1、會(huì)計(jì)學(xué)1熱加工基礎(chǔ)熱加工基礎(chǔ)(jch)第一頁，共77頁。1）避免側(cè)凹結(jié)構(gòu)）避免側(cè)凹結(jié)構(gòu) 鑄件鑄件(zhjin)在與起在與起模方向平行的壁上若有側(cè)模方向平行的壁上若有側(cè)凹，必將妨礙起模，增加凹，必將妨礙起模，增加了鑄造工藝的復(fù)雜性，故了鑄造工藝的復(fù)雜性，故力求避免。力求避免。1.11.1、鑄件的外形設(shè)計(jì)、鑄件的外形設(shè)計(jì)(shj)(shj)原則原則第1頁/共77頁第二頁，共77頁。1.11.1、鑄件、鑄件(zhjin)(zhjin)的外的外形設(shè)計(jì)原則形設(shè)計(jì)原則2）合理設(shè)計(jì)凸臺(tái)和肋條）合理設(shè)計(jì)凸臺(tái)和肋條(li tio) 在設(shè)計(jì)鑄件上的凸臺(tái)和肋條在設(shè)計(jì)鑄件上的凸臺(tái)和肋條(li tio)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮結(jié)

2、構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮使其便于造型時(shí)起模，盡力避免使用活塊或外型芯。使其便于造型時(shí)起模，盡力避免使用活塊或外型芯。 第2頁/共77頁第三頁，共77頁。1.11.1、鑄件、鑄件(zhjin)(zhjin)的外形的外形設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則3）應(yīng)使鑄件具有最少的分型面）應(yīng)使鑄件具有最少的分型面 減少鑄件分型面的數(shù)量，可以降低造型工時(shí)，減少錯(cuò)箱、減少鑄件分型面的數(shù)量，可以降低造型工時(shí)，減少錯(cuò)箱、偏芯等缺陷，提高鑄件的尺寸偏芯等缺陷，提高鑄件的尺寸(ch cun)精度。精度。 第3頁/共77頁第四頁，共77頁。1.11.1、鑄件的外形設(shè)計(jì)、鑄件的外形設(shè)計(jì)(shj)(shj)原則原則4）分型面應(yīng)盡量平直）分型面應(yīng)盡量平

3、直 平直的分型面可避免挖砂造型或假箱造型，鑄件的飛邊、平直的分型面可避免挖砂造型或假箱造型，鑄件的飛邊、毛刺少，便于毛刺少，便于(biny)清理。清理。 第4頁/共77頁第五頁，共77頁。1.11.1、鑄件、鑄件(zhjin)(zhjin)的外的外形設(shè)計(jì)原則形設(shè)計(jì)原則5）鑄件應(yīng)有合適的結(jié)構(gòu)斜度）鑄件應(yīng)有合適的結(jié)構(gòu)斜度 對(duì)于鑄件上垂直于分型面的對(duì)于鑄件上垂直于分型面的非加工表面，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)給出一非加工表面，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)給出一定的結(jié)構(gòu)斜度，這樣不但便于定的結(jié)構(gòu)斜度，這樣不但便于起模，而且也因起模時(shí)不需要起模，而且也因起模時(shí)不需要對(duì)模樣進(jìn)行較大的松動(dòng)，因而對(duì)模樣進(jìn)行較大的松動(dòng)，因而(yn r)提高了鑄件的

4、尺寸精度提高了鑄件的尺寸精度。 第5頁/共77頁第六頁，共77頁。1.21.2、鑄件的內(nèi)腔設(shè)計(jì)、鑄件的內(nèi)腔設(shè)計(jì)(shj)(shj)原則原則 鑄件的內(nèi)腔通常由型芯形成，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮鑄件的內(nèi)腔通常由型芯形成，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮(kol)到方便型芯的制造以及型芯的定位、安放到方便型芯的制造以及型芯的定位、安放和排氣等；并應(yīng)盡可能地不用或少用型芯，以節(jié)約和排氣等；并應(yīng)盡可能地不用或少用型芯，以節(jié)約芯盒和型芯制造的工時(shí)及材料消耗。芯盒和型芯制造的工時(shí)及材料消耗。第6頁/共77頁第七頁，共77頁。1.21.2、鑄件、鑄件(zhjin)(zhjin)的內(nèi)的內(nèi)腔設(shè)計(jì)原則腔設(shè)計(jì)原則1）盡量不用或少用型芯）盡量不用或少

