再结晶过程再结晶 使内应力全部消除， 强度降低，塑性增加。
再结晶的最低温度称为再结晶温度。
一般纯金属地再结晶温度为：
T再 0.4T熔
再结晶处理： 利用金属再结晶过程消除低温
变形后的冷变形强化，恢复金属的良好塑性，以利 于后继的冷变形加工。
塑性变形
再结晶温度
热变形 冷变形
冷变形
指金属在其再结晶温度以下进行塑性变形。 冷冲压、冷弯、冷挤、冷镦、冷轧和冷拔。 能获得较高的硬度及表面质量。
摩擦压力机
2、锤上模锻工艺
（一） 模锻的变形工步和模锻模膛
弯曲连杆的多模膛锻模
制坯工步，制坯模膛 （锻件初步成形） 模锻工步，模锻模膛（锻 件最终成形）
（二） 模锻工艺规程
1） 模锻件图制定


选定分模面 确定加工余量和锻造公差（加工表面） 模锻斜度 圆角半径 冲孔连皮
齿轮坯模锻件图
1、 模锻的分类
模锻设备
模锻设备 模锻锤 曲柄压力机 平锻机 摩擦压力机 锻造力性质 冲击力 压力 压力 冲击力-压力 锻件精度 较低 较高 较高 较高 生产率 较低 较高 较高 较低
模锻锤 模锻 压力机
锤上模锻 胎模锻 曲柄压力机上模锻 摩擦压力机上模锻 平锻机上模锻
模锻锤
长 轴 类 锻 件 短 轴 类 锻 件
温度过高
缺陷
控制锻造 温度范围
锻造温度范围 指始锻温度与终锻温度间的温度范围，以合金 状态图为依据。
对始锻温度，碳钢在AE线下150～250℃。
终锻温度即停止锻造的温度，对于锻件质量 有很大影响。
变形速度 指金属在锻压加工过程中单位时间内的相对 变形量。
变形时的应力状态
不同压力加工方法，金属内部的应力状态是 不同的。
尺寸精度高； 锻件形状复杂； 操作简单，生产效率高； 流线完整、性能好。 所需设备吨位大，设备费用高； 锻模加工工艺复杂，制造周期长，费用高。
模锻的缺点：
适用于中小型锻件的成批或大批生产
模锻广泛应用于国防工业和机械制造业，按 质量计算模锻件在飞机上占85%，坦克占70%，汽 车占80%，机车占60%。
第三篇
金属塑性加工
本章内容
塑性成形理论基础 塑性成形方法 塑性成形工艺设计 塑性加工方法的结构工艺性
塑性成形新发展
第一节 塑性成形工艺基础知识
塑性成形
指固态金属在外力作用下产生塑性变形，获
得所需形状、尺寸及力学性能的毛坯或零件的加
工方法。具有较好塑性的材料如钢和有色金属及 其合金均可在冷态或热态下进行塑性成形加工。
纤维组织的机械性能 使金属的机械性能具有明显的各向异性，纵向 的强度．塑性和韧性显著大于其横向。
2、锻造比 是锻造生产中代表金属变形大小的一个参数， 一般用锻造过程中的典型工序的变形程度来表示。
镦粗工序，锻造比为：
H0 y镦 H
拔长工序，锻造比：
变形前的高度 变形后的高度
S0 y拔 S
变形前的面积 变形后的面积
板料冲压的特点：
在常温下加工，金属板料必须具有足够的塑性和较低 的变形抗力。 金属板料经冷变形强化，并获得一定的几何形状后， 结构轻巧，强度和刚度较高。 冲压件尺寸精度高，质量稳定，互换性好，一般不需 机械加工即可作零件使用。 冲压生产操作简单，生产率高，便于实现机械化和自 动化。 可以冲压形状复杂的零件，废料少。 冲压模具结构复杂，精度要求高，制造费用高，只适 用于大批量生产。
必须综合考虑塑性和变形抗力
第二节
一、自由锻
自由锻指将金属 坯料放在锻造设备的 上下抵铁之间，施加 冲击力或压力，使之 产生自由变形而获得 所需形状的成形方法。
锻造
主要用于单件、小批生产，也是生产 大型锻件的唯一方法。
1、自由锻设备：锻锤和压力机
空气锤 吨位小 适用于小型锻件 蒸汽—空气锤 适用于中小型锻件 水压机 吨位较大 适用于大型锻件
热变形
指金属在其再结晶温度以上进行塑性变形。 锻造、热挤和轧制等 能消除冷变形强化的痕迹，保持较低的塑性变 形抗力和良好的塑性。
三、纤维组织
1、纤维组织 通过热加工，可使铸态金属中的枝晶偏析和非金 属夹杂的分布发生改变，使它们沿着变形的方向细碎 拉长，形成所谓热加工“纤维组织”（在宏观检验时 常把它叫做“流线”）。
5、自由锻零件的结构工艺性
• 尽量避免锥面或斜面
• 避免圆柱与圆柱面相交
• 避免椭圆形、工字型或其它非规则形 状截面及非规则外形 • 避免肋板和凸台
比较下列锻件的结构工艺性
二、模膛锻造（模锻）
是将加热好的坯料放在锻模模膛内，在锻压力的 作用下迫使坯料变形而获得锻件的一种加工方法。 模锻的优点(与自由锻相比)
冷变形强化（加工硬化）：
指金属在低温下进行塑性变形时， 金属的强度和硬度升高，塑性和韧性下 降的现象。
指当温度升高时，金 属原子获得热能，使冷变形 时处于高位能的原子回复到 正常排列，消除由于变形而 产生的晶格扭曲的过程。
冷变形强化的原因 在塑性变形过程中，在滑移面上产生了许多晶格 方向混乱的微小碎晶，滑移面附近的晶格也产生了畸 变，增加了继续滑移的阻力，使继续变形困难。 提高金属强度、硬度
（3） 确定变形工步
齿轮坯自由锻工艺过程:
锻件图 下料 镦粗 垫环局 部镦粗 冲 孔
冲子冲孔
修整
半轴自由锻工艺 锻出头部
拔长
拔长及修 整台阶 锻件图 材料: 18CrMnTi 坯料尺寸:Ф130×240 坯料重量:25kg 锻造设备:0.5T自由锻锤 拔长并留 出台阶 锻出凹挡 及拔长端 部并修整
常用塑性成形加工方法
自由锻 模锻
板 料 冲 压
挤压
拉拔
轧锻
应用
自由锻、模锻 — 承受重载的机械零件； 板料冲压 — 汽车制造、电器、仪表及日用品。
轧制、挤压、拉拔 — 型材、板材、钢材、线材等；
第二节
塑性成形理论基础
一、金属塑性变形的实质
具有一定塑性的金属坯料在外力作用下，当内应力达到 一定的条件，就会发生塑性变形。
由于多晶体存在 晶界和各晶粒的位向差别 ， 其变形抗力要远高于同种金属的单晶体。
二、塑性变形对金属组织与性能的影响
金属塑性变形时，在不同的温度下，对金属组织和性 能产生不同的影响。
指当温度升高到一定程度时，金属原子 获得更高的热能，通过金属原子的扩散，使 冷变形强化的结晶构造进行改变，成长出许 多正常晶格的新晶粒，新晶粒代替原变形晶 粒的过程即为再结晶。
实质：是金属晶体的晶内变形和晶粒间的相对 移动、晶粒的转动等综合作用的结果。
1、单晶体的塑性变形
晶体内的一部分相对另一部分，沿原子排列紧密的晶面作 相对滑动。
晶体在晶面上的滑移，是通过位错的不断运动来实现的。
2、多晶体的塑性变形
多晶体是由大量的大小、形状、晶格排列位向各不相 同的晶粒所组成。
晶内变形和晶间变形
冷变形强化
回复：
后续加工困难
不改变晶粒的形状及晶粒变形时所构成的方向性， 也不能使晶粒内部的破坏现象及晶界间物质的破坏现 象得到恢复，只是逐渐消除晶格的扭曲程度。故回复 作用可以降低内应力，但机械性能变化不大，强度稍 降低，塑性稍提高。
再结晶
再结晶过程
成核
长大
1—内应力曲线 2—晶粒度曲线 3—强度曲线（变形抗力） 4—延伸率曲线
2、自由锻工序
根据作用与变形要求的不同，可分为
基本工序、辅助工序和精整工序 基本工序 ：改变坯料的形状和尺寸以达到锻件
基本成形的工序；包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切 割、扭转、错移等。最常用的是镦粗、拔长、冲孔。
辅助工序 ：为了方便基本工序的操作，而使坯
料预先产生某些局部变形的工序。如压钳口、倒棱和 切肩。
塑性成形加工的特点 优点


