1、本课课题：金属的塑性变形教学目的和要求：1.熟悉金属锻件的特点、分类及其应用。2.了解金属的塑性变形，塑性变形对金属组织和性能的影响，冷变形金属在加热时组织和性能的变化，热变形对金属组织和性能的影响，金属的锻造性。3.了解锻造温度范围、锻件的冷却。4.了解自由锻的特点，设备，基本工序（镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、错移、扭转）及其应用。5.熟悉自由锻造工艺设计：绘制锻件图，坯料质量及其尺寸计算。拟定锻造工序，选定锻造设备吨位，确定加热、冷却及其热处理规范，编制锻件工序卡片。能绘制简单锻件图。6.了解模锻及其胎模锻简介。重点与难点：金属的塑性变形对金属组织和性能的影响。教学方法：讲授法和录像观摩
2、。课型：理论课教学过程复习旧课：铸件结构工艺。第三篇 金属压力加工压力加工的特点：经过压力加工过的金属材料，具有细晶粒结构；能使粗大枝晶和各种夹杂物都沿着金属流动的方向被拉长，呈现出纤维组织；并使铸造时内部缺陷（如微裂纹、气孔、疏松等）得以压合，因而提高了金属的力学性能。很多承受重载荷的、受力复杂的零件都使用锻件。另外，锻件还具有适用范围广，使用模型锻造有较高的生产率、节省材料的特点。与焊接和铸造等方法相比，使用较广的自由锻造所获得的产品形状比较简单，若要生产外形和内腔复杂的零件较为困难，甚至是不可能的。第一章 金属的塑性变形第一节 金属塑性变形的实质1、概念在外力作用下使金属产生塑性变形，从
3、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。各类钢和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
4、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)生产率高（2）缺点a)形状不能太复杂b)坯料塑性要好2、应用汽车、拖拉机、宇航、军工、电器、桥梁、建筑等金属的塑性变形一、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：a）金属材料在外力作用下发生弹性变形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）
5、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b）相邻晶粒的位向不同c）多晶体内存在大量晶界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
6、。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
7、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（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
8、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，力学性能显著提高五、锻造流线及其合理分布1、锻造流线（1）铸锭经塑性变形后的显微特征：具有锻造流线a）脆性杂质，被打碎并顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布b）塑性杂质，随着金属变形沿主要伸长方向呈带状分布c）晶粒，显著地沿同一方向被拉长（2）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2、合理分布（ 1）零件最大拉应力方向应与锻造流线平行（ 2）零件最大剪切应力方向应与锻造流线垂直（ 3）零件外形轮廓应与锻造流向的分布相符合而不被切断六、金属的可锻性可锻
9、性是金属经受塑性成型的难易程度，塑性（ä、ø、å ）好、变形抗力（ób、ós ）小，金属的可锻性就好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）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始锻温度：锻造温度的上限终锻温度：锻造温度的下限碳素钢的锻造温度范围
10、1150/1250-800/850 度（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3）应力状态（1）挤压时，金属呈三向压应力（2）拉拔时，变形材料呈两向压应力和一向拉应力理论和实践表明：a）压应力越多，材料的塑性越好b）拉应力越多，塑性越差第二节 锻造工艺按使用设备不同，锻造工艺分为：a）自由锻b）模锻c）胎模锻一、自由锻1、自由锻的特点（1）坯料变形时，只有部分表面受到限制，其余可自由流动；（2）所用设备及工具简单，适应性强，锻件重量不受限制
11、；（3）由人工控制锻件的形状和尺寸，锻件的精度低，生产率低；（4）适用于单件小批生产，也是大型锻件的唯一锻造方法。2、自由锻的方法（1）手工锻造（2）机器锻造a）锻锤自由锻利用冲击力使坯料产生塑性变形常用设备有：空气锤，锻件重量范围是 50-1000 公斤；蒸汽-空气锤，锻件重量范围是 20-1500 公斤。b）液压机自由锻利用静压力使坯料变形常用设备是水压机，适用于大型锻件。3、自由锻的工序（1）基本工序用来改变坯料的形状和尺寸的工序，主要包括：镦粗、拔长、冲孔、芯轴扩孔、芯轴拔长、弯曲、切割、错移等。（2）辅助工序为了完成基本工序而进行的预先变形工序，主要包括：压钳把、倒棱、压痕等。（3）修整工序用来减少锻件表面缺陷的工序，主要包括：校正、滚圆、平整等。