5、用型芯 型芯不僅增加材料型芯不僅增加材料(cilio)消耗且工藝復(fù)雜，成本提消耗且工藝復(fù)雜，成本提高；芯子工作條件惡劣，極易產(chǎn)生各種鑄造缺陷。高；芯子工作條件惡劣，極易產(chǎn)生各種鑄造缺陷。第7頁/共77頁第八頁，共77頁。1.21.2、鑄件的內(nèi)腔設(shè)計(jì)、鑄件的內(nèi)腔設(shè)計(jì)(shj)(shj)原則原則2）便于型芯的固定、排氣和清理）便于型芯的固定、排氣和清理 型芯在鑄型中的支撐型芯在鑄型中的支撐(zh chng)必須牢固，否則澆注時(shí)必須牢固，否則澆注時(shí)型芯會(huì)被金屬液沖擊而產(chǎn)生偏芯缺陷，嚴(yán)重時(shí)可能造成廢品型芯會(huì)被金屬液沖擊而產(chǎn)生偏芯缺陷，嚴(yán)重時(shí)可能造成廢品。型芯的固定主要依靠芯頭。型芯的固定主要依靠芯頭。

6、 第8頁/共77頁第九頁，共77頁。1.31.3、鑄件結(jié)構(gòu)的合理分割、鑄件結(jié)構(gòu)的合理分割(fng)(fng)與組合與組合 對(duì)于某些大型復(fù)雜的鑄件，在生產(chǎn)條件不允許整體鑄造對(duì)于某些大型復(fù)雜的鑄件，在生產(chǎn)條件不允許整體鑄造時(shí)，可采用組合鑄件。即將一個(gè)鑄件分成幾部分時(shí)，可采用組合鑄件。即將一個(gè)鑄件分成幾部分(b fen)鑄造鑄造，然后焊接或鉚接連成一整體，以減少鑄件的復(fù)雜性。但組，然后焊接或鉚接連成一整體，以減少鑄件的復(fù)雜性。但組合鑄件剛度、耐腐性都較整體鑄件差。合鑄件剛度、耐腐性都較整體鑄件差。 第9頁/共77頁第十頁，共77頁。二、鑄造二、鑄造(zhzo)(zhzo)性能對(duì)鑄件性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要

7、求結(jié)構(gòu)的要求 與合金與合金(hjn)的鑄造性能有關(guān)的鑄造缺陷，如澆不的鑄造性能有關(guān)的鑄造缺陷，如澆不足、縮孔、縮松、鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等與鑄件結(jié)構(gòu)足、縮孔、縮松、鑄造應(yīng)力、變形和裂紋等與鑄件結(jié)構(gòu)有相當(dāng)?shù)年P(guān)系，往往在采用更合理的鑄件結(jié)構(gòu)后，便可有相當(dāng)?shù)年P(guān)系，往往在采用更合理的鑄件結(jié)構(gòu)后，便可以消除這些缺陷。以消除這些缺陷。 因此，應(yīng)使鑄件結(jié)構(gòu)有利于合金因此，應(yīng)使鑄件結(jié)構(gòu)有利于合金(hjn)液的充型，液的充型，并能減輕或避免因合金并能減輕或避免因合金(hjn)收縮帶來鑄件缺陷。具體收縮帶來鑄件缺陷。具體注意以下幾個(gè)方面：注意以下幾個(gè)方面：第10頁/共77頁第十一頁，共77頁。二、鑄造性能二、鑄造

8、性能(xngnng)(xngnng)對(duì)鑄件對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求結(jié)構(gòu)的要求第11頁/共77頁第十二頁，共77頁。2.12.1、鑄件、鑄件(zhjin)(zhjin)的壁厚設(shè)計(jì)的壁厚設(shè)計(jì)1）壁厚應(yīng)合理）壁厚應(yīng)合理 在一定鑄造條件下，鑄造合金液能充滿鑄型的最小厚度稱為該鑄造合金的在一定鑄造條件下，鑄造合金液能充滿鑄型的最小厚度稱為該鑄造合金的最小壁厚。為了最小壁厚。為了(wi le)避免鑄件的澆不足和冷隔等缺陷，鑄件的設(shè)計(jì)壁厚不應(yīng)避免鑄件的澆不足和冷隔等缺陷，鑄件的設(shè)計(jì)壁厚不應(yīng)小于最小壁厚。小于最小壁厚。第12頁/共77頁第十三頁，共77頁。2.12.1、鑄件、鑄件(zhjin)(zhjin)的壁厚設(shè)計(jì)