改善金属的组织，提高金属的力学性能； 节约金属材料和切削加工工时，提高金属材料 的利用率和经济效益； 具有较高的劳动生产率。 适应性广。
缺点
锻件的结构工艺性要求较高，内腔复杂零件难以锻造； 锻造毛坯的尺寸精度不高，一般需切削加工； 需重型机器设备和较复杂模具，设备费用与周期长； 生产现场劳动条件较差。
3、锻造比对金属的组织和性能的影响
锻造比 组织细密化 力学性能
锻造比过大
组织的紧密程度 晶粒细化程度
力学性能
4、纤维组织应用 锻造流线的稳定性很高，而且用热处理不能消除。
锻造流线的方向，使最大正应力与流线方向一致， 切应力或冲击应力与流线方向垂直。
使锻造流线的分布与零件的外形轮廓相符合，而 不被切断。
可以镦粗、拔长、滚挤、弯 曲、成形、预锻、终锻
曲柄压力机

可锻造较低塑形合金；
便于实现机械化和自动 化，具有很高生产率；
滑块运动精度高；
振动和噪音较小，劳动 条件改善。
平锻机
平锻机上模锻的锻件
摩擦压锻机
螺杆与滑块非刚性连接， 承受偏心能力差； 滑块行程、打击能量可自 动调节。
适应性好，广泛应用在中 小锻件的小批或中批生产。例 如：铆钉、螺栓、螺母
选定分模面的原则

能从模膛中顺利取出； 金属易于充满模膛； 简化模具制造；

能及时发现错模； 减少余块节约金属。
2） 变形工步的确定
盘类模锻件： 镦粗制坯和终锻成形 长轴类锻件： 拔长、滚挤、弯曲制坯和预断、终锻成形。
3） 坯料计算
坯料的质量：
G坯料 = G锻件 + G烧损+ G飞边 + G连皮+ G料头
精整工序 ：修整锻件的最后尺寸和形状，消除
表面的不平和歪扭，使锻件达到图纸要求的工序。如 修整鼓形，平整端面、校直弯曲。