(一)變形程度的影響
塑性變形程度的大小對金屬組織和效能有較大的影響。變形程度過小,不能起到細化晶粒提高金屬力學效能的目的;變形程度過大,不僅不會使力學效能再增高,還會出現纖維組織,增加金屬的各向異性,當超過金屬允許的變形極限時,將會出現開裂等缺陷。
對不同的塑性成形加工工藝,可用不同的引數表示其變形程度。
鍛造比Y鍛:鍛造加工工藝中,用鍛造比Y鍛來表示變形程度的大小。
拔長:Y鍛=S0/S(S0、S分別表示拔長前後金屬坯料的橫截面積);
鐓粗:Y鍛=H0/H(H0、H分別表示鐓粗前後金屬坯料的高度)。
碳素結構鋼的鍛造比在2~3範圍選取,合金結構鋼的鍛造比在3~4範圍選取,高合金工具鋼(例如高速鋼)組織中有大塊碳化物,需要較大鍛造比(Y鍛=5~12),採用交叉鍛,才能使鋼中的碳化物分散細化。以鋼材為坯料鍛造時,因材料軋製時組織和力學效能已經得到改善,鍛造比一般取1.1~1.3即可。
表示變形程度的技術引數:相對彎曲半徑(r/t)、拉深係數(m)、翻邊係數(k)等。擠壓成形時則用擠壓斷面縮減率(εp)等引數表示變形程度。
(二)纖維組織的利用
纖維組織:在金屬鑄錠組織中的不溶於金屬基體的夾雜物(如FeS等),隨金屬晶粒的變形方向被拉長或壓扁呈纖維狀。當金屬再結晶時,被壓碎的晶粒恢復為等軸細晶粒,而夾雜物無再結晶能力,仍然以纖維狀保留下來,形成纖維組織。纖維組織形成後,不能用熱處理方法消除,只能透過鍛造方法使金屬在不同方向變形,才能改變纖維的方向和分佈。
纖維組織的存在對金屬的力學效能,特別是衝擊韌度有一定影響,在設計和製造零件時,應注意以下兩點:
(1)零件工作時的正應力方向與纖維方向應一致,切應力方向與纖維方向垂直。
(2)纖維的分佈與零件的外形輪廓應相符合,而不被切斷。
例如,鍛造齒輪毛坯,應對棒料鐓粗加工,使其纖維呈放射狀,有利於齒輪的受力;曲軸毛坯的鍛造,應採用拔長後彎曲工序,使纖維組織沿曲軸輪廓分佈,這樣曲軸工作時不易斷裂
(三)冷變形與熱變形
通常將塑性變形分為冷變形和熱變形。
冷變形:再結晶溫度以下的塑性變形。冷變形有加工硬化現象產生,但工件表面質量好。
熱變形:再結晶溫度以上的塑性變形。熱變形時加工硬化與再結晶過程同時存在,而加工硬化又幾乎同時被再結晶消除。由於熱變形是在高溫下進行的,金屬在加熱過程中表面易產生氧化皮,使精度和表面質量較低。自由鍛、熱模鍛、熱軋、熱擠壓等工藝都屬於熱變形加工。
(一)變形程度的影響
塑性變形程度的大小對金屬組織和效能有較大的影響。變形程度過小,不能起到細化晶粒提高金屬力學效能的目的;變形程度過大,不僅不會使力學效能再增高,還會出現纖維組織,增加金屬的各向異性,當超過金屬允許的變形極限時,將會出現開裂等缺陷。
對不同的塑性成形加工工藝,可用不同的引數表示其變形程度。
鍛造比Y鍛:鍛造加工工藝中,用鍛造比Y鍛來表示變形程度的大小。
拔長:Y鍛=S0/S(S0、S分別表示拔長前後金屬坯料的橫截面積);
鐓粗:Y鍛=H0/H(H0、H分別表示鐓粗前後金屬坯料的高度)。
碳素結構鋼的鍛造比在2~3範圍選取,合金結構鋼的鍛造比在3~4範圍選取,高合金工具鋼(例如高速鋼)組織中有大塊碳化物,需要較大鍛造比(Y鍛=5~12),採用交叉鍛,才能使鋼中的碳化物分散細化。以鋼材為坯料鍛造時,因材料軋製時組織和力學效能已經得到改善,鍛造比一般取1.1~1.3即可。
表示變形程度的技術引數:相對彎曲半徑(r/t)、拉深係數(m)、翻邊係數(k)等。擠壓成形時則用擠壓斷面縮減率(εp)等引數表示變形程度。
(二)纖維組織的利用
纖維組織:在金屬鑄錠組織中的不溶於金屬基體的夾雜物(如FeS等),隨金屬晶粒的變形方向被拉長或壓扁呈纖維狀。當金屬再結晶時,被壓碎的晶粒恢復為等軸細晶粒,而夾雜物無再結晶能力,仍然以纖維狀保留下來,形成纖維組織。纖維組織形成後,不能用熱處理方法消除,只能透過鍛造方法使金屬在不同方向變形,才能改變纖維的方向和分佈。
纖維組織的存在對金屬的力學效能,特別是衝擊韌度有一定影響,在設計和製造零件時,應注意以下兩點:
(1)零件工作時的正應力方向與纖維方向應一致,切應力方向與纖維方向垂直。
(2)纖維的分佈與零件的外形輪廓應相符合,而不被切斷。
例如,鍛造齒輪毛坯,應對棒料鐓粗加工,使其纖維呈放射狀,有利於齒輪的受力;曲軸毛坯的鍛造,應採用拔長後彎曲工序,使纖維組織沿曲軸輪廓分佈,這樣曲軸工作時不易斷裂
(三)冷變形與熱變形
通常將塑性變形分為冷變形和熱變形。
冷變形:再結晶溫度以下的塑性變形。冷變形有加工硬化現象產生,但工件表面質量好。
熱變形:再結晶溫度以上的塑性變形。熱變形時加工硬化與再結晶過程同時存在,而加工硬化又幾乎同時被再結晶消除。由於熱變形是在高溫下進行的,金屬在加熱過程中表面易產生氧化皮,使精度和表面質量較低。自由鍛、熱模鍛、熱軋、熱擠壓等工藝都屬於熱變形加工。