9、的壁厚設(shè)計(jì)1）壁厚應(yīng)合理）壁厚應(yīng)合理 厚壁鑄件易產(chǎn)生縮孔、縮松、晶粒粗大、偏析等缺陷厚壁鑄件易產(chǎn)生縮孔、縮松、晶粒粗大、偏析等缺陷，鑄件的力學(xué)性能下降。這對(duì)于各種，鑄件的力學(xué)性能下降。這對(duì)于各種( zhn)鑄造合金鑄造合金來說，均存在一個(gè)臨界壁厚，如果鑄件的壁厚超過臨界壁來說，均存在一個(gè)臨界壁厚，如果鑄件的壁厚超過臨界壁厚，鑄件的承載能力并不按比例隨鑄件厚度的增加而增加厚，鑄件的承載能力并不按比例隨鑄件厚度的增加而增加，而是顯著下降。所以，設(shè)計(jì)厚大鑄件時(shí)，要避免以增加，而是顯著下降。所以，設(shè)計(jì)厚大鑄件時(shí)，要避免以增加壁厚的方式提高強(qiáng)度。砂型鑄造各種壁厚的方式提高強(qiáng)度。砂型鑄造各種( zhn)鑄

10、造合金鑄造合金鑄件的臨界壁厚可按其最小壁厚的鑄件的臨界壁厚可按其最小壁厚的3倍考慮。倍考慮。第13頁/共77頁第十四頁，共77頁。2.12.1、鑄件、鑄件(zhjin)(zhjin)的壁厚設(shè)計(jì)的壁厚設(shè)計(jì)2）壁厚應(yīng)均勻）壁厚應(yīng)均勻 鑄件薄厚不均，則鑄件薄厚不均，則在壁厚處易形成金屬積在壁厚處易形成金屬積累的熱節(jié)，致使累的熱節(jié)，致使(zhsh)厚壁處易產(chǎn)生縮孔、縮厚壁處易產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷。此外，因各松等缺陷。此外，因各部分冷卻速度不同，鑄部分冷卻速度不同，鑄件易形成熱應(yīng)力，有可件易形成熱應(yīng)力，有可能使厚壁與薄壁連接處能使厚壁與薄壁連接處產(chǎn)生裂紋。產(chǎn)生裂紋。 第14頁/共77頁第十五頁，共77頁

11、。2.22.2、鑄件、鑄件(zhjin)(zhjin)壁壁的連接形式的連接形式1）壁的轉(zhuǎn)角處應(yīng)有）壁的轉(zhuǎn)角處應(yīng)有(yn yu)結(jié)構(gòu)圓角結(jié)構(gòu)圓角 鑄件的轉(zhuǎn)角處如果是直角連接，則在此處不僅會(huì)形成熱節(jié)，還易鑄件的轉(zhuǎn)角處如果是直角連接，則在此處不僅會(huì)形成熱節(jié)，還易產(chǎn)生縮孔和結(jié)晶脆弱區(qū)，而且因應(yīng)力集中易于導(dǎo)致結(jié)晶脆弱區(qū)發(fā)生產(chǎn)生縮孔和結(jié)晶脆弱區(qū)，而且因應(yīng)力集中易于導(dǎo)致結(jié)晶脆弱區(qū)發(fā)生裂紋。裂紋。 第15頁/共77頁第十六頁，共77頁。2.22.2、鑄件壁的連接、鑄件壁的連接(linji)(linji)形式形式2）應(yīng)避免壁的交叉或銳角）應(yīng)避免壁的交叉或銳角(rujio)連接連接 壁或筋的交叉或銳角壁或筋的交叉

12、或銳角(rujio)連接均使鑄件易形成熱節(jié)而產(chǎn)生熱應(yīng)力和連接均使鑄件易形成熱節(jié)而產(chǎn)生熱應(yīng)力和縮孔、縮松，因此，應(yīng)避免壁的集中交叉或銳角縮孔、縮松，因此，應(yīng)避免壁的集中交叉或銳角(rujio)連接。連接。第16頁/共77頁第十七頁，共77頁。2.22.2、鑄件、鑄件(zhjin)(zhjin)壁的壁的連接形式連接形式3）厚壁與薄壁間的連接）厚壁與薄壁間的連接(linji)應(yīng)逐漸過渡應(yīng)逐漸過渡 第17頁/共77頁第十八頁，共77頁。2.32.3、鑄件加強(qiáng)、鑄件加強(qiáng)(jiqing)(jiqing)肋的設(shè)計(jì)肋的設(shè)計(jì) 為了增加鑄件的力學(xué)性能和減輕鑄件的質(zhì)量，消除縮孔和防止裂紋、變?yōu)榱嗽黾予T件的力學(xué)性能和

