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多晶体的塑性变形
大多数金属都属于多晶体， 大多数金属都属于多晶体，其塑性变形是所 有单晶粒变形的综合作用， 有单晶粒变形的综合作用，即晶内滑移和晶 间的转动 每个单晶粒内部的塑性变形仍主要是滑移 但在多晶体变形中同时伴随有晶粒间的滑移 和转动
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金属的加工硬化
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金属的可锻性
金属的可煅性是衡量材料经受压力加 工难易程度的工艺性能。 工难易程度的工艺性能 。 常将塑性和变 形抗力综合在一起来衡量金属的可锻性。 形抗力综合在一起来衡量金属的可锻性 。 塑性高、 变形抗力小， 则可锻性好， 塑性高 、 变形抗力小 ， 则可锻性好 ， 反 之，则差。 则差。
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（3）锻件公差 锻件的基本尺寸为零件的基本尺寸加 上加工余量。 上加工余量 。 而锻件的实际尺寸与其基 本尺寸之间所允许的偏差， 本尺寸之间所允许的偏差 ， 称为锻性公 差。
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4.确定坯料质量和尺寸 4.确定坯料质量和尺寸
（1）确定坯料质量G坯 确定坯料质量G 自由锻 的坯料质量为锻件的质量与 锻造时各种金属的质量之和， 锻造时各种金属的质量之和 ， 可按下式 计算： G坯=（1+k）G锻件 +k） G锻件－－－锻件质量
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７.确定锻造温度
根据锻件材料的化学成分， 根据锻件材料的化学成分 ， 确定始 锻及终锻温度。碳钢的始锻温度约为 1200℃ 终锻温度约为800℃ 1200℃，终锻温度约为800℃。
金属的机械性能取决于其组织。 金属的机械性能取决于其组织 。 组织改 变，则性能也随之变化。 则性能也随之变化。 随着变化程度地增加， 随着变化程度地增加 ， 这种由于塑性变 形在滑移面附近引起晶格的严重畸变， 形在滑移面附近引起晶格的严重畸变 ， 甚至产生碎晶而引起的强度和硬度的提 高 ， 塑性和韧性下降 。 这种现象称为加 塑性和韧性下降。 工硬化。 工硬化。
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（2）变形速度 即单位时间内的变形速度。 即单位时间内的变形速度。 （3）应力状态 对塑性好的材料， 对塑性好的材料 ， 应利用拉应力使其变 形 ， 以减小变形能量消耗。 而对塑性差的 以减小变形能量消耗 。 金属，则应利用三向压应力以免开裂。 金属，则应利用三向压应力以免开裂。
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锻压时， 锻压时 ， 金属允许中热到的最高温度 称为始锻温度。 锻压中 ， 称为始锻温度 。 锻压中， 当温度逐渐降 低到一定程度后， 其可锻性变差， 低到一定程度后 ， 其可锻性变差 ， 必须 停止锻造，此时温度称为终锻温度。 停止锻造，此时温度称为终锻温度。 虽然亚共析钢在此温度为二相区，但 仍有较好的塑性。对过共析钢，则为了 击碎渗碳体的网状组织，改善钢的性能， 在此温度仍可锻击。
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3.1金属塑性变形的基本理论 3.1金属塑性变形的基本理论
金属塑性变形的实质——晶粒内部或晶粒 金属塑性变形的实质——晶粒内部或晶粒 之间产生的滑移及转动 弹性变形的本质（物理解释）: 弹性变形的本质（物理解释）:
外力 应力 原子离开平衡位置 变形 原子 位能增加 返回趋势 外力消失 变形消失 弹性变形
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3.自由锻件工艺设计及示例 3.自由锻件工艺设计及示例
绘制锻件图 锻件图是以零件图为基础， 锻件图是以零件图为基础，按照自由锻造工 艺特点，考虑下列几个因素绘制而成的. 艺特点，考虑下列几个因素绘制而成的. （1）加工余量; 加工余量; （ 2 ） 敷料 ——为了简化零件的形状和结构 、 便 敷料—— 为了简化零件的形状和结构、 于锻造而增加的一部分金属，称为敷料。 于锻造而增加的一部分金属，称为敷料。
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压力加工分类
锻压
锻造
自由锻 手工自由锻（打铁） 机器自由锻（锤类、压力机） 模锻
冲压
轧制 拉拔 挤压
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金属在塑性变形中的特点
坯料体积不变， 坯料体积不变 ， 只是坯料形状和尺寸的 重新分配的结果（变形工艺） 重新分配的结果（变形工艺） 与切削加工比较， 与切削加工比较 ， 压力加工的生产效率 高，且能节约大量金属。 且能节约大量金属。 机械性能高 由于坯料在固态下成形， 由于坯料在固态下成形 ， 受成形工具的 限制， 限制，故产品的截面形状不能太复杂
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纤维组织
