鍛造金屬塑性變形基本原理

    人類很早就利用塑性變形進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鑄造組織中的雜質(zhì)，隨著晶界的變形而被拉長。并沿金屬流動方向排列一致，晶粒也被打碎并沿變形方向被拉長。不銹鋼鍛件金屬再結(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，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，但對強度極限和屈服強度影響不大。鍛造流線與晶粒(夾雜物)的纖維分布是同樣的意思。

2、何謂金屬的加工硬化?

   金屬或合金在其再結(jié)晶溫度以下進行塑性變形時，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，金屬的強度和硬度提高，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，“強度增高” 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，隨著滑移的進行，會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)點是鍛件變形所需的變形能量小得多，因為溫鍛時的變形抗力顯著下降，模具壽命高，可以使冷鍛時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)省機械加工工作量，溫鍛工藝生產(chǎn)的鍛件余址比熱鍛時小得多，氧化皮亦很少。

   溫鍛時要避開金屬或鋼的“紅脆區(qū)”與“藍脆區(qū)”。如15CrMn鋼在500C時產(chǎn)生藍脆，在800C 時產(chǎn)生紅脆，要避開這兩個溫度區(qū)段。溫鍛時盡量采用快速加熱，以減少氧化。

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)晶的速度進行的變形過程稱為熱變形。熱變形的特點是變形抗力小、塑性良好。在熱變形過程中不會發(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)晶溫度以上進行的鍛造工藝稱為熱鍛。

6、何謂屈強比?

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

7、何謂熱強性?

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