锻造金属塑性变形基本原理

    人类很早就利用塑性变形进行金属材料的加工成形，但只是在一百多年以前才开始建立塑性变形理论。

   金属晶体塑性的研究开始于金属单晶的制造和 X射线衍射的运用。

1、什么是纤维组织?什么是锻造流线?

   锻造加工可使材料的力学性能具有方向性。原来分布在晶界上的原锻造组织中的杂质，随着晶界的变形而被拉长。并沿金属流动方向排列一致，晶粒也被打碎并沿变形方向被拉长。金属再结晶后，被拉长的晶粒又变成等轴晶粒，而杂质此时却无结晶能力，只好仍以长条状残留下来。这样即形成了金属的纤维组织。纡维纽织可以通过金属的宏观组织(低倍)显示出来。纤维组织形成的程度取决于锻造比，锻造比越大，纤维组织越明品。

   在锻造时，金属的脆性杂质被打碎，顺著金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布，塑性杂质随着金属变形沿主要伸长方向呈带状分布，这样热锻后的金属组织就具有一定的方向性，通常称为锻造流线，也称流纹。它使金属性能呈现异向性。纯拔长锻造提高了纵向性能，使其高于横向和切向性能。一般是纵向的塑性和韧性高于横向和切向，但对强度极限和屈服强度影响不大。锻造流线与晶粒(夹杂物)的纤维分布是同样的意思。

2、何谓金属的加工硬化?

   金属或合金在其再结晶温度以下进行塑性变形时，其变形抗力随变形程度的增加而增高的现象称之金属的加工硬化。此时，金属的强度和硬度提高，而塑性和韧性却降低。变形程度愈大，金属性能的改变也越大。产生金属的加工硬.化时，“强度增高” 是基本的，而“硬度增高”则是派生的。究其原因、是由于金属塑性变形时，随着滑移的进行，会引起沿滑移面附近的晶格发生歪扭与紊乱，形成内应力,从而使晶粒碎化，晶粒沿着力的方向被拉长。致使滑移阻力增加，使之难于继续变形。

3、何谓金属的回复?

   将冷变形后的金属加热至~定温度(约为0.25~ 0.30TyK6>后，使原子回复到平衡位置，因此，晶内残余应力大大减小，这种现象被称为回复(或称为恢复)。同复时不改变晶粒形状。

4、什么是温间变形?什么是温锻?

   在高于室温和低于再结品温度范围内进行的变形称为温间变形。在高于室温和低于再结晶温度范围内进行的锻造工艺称为温锻。温锻也称中温锻造，与冷锻相比较，温锻的优点是锻件变形所需的变形能量小得多，因为温锻时的变形抗力显著下降，模具寿命高，可以使冷锻时很难加工的非对称零件一也能顺利成形，也可以采用温锻锻遣高碳钢和高合金钢锻件。与热锻相比较，温锻不仅使锻件的尺寸精度大大提高，使表面粗糙度大大降低，而且还能提高材料利用率。节省机械加工工作量，温锻工艺生产的锻件余址比热锻时小得多，氧化皮亦很少。

   温锻时要避开金属或钢的“红脆区”与“蓝脆区”。如15CrMn钢在500C时产生蓝脆，在800C 时产生红脆，要避开这两个温度区段。温锻时尽量采用快速加热，以减少氧化。

5、什么是热变形?何谓热锻?

   在等于或高于再结晶温度下，以完全能产生再结晶的速度进行的变形过程称为热变形。热变形的特点是变形抗力小、塑性良好。锻件在热变形过程中不会发生加工硬化现象。变形后，锻件具有等轴再结晶的组织，并且力学性能一般均有改善。在金属再结晶温度以上进行的锻造工艺称为热锻。

6、何谓屈强比?

材料拉伸时的屈服点与强度极限之比称为属强比，即σ,1。它可以粗略地反映金属材料承受塑性变形的潜力。屈强比小时表明塑性好。

7、何谓热强性?

   材料在高温和外加载荷(短期或长期)同时作用下的强,度指标称为热强性。它包括高温蝎变极限、高温持久强度极限、高温疲劳极限，以及在高温下的屈服点、强度极限等。