热变形时， 晶粒和晶界上的杂质都被压扁 、 热变形时 ， 晶粒和晶界上的杂质都被压扁、 拉长，随即再结晶而得细小晶粒。 拉长，随即再结晶而得细小晶粒。而杂质沿着被 拉长的方向保留下来，形成了纤维组织。 拉长的方向保留下来，形成了纤维组织。 纤维组织稳定性很高，不能用热处理和其它 方法消除它，只有通过金属的塑性变形，方能改 变其方向和形状。因此，在设计和制造零件时， 应使零件工作时的最大正应力与纤维方向重合， 最大切应力与纤维方向垂直，并使纤维分布与零 件的轮廓相符合而不被切断。
如 ， 钢 的 熔 点 t 熔 为 1535℃ ， 则 t 再 1535℃ =0.04(1535+273)K=723K ， 即钢的再结晶温度t 04(1535+273)K=723K 即钢的再结晶温度 t 再=(723-237) ℃=450℃。 =(723-237) 450℃
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金属的回复 金属的回复
当温度适当提高时，由于原子动能的增加， 当温度适当提高时，由于原子动能的增加，原 子扩散能力提高，使晶格畸变程度减轻， 子扩散能力提高，使晶格畸变程度减轻，内应 力明显减小。使加工硬化部分消除的现象。 力明显减小。使加工硬化部分消除的现象。这 一过程称回复，此温度称回复温度， 一过程称回复，此温度称回复温度，即
弹－塑性变形
若外力继续增加，超过其屈服强度时， 若外力继续增加，超过其屈服强度时，原子间距进一步增 加，原子沿着一定的晶面产生相对滑移（该面称滑移面） 原子沿着一定的晶面产生相对滑移（该面称滑移面）
塑性变形
外力去除后，原子在新的平衡位置上稳定下来， 外力去除后，原子在新的平衡位置上稳定下来，即弹性变 形恢复，但滑移变形保留下来， 形恢复，但滑移变形保留下来，即塑性变形
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2.自由锻基本工序及应用 2.自由锻基本工序及应用
基本工序是使金属产生一定程度的塑性变形， 基本工序是使金属产生一定程度的塑性变形， 以达到所需形状及尺寸的工艺过程。如镦粗、 以达到所需形状及尺寸的工艺过程。如镦粗、 拔长、弯曲、冲孔、扭转、切割、错移、 拔长、弯曲、冲孔、扭转、切割、错移、镦台 阶等。 阶等。 辅助工序是为了使基本工序操作方便而进行 的预先变形工序。如压钢锭棱边、切肩等。 的预先变形工序。如压钢锭棱边、切肩等。 精整工序是用以减少锻件表面缺陷的工序。 精整工序是用以减少锻件表面缺陷的工序。 如清除锻件表面凹凸不平及整形等。 如清除锻件表面凹凸不平及整形等。
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3.3 自由锻造及其工艺和结构设计基 础知识
1. 自由锻的实质、常用设备 自由锻的实质、 自由锻是利用冲击力或静压力， 自由锻是利用冲击力或静压力，使金属坯料 在上、下两个平抵铁间产生变形， 在上、下两个平抵铁间产生变形，而获得所需 形状和尺寸的锻性或毛坯的过程。 形状和尺寸的锻性或毛坯的过程。 自由锻所用工具通用性大，因而应用广泛， 对于大型锻件，自由锻是唯一的加工方法。其 设备有锻锤和液压机两大类。
T回=（0.25--0.3Fra bibliotek）T熔 25--0 30）
生产中对塑性变形后的工件进行低温退火， 生产中对塑性变形后的工件进行低温退火，就 是利用回复的原理。 是利用回复的原理。
如碳钢弹簧在冷卷后加热到250~300℃ 如碳钢弹簧在冷卷后加热到250~300℃，再缓慢冷却 以消除力应力。 以消除力应力。
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确定坯料长度L 确定坯料长度L坯 1.坯料体积 V坯=G坯/坯料密度 ２.坯料长度 L坯=V坯/F坯
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５.确定锻造工序
确定锻造工序是指确定锻件成形所 需的工序，并决定它们的顺序。
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６.确定锻造设备
根据坯料的种类、 根据坯料的种类 、 质量及锻造的基 本工序、 设备的锻造能力等因素 ， 本工序 、 设备的锻造能力等因素， 结合 工厂具体条件综合考虑确定锻造设备。 工厂具体条件综合考虑确定锻造设备。
冷变形和热变形
（1）冷变形 在再结晶温度以下的变形叫冷变形。 在再结晶温度以下的变形叫冷变形 。 冷变形可提高工件的强度和硬度， 冷变形可提高工件的强度和硬度 ， 可获 得较高的精度和表面质量/ 得较高的精度和表面质量/ （2）热变形 在再结晶温度以上的变形称为热变形。 在再结晶温度以上的变形称为热变形。 热变形能以较小的功达到较大的变形， 热变形能以较小的功达到较大的变形 ， 且能获得较高机械性能的再结晶组织。 且能获得较高机械性能的再结晶组织。
K ------ 系数
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(2).确定坯料尺寸 确定坏料直径D 确定坏料直径D坯 确定锻造比 Y锻; 确定锻件横截面积 F锻; 确定坯料横截面积 F坯; F 坯= Y 锻* F 锻 确定坏料直径D 确定坏料直径D坯 D坯＝sqr(4F坯/3.14415926) sqr(4 14415926)
金属压力加工
塑态成型
慨论
3.1 金属塑性变形的基本理论 3.2 自由锻 3.3 模锻 3.4 板料冲压
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金属压力加工概论
压力加工是使金属材料在外力作用下产 生塑性变形， 永久变形 ） 生塑性变形 ， （ 永久变形） 以获得所需 形状、 形状 、 尺寸及机械性能的毛坯或零件的 一种热加工工艺 包括锻造和冲压 只适合塑性好的金属材料如中、 只适合塑性好的金属材料如中 、 低碳钢； 大多数有色金属及其合金