:
把零件加温到Ac1或Ac3以上,保温一段时间,然后快速冷却(大于临界冷却速度),获得马体或贝氏体组织的热处理工艺方法。
▲目的:
提高工具、渗碳工件和其他高强度耐磨机器零件等的强度、硬度和耐磨性;结构钢通过淬火和回火后获得良好的综合力学性能.
▲常用的淬火方法:
单液淬火:
将淬火加热的工件放入一种淬火介质中,连续冷却到室温的方法。
双液淬火:
将加热到淬火温度的工件现在水中淬火,打到Ms温度之前取出,马上放入油中冷却。
分级淬火:
将工件奥氏体化后,先放入温度稍高于Ms点的冷却介质中,停留2~5min,取出空冷。
等温淬火:
将工件奥氏体化后,先快冷到贝氏体转变区,保温,使得过冷奥氏体转变成下贝氏体,取出空冷。
4.钢的回火
▲定义:
把淬火后的零件重新加温到A1线以下某个温度,保温一段时间,然后冷却到室温。
▲目的:
消除淬火应力,降低脆性;稳定工件尺寸;调整淬火零件的力学性能;某些高淬透性的合金钢的高温软化回火。
(1)低温回火(150~250℃)
Ø组织:
M回(回火马氏体)
Ø性能特点:
部分降低了钢中残余应力和脆性,而保持钢在淬火后所得到的高强度、硬度和耐磨性,58~65HRC
Ø应用:
要求硬度高耐磨性好的工具、量具、滚动轴承、渗碳工件以及表面淬火工件等。
(2)中温回火(350~500℃)
Ø组织:
T回
Ø性能特点:
内应力基本消除,具有高的弹性极限和一定的韧性。
Ø应用:
要求弹性极好的弹簧零件、发条及热锻模具,35~45HRC
(3)高温回火(500~650℃)
Ø调质处理:
淬火与高温回火相结合的工艺
Ø组织:
S回
Ø性能特点:
内应力基本消除,强度和硬度降低,塑性和韧性提高,具有较高的综合力学性能,25~35HRC
Ø应用:
要求综合力学性能好的中碳结构钢和低合金结构钢制造的各种重要的结构零件,特别是在多种载荷下工作的连杆、螺栓以及轴类等。
五.钢的表面热处理工艺
1.表面淬火
▲定义:
是一种不改变钢表层化学成分,但改变表层组织的局部热处理工艺。
▲工艺特征:
通过快速加热使钢的表层奥氏体化,然后急冷,使表层形成马氏体组织,而心部仍保持不变。
▲种类:
a.感应加热表面淬火b.火焰加热表面淬火
2.化学热处理
▲定义:
将零件置于一定的化学介质中,通过加热、保温,使介质中一种或几种元素原子渗入工件表层,以变钢表层的化学成分和组织的热处理工艺。
▲种类:
渗碳;渗氮;碳氮共渗;渗硼;渗铝;渗硫;渗硅;渗铬等。
▲第四章铸造成形
一.合金的铸造性能
合金的铸造性能包括:
充型能力、凝固与收缩、偏析、吸气等。
1.液态合金的充型能力
概念:
液体金属充满型腔,获得尺寸精确、轮廓清晰的成形件的能力。
影响因素:
(1)合金的流动性(取决于合金种类、合金成分)
(2)浇注条件(取决于浇注温度、充型压力(3)铸型填充条件(取决于蓄热能力、温度、气体、结构)
2液态合金的凝固与收缩
(1)铸件的凝固
凝固过程中,断面一般存在三个区域:
固相区、凝固区和液相区,对铸件质量影响较大的是液固两相并存的凝固区的宽窄。
逐层凝固,中间凝固,糊状凝固。
(2)铸件的收缩
A.种类:
液态收缩:
从浇注温度(T浇)到凝固开始温度(即液相线温度TL)间的收缩。
凝固收缩:
从凝固开始温度(TL)到凝固终止温度(即固相线温度TS)间的收缩。
固态收缩:
从凝固终止温度(TS)到室温间的收缩。
▲铸造内应力:
由固态收缩受到阻碍而引起
机械应力—指合金的固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍所形成。
铸造结构阻碍得到消除(落砂),机械应力随即消失。
热应力—由于铸件壁厚不均匀,冷速不一,致使同时期内线收缩不一致而相互牵制所引起。
热应力分布规律:
厚部(缓冷)—拉应力薄部(先冷)—压应力
▲裂纹的产生与预防
裂纹的产生:
内应力超过金属的抗拉强度。
热裂—高温下形成的裂纹;冷裂—较低温下形成的裂纹,铸件形状复杂,易形成冷裂
热裂的形状特征:
裂纹短,缝隙宽,形状曲折,缝内呈氧化色。
防止措施:
①提高铸型和型芯的退让性,减少机械应力;②浇冒口的设计要合理;③铸钢件和铸铁件,应严格控制硫的含量;④选择凝固温度小,热裂倾向小的合金。
冷裂的特征:
裂纹细小,呈连续直线状,缝内有金属光泽或氧化色。
预防措施:
①减少铸件内应力;②降低合金的脆性;③控制铸钢中磷的含量。
B.缩松缩孔对质量的影响及防止措施
液态合金在冷凝过程中因收缩所减少的体积得不到液体金属的及时补充,则在铸件最后凝固部位形成不规则的孔洞,其中大而集中的称为缩孔;细小而分散的称为缩松。
缩孔、缩松可使铸件力学性能、气密性和物化性大大降低,以致成为废品。
▲合理选择铸造合金。
▲顺序凝固原则:
保证按照远离冒口的部位最先凝固,冒口最后凝固的顺序进行。
安放冒口和冷铁、实现顺序凝固。
