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靠外力使金属材料产生塑性变形而得到预定形状与性能的制件（毛坯或零件） 的加工方法。

外力—— 冲击力：锤类 静压力：压力机

各类钢和大多数有色金属及其合金都具有一定的塑性，因此，都能在热 态或冷态下进行压力加工。

应用广泛：运输工具96%； 汽车拖拉机95%；

航天、航空90%； 农用机械工业80%。

二 分类

1 轧制：金属坯料在两个回转轧辊的缝隙中受压变形以获得各种产品的加工方法。靠摩擦力，坯料连续通过轧辊间隙而受压变形。

主 要产品：型材、圆钢、方钢、角钢、铁轨等。

2 挤压：金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而变形的加工方法。

正挤：金属流 动方向与凹模运动方向相同。

反挤：金属流动方向与凹模运动方向相反。

3 拉拔：将金属坯料拉过拉拔模的模孔而变形的加工方法。

产品尺寸精度、表面光洁度较高，所以，常用于轧制件的再加工，提高产品质量。

坯 料：低碳钢、有色金属及合金。

外力：拉力。

4 自由锻：金属坯料在上、下抵铁间受冲击力或压力而变形。

外 力：压力。

5 模锻：金属坯料在具有一定形状的模膛内受冲击力或压力而变形的加工方法。

6 冲压：金属板料在冲模之间受压产生分离或成形。

    1—5 立体变形（三维）；  6  平面变形（二维）；

1— 6  可冲击力、可静压力。

三 特点：（与铸造比）

   1 优点：（1）结构致密、组织改善、性能提高、强、硬、韧↑

（2）少无切削加工，材料利用率高。

（3）可以获得合理的流线分布（金属塑变是固体体积转移过程）。

（4） 生产效率高。（如：曲轴 、螺钉）

   2 缺点：（1）一般工艺表面质量差（氧化）。

（2）不能成型形状复杂件（相 对）

（3）设备庞大、价格昂贵。

（4）劳动条件差（强度↑、噪音↑）

第一章 金属塑性变形

                  §1 金属塑性变形的实质

一 晶体：

1 晶体：物质中的原子按一定规律在三维空间周期重复排列。

2 单晶体：具有一个晶粒的晶体（由一个晶核生长而成的晶体）。

3 多晶体：大量晶粒组成的晶体。

二 变形：

   1 弹性变形：（暂时的变形）σ＜σ_e 力未去除。

弹性塑性变形：（暂时变形）σ＜σ_s 力未去除。

纯塑性变形：永久变形 外力去除。

   2 变形机制：

单晶体塑性变形：滑移。

多 晶体塑性变形：滑移+晶粒转动。

三 滑移：

   1 单晶体：

在切应力作用下，晶体的一部分与另一部分 沿着一定的晶面产生相对滑动，叫滑移。这个晶面—滑移面。

※           与滑移面垂直的应力不引起滑移，只会弹性变形，大到一定程度引起脆断。

（上面所描述的滑移运动，相当于两部分晶体彼此进行的刚体性运动， 是由外力作用下发生的，而且所需力较大，但使测力却小得多。近代塑性理论研究认为滑移变形是由于位错的滑移运动引起的。）

