鍛造金屬塑性變形基本原理

    人類很早就利用塑性變形進(jìn)行金屬材料的加工成形,但只是在一百多年以前才開始建立塑性變形理論。

   金屬晶體塑性的研究開始于金屬單晶的制造和 X射線衍射的運(yùn)用。

1、什么是纖維組織?什么是鍛造流線?

   鍛造加工可使材料的力學(xué)性能具有方向性。原來分布在晶界上的原鍛造組織中的雜質(zhì),隨著晶界的變形而被拉長。并沿金屬流動(dòng)方向排列一致,晶粒也被打碎并沿變形方向被拉長。金屬再結(jié)晶后,被拉長的晶粒又變成等軸晶粒,而雜質(zhì)此時(shí)卻無結(jié)晶能力,只好仍以長條狀殘留下來。這樣即形成了金屬的纖維組織。紆維紐織可以通過金屬的宏觀組織(低倍)顯示出來。纖維組織形成的程度取決于鍛造比,鍛造比越大,纖維組織越明品。

   在鍛造時(shí),金屬的脆性雜質(zhì)被打碎,順著金屬主要伸長方向呈碎粒狀或鏈狀分布,塑性雜質(zhì)隨著金屬變形沿主要伸長方向呈帶狀分布,這樣熱鍛后的金屬組織就具有一定的方向性,通常稱為鍛造流線,也稱流紋。它使金屬性能呈現(xiàn)異向性。純拔長鍛造提高了縱向性能,使其高于橫向和切向性能。一般是縱向的塑性和韌性高于橫向和切向,但對強(qiáng)度極限和屈服強(qiáng)度影響不大。鍛造流線與晶粒(夾雜物)的纖維分布是同樣的意思。


鍛件

2、何謂金屬的加工硬化?

   金屬或合金在其再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行塑性變形時(shí),其變形抗力隨變形程度的增加而增高的現(xiàn)象稱之金屬的加工硬化。此時(shí),金屬的強(qiáng)度和硬度提高,而塑性和韌性卻降低。變形程度愈大,金屬性能的改變也越大。產(chǎn)生金屬的加工硬.化時(shí),強(qiáng)度增高是基本的,而硬度增高則是派生的。究其原因、是由于金屬塑性變形時(shí),隨著滑移的進(jìn)行,會(huì)引起沿滑移面附近的晶格發(fā)生歪扭與紊亂,形成內(nèi)應(yīng)力,從而使晶粒碎化,晶粒沿著力的方向被拉長。致使滑移阻力增加,使之難于繼續(xù)變形。

3、何謂金屬的回復(fù)?

   將冷變形后的金屬加熱至~定溫度(約為0.25~ 0.30TyK6>后,使原子回復(fù)到平衡位置,因此,晶內(nèi)殘余應(yīng)力大大減小,這種現(xiàn)象被稱為回復(fù)(或稱為恢復(fù))。同復(fù)時(shí)不改變晶粒形狀。

4、什么是溫間變形?什么是溫鍛?

   在高于室溫和低于再結(jié)品溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的變形稱為溫間變形。在高于室溫和低于再結(jié)晶溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的鍛造工藝稱為溫鍛。溫鍛也稱中溫鍛造,與冷鍛相比較,溫鍛的優(yōu)點(diǎn)是鍛件變形所需的變形能量小得多,因?yàn)闇劐憰r(shí)的變形抗力顯著下降,模具壽命高,可以使冷鍛時(shí)很難加工的非對稱零件一也能順利成形,也可以采用溫鍛鍛遣高碳鋼和高合金鋼鍛件。與熱鍛相比較,溫鍛不僅使鍛件的尺寸精度大大提高,使表面粗糙度大大降低,而且還能提高材料利用率。節(jié)省機(jī)械加工工作量,溫鍛工藝生產(chǎn)的鍛件余址比熱鍛時(shí)小得多,氧化皮亦很少。

   溫鍛時(shí)要避開金屬或鋼的紅脆區(qū)藍(lán)脆區(qū)。如15CrMn鋼在500C時(shí)產(chǎn)生藍(lán)脆,在800C 時(shí)產(chǎn)生紅脆,要避開這兩個(gè)溫度區(qū)段。溫鍛時(shí)盡量采用快速加熱,以減少氧化。


鍛件

5、什么是熱變形?何謂熱鍛?

   在等于或高于再結(jié)晶溫度下,以完全能產(chǎn)生再結(jié)晶的速度進(jìn)行的變形過程稱為熱變形。熱變形的特點(diǎn)是變形抗力小、塑性良好。鍛件在熱變形過程中不會(huì)發(fā)生加工硬化現(xiàn)象。變形后,鍛件具有等軸再結(jié)晶的組織,并且力學(xué)性能一般均有改善。在金屬再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的鍛造工藝稱為熱鍛。

6、何謂屈強(qiáng)比?

材料拉伸時(shí)的屈服點(diǎn)與強(qiáng)度極限之比稱為屬強(qiáng)比,即σ,1。它可以粗略地反映金屬材料承受塑性變形的潛力。屈強(qiáng)比小時(shí)表明塑性好。

7、何謂熱強(qiáng)性?

   材料在高溫和外加載荷(短期或長期)同時(shí)作用下的強(qiáng),度指標(biāo)稱為熱強(qiáng)性。它包括高溫蝎變極限、高溫持久強(qiáng)度極限、高溫疲勞極限,以及在高溫下的屈服點(diǎn)、強(qiáng)度極限等。