如在远离冒口的的厚大部位放置冷铁,加快该处的冷却速度,使其先凝固。
▲控制浇注温度与速度。
应在满足充型能力的前提下,尽量降低浇注温度和速度。
二.常用合金铸件生产
影响铸件组织和性能的因素:
石墨化即渗碳体分解出纯碳的石墨晶体。
铸铁的组织和性能主要决定于石墨的形态,即其形状、大小及分布。
石墨化的影响因素是化学成分和铸件的冷却速度。
C、Si(%)——促进石墨化S(%)—反石墨化Mn(%)—脱S,提高铸铁强度、减小S的有害作用。
▲铸铁
(1)灰口铸铁(HT)
组织和性能,很大程度上取决于石墨的数量、大小和形态。
铁素体灰铸铁:
在铁素体基体上分布着粗大的石墨片,强度、硬度低,易加工,铸造性能好。
常用来生
产要求不高的机件和薄壁零件。
珠光体灰铸铁:
在珠光体的基体上,分布着细小的石墨片,强度和硬度高,
用来制造较重要的机件。
铁素体-珠光体灰铸铁:
在铁素体-珠光体上分布着粗大的石墨片,强度低可满足
一般铸件要求,铸造性能、切削加工性能,减振性较好,应用广泛
(2)球墨铸铁(QT):
石墨形状:
球状或粒状
(3)可锻铸铁(KT):
石墨形态:
团絮状
(4)蠕墨铸铁(RT):
介于片状和球状之间的一种过渡石墨。
石墨形态:
蠕虫状
▲浇注位置的选择(判断)
浇注位置:
是指浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。
(1)铸件的重要工作面、主要的加工面应朝下或侧立放置
(2)铸件的大平面应朝下放置。
(3)应将铸件薄而大的平面放在下部、侧面或倾斜位置。
(4)对于容易产生缩孔的合金,应将铸件的厚大部分放在上部或侧面
(5)确定浇注位置时应尽量减少型芯的数量,要有利于型芯的安装、固定、检查和排气
▲特种铸造(略)▲结构铸造(略)
第五章塑性成形
一.塑性成形概述
1.塑性成形的实质:
晶粒内部变形+晶界变形
2.冷作硬化(冷变形强化,加工硬化):
指金属在低温下进行塑性变形时,金属的强度和硬度升高,塑性和韧性下降的现象,如图所示;变形程度越大,冷作硬化现象越严重。
二.金属塑性成形工艺基础
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。
▲性能特点:
具有各向异性a)纵向(平行纤维方向),韧、塑性增加b)横向(垂直于纤维方向),韧、塑性降低但抗剪切能力显著增强
▲纤维组织合理分布:
零件最大拉应力方向应与锻造流线平行;零件最大剪切应力方向应与锻造流线垂直;零件外形轮廓应与锻造纤维的分布相符合而不被切断。
2.金属的可锻性
金属的锻造性能是用来衡量金属材料利用锻压加工方法成形的难易程度,是金属的工艺性能指标之一。
常用金属的塑性和变形抗力两个因素来综合衡量,塑性越好,变形抗力越小,则锻造性能越好。
影响金属锻造性能的因素有:
金属的本质和金属的变形条件。
(1)金属的本质
①金属的化学成分:
化学成分不同,塑性不同,锻造性能不同。
②金属的组织结构:
组织结构不同,锻造性能不同;单相固溶体组成的合金,塑性好,锻造性能好;均匀细晶的塑性优于粗晶结构;
(2)金属的变形条件
①变形温度:
温度升高,塑性上升,降低变形抗力,易于锻造;但温度过高也会产生相应的缺陷,如氧化,脱碳、过热和过烧等。
故要严格控制锻造温度范围。
②变形速度:
指金属在锻压加工过程中单位时间内的相对变形量。
变形速度的影响较复杂:
一方面变形速度增大,冷变形强化现象严重,变形抗力增大,锻造性能变坏;另一方面变形速度很大时产生的热能
使金属温度升高,提高塑性,降低变形抗力,锻造性能变好。
③应力状态:
不同压力加工方法,金属内部的应力状态是不同的:
Ø压应力数目越多,其塑性变形越好,因为压应力使滑移面紧密结合,防止产生裂纹;
Ø拉应力则使塑性变形降低,因为它使缺陷扩大,使滑移面分离。
Ø但压应力时变形抗力增大。
故必须综合考虑塑性和变形抗力。
3.金属的塑性成形方法
(1)自由锻
自由锻指将金属坯料放在锻造设备的上下抵铁之间,施加冲击力或压力,使之产生自由变形而获得所需形状的成形方法。
坯料在锻造过程中,变形不受限制,锻件的形状和尺寸靠锻工的技术来保证,所用设备与工具通用性强。
主要用于单件、小批生产,也是生产大型锻件的唯一方法。
▲自由锻工序:
根据作用与变形要求的不同,可分为基本工序、辅助工序和精整工序。
①基本工序:
改变坯料的形状和尺寸以达到锻件基本成形的工序;包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转、错移等。
最常用的是镦粗、拔长、冲孔。
②辅助工序:
为了方便基本工序的操作,而使坯料预先产生某些局部变形的工序。
如压钳口、倒棱和切肩。
③精整工序:
修整锻件的最后尺寸和形状,消除表
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