理想晶体结构： 锌单晶理论计算：σ_s=350kg/mm²

实测          σ_s=0.1kg/mm²

晶体内部存在缺陷：

点缺陷：缺一个原子。

线缺陷：缺一行原子、—位错。

面缺陷：

滑 移逐步在滑移面上传布，直至晶体表面。

   2 多晶体

塑性变形先在晶面方向有利于滑移的晶粒内开始，然后不利于滑移的 晶粒向有利变形的方向转动，

协调变形，使滑移继续进行。

                         §2  塑性变形后金属的组织和性能

一、 组织：

   1 、 晶粒沿变形最大的方向伸畅。

   2、 晶格晶粒均发生扭曲，产生内应力。

   3、 晶粒间产生碎晶。

二、性能：

强度，硬度↑。塑性，韧性↓

原因：（微观）碎晶，晶格扭曲，增大滑移阻力。

三、加工硬化

塑变程度增大，金属强度，硬度升高；塑 性，韧性下降的现象。

1、 有利：强化金属，形变强化

有害：变形抗力↑，继续压力加工困难，对模具不利，设备吨位↑

加 工硬化的结果使金属的晶体构造处于不稳定的应力状态，具有自发恢复稳定状态的趋势（室温不行）

2、消除方法：加热 回复 再结晶

1） 回复：金属冷变形后，加热到一定温度，原子恢复正常排列，消除了晶格扭曲。加工樱花部分消除，原子获得能量。震动加剧，回复正常排列。

T_回＝ （0.25～0.3）T_熔 （室温＋273）

T_回、T_熔分别位金属 回复、熔化的绝对温度。

2）再结晶：温度再增加，金属原子获得更多能量，则以碎晶和杂质位核结晶成新的晶粒。

实质：无畸 变组织代替即便组织，完全消除加工硬化。

T_再＝0.4T_熔

T_再— 金属绝对再洁净温度。

再结晶退火—加热—再结晶—金属再次获得良好塑性

高温下受力塑性变形—硬化于再结晶同时存在

四、 冷变形、热变形

冷变形—T_再以下发生的变形。

热变形—T_再以上发生的变 形。

*   1、冷变形后具有加工硬化组织，能获得较高的表面光洁度及硬度，但变形程度不宜过大，避免破裂。

    2、热变形可得到再结晶组织，变形程度大，无加工硬化，获得良好的机械性的组织。

冷变形后的件若继续加工，要再结晶退火。

∴ 金属压力加工主要采用热变形来进行。

五、锻造和纤维组织

    1、锻造

1镦粗：横截面积变大：Y_镦＝F/F₀＝H₀/H＞1

2拨长：横截面积变小：Y_镦＝F₀/F＞1     

F₀— 变形前横截面面积，   F—变形后横截面面积

Y＜2     组织细化，性能↑

Y＝2～5  方向性↑

Y＞5      组织紧密程度，晶粒细化，均达极限。性能方向性↑↑

出现性能方向性的组织已是纤维组织。

   2、 纤维组织：

金 属发生塑性变形时，金属的晶粒形状和沿晶 界分布的杂质形状都发生变化，它们将沿着变形方向被拉长，呈纤维形状。这种结构较纤维组织。

   1） 影响：使金属材料的机械性能出现方向性

平行纤维方向：塑、韧性↑

垂直纤维方向：塑、韧性↓

   2） 利用：因流线稳定性很高，不能用热处理方法消除，只有经过锻压使金属变形，才能改变方向和形状。因此，位提高零件机械性能，尽量做到：

a)      使纤维方向于零件的轮廓相符合，而不被切断。

b)      使零件受σ_max拉应力与纤维方向一致。τ_max与 纤维垂直。

§3金属的可锈性

可锈性：是衡量材料在经受压力加工时获得量件难度程度的一个工艺性能。

在力 作用下稳定改变自己形态或尺寸，而其各质点间联系不破换的能力。

包括方面：1塑性↑：变形时金属不易开裂。δ、ψ、α_k↑

↓              2变形抗力↓：省力，不易磨损模具，小设备，消耗能量小。

一、 金属本质的影响：

   1  化学成分：1）纯金属可锻性良好（合金晶格畸变）F_e＞F

             2） 含有形成碳化物的元素，则可锻性↓。

如：W、Ti|。 WC使硬质合金硬、脆。

  2、金属组织影响：1）固溶体（如A）比碳化物（F_e3C）好。

             3）晶粒细、均匀、可锻性↑。

   3、 晶体结构：面心立方＞体心立方＞密排六方。

二 加工条件：

   1 变形温度：t↑  变形抗力↓   塑性↑  T再以上，塑性↑↑

如：碳钢在A₃线上，组织为A、面心、 塑性↑

※           t过高，易产生“过热”、“过烧”、“脱碳”、“严重氧化”。

始锻温度：AE线下 200℃左右。

终锻温度：800℃　（T_再以上）

   2 变形速度：单位时间内的变形程度。

V＜C：∵V_固、V_再来 不及完全消除加工硬化。

V＞C： 热效应，明显提高变形温度，但只在高速锤上才能有热效应。

高速锤：12—25m/s， 普通锤：5—9m/s。

    3 应力状态：

压应力下变形，对塑性有利，阻止裂纹扩展，焊合（孔、缝）

拉 应力下变形，对塑性不利，气孔、裂纹等缺陷处易引起应力集中，缺陷扩展，导致破裂。

  1—9  塑性逐渐下降

※           三向不等压应力会使大理石塑性变形，挤压比拉拔时塑性好，三向压应力不等，才能塑变，否则弹变。

压应力会加大金属内摩擦，使变形抗力增 加，故本质塑性较高的变形时出现拉应力，可减少变形抗力，对本质塑性较差的，应尽量在压应力下进行，以防止裂纹产生。

作业：

1 碳钢在锻造温度范围内变形时，是否会有加工硬化？

2 铅在20℃、钨在1100℃时变形，各属那种变形？为什么？（钨的熔点3380℃）
3 纤维组织是怎样形成的？它的存在有何利弊？

4 如何提高金属的塑性？最常用的措施是什么？

5 “趁热打铁”的含意？

6 三向压应力相等,能否产生塑性变形？

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