13、減輕鑄件的質(zhì)量，消除縮孔和防止裂紋、變形、夾砂等缺陷形、夾砂等缺陷(quxin)，在鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中大量采用肋。，在鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中大量采用肋。 薄而大的平板，收薄而大的平板，收縮易發(fā)生翹曲變形，加縮易發(fā)生翹曲變形，加上幾條肋之后上幾條肋之后(zhhu)便可避免。便可避免。 鑄件壁較厚，容易產(chǎn)生鑄件壁較厚，容易產(chǎn)生縮孔。將壁厚減薄，采用加強(qiáng)縮孔。將壁厚減薄，采用加強(qiáng)肋，可防止以上的缺陷。肋，可防止以上的缺陷。第18頁/共77頁第十九頁，共77頁。2.32.3、鑄件加強(qiáng)、鑄件加強(qiáng)(jiqing)(jiqing)肋的設(shè)計(jì)肋的設(shè)計(jì)1）肋的布置）肋的布置(bzh)應(yīng)合理應(yīng)合理第19頁/共77頁第二十頁，共

14、77頁。2.42.4、鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)有利于減小應(yīng)力和防止、鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)有利于減小應(yīng)力和防止(fngzh)(fngzh)變形變形1）盡量使鑄件能自由收縮）盡量使鑄件能自由收縮 鑄件在澆注后的冷卻鑄件在澆注后的冷卻(lngqu)凝固過程中，若其收縮受阻，鑄凝固過程中，若其收縮受阻，鑄件內(nèi)部將產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致變形、裂紋的產(chǎn)生。因此，鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)件內(nèi)部將產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致變形、裂紋的產(chǎn)生。因此，鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量使其能自由收縮，以減少應(yīng)力，避免裂紋。時(shí)，應(yīng)盡量使其能自由收縮，以減少應(yīng)力，避免裂紋。 第20頁/共77頁第二十一頁，共77頁。2.42.4、鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)有利于減小應(yīng)力和防止、鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)有利于減小應(yīng)力和

15、防止(fngzh)(fngzh)變形變形2）采用）采用(ciyng)對(duì)稱結(jié)構(gòu)對(duì)稱結(jié)構(gòu) 對(duì)于容易產(chǎn)生變形的鑄件，如壁厚均勻的細(xì)長鑄件、面積較大對(duì)于容易產(chǎn)生變形的鑄件，如壁厚均勻的細(xì)長鑄件、面積較大的平板鑄件等，為減少變形，可采用的平板鑄件等，為減少變形，可采用(ciyng)對(duì)稱式結(jié)構(gòu)以使變形對(duì)稱式結(jié)構(gòu)以使變形相互抵消或增設(shè)防變形肋。相互抵消或增設(shè)防變形肋。第21頁/共77頁第二十二頁，共77頁。2.52.5、鑄件、鑄件(zhjin)(zhjin)結(jié)構(gòu)應(yīng)有利于防止縮孔和縮松結(jié)構(gòu)應(yīng)有利于防止縮孔和縮松1）鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)符合合金）鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)符合合金(hjn)的凝固原則的凝固原則 當(dāng)鑄件中必須有厚薄部分時(shí)，

16、為了不使該處產(chǎn)生縮孔，當(dāng)鑄件中必須有厚薄部分時(shí)，為了不使該處產(chǎn)生縮孔，鑄件的結(jié)構(gòu)應(yīng)具備實(shí)現(xiàn)順序凝固和補(bǔ)縮的條件。鑄件的結(jié)構(gòu)應(yīng)具備實(shí)現(xiàn)順序凝固和補(bǔ)縮的條件。2）合理增設(shè)補(bǔ)縮通道結(jié)構(gòu)）合理增設(shè)補(bǔ)縮通道結(jié)構(gòu)第22頁/共77頁第二十三頁，共77頁。2.52.5、鑄件、鑄件(zhjin)(zhjin)結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免過大水平面結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免過大水平面 在鑄件澆注位置上有過大的水平面，不利于金屬液的充在鑄件澆注位置上有過大的水平面，不利于金屬液的充填，容易產(chǎn)生澆不足等缺陷。填，容易產(chǎn)生澆不足等缺陷。 同時(shí)較大的水平面不利于金屬液中氣體和熔渣的上浮，同時(shí)較大的水平面不利于金屬液中氣體和熔渣的上浮，易造成氣孔、

17、夾渣缺陷。易造成氣孔、夾渣缺陷。 另外，大平面型腔的上表面受高溫金屬液烘烤的時(shí)間另外，大平面型腔的上表面受高溫金屬液烘烤的時(shí)間(shjin)(shjin)較長，極易造成夾砂缺陷。較長，極易造成夾砂缺陷。 因此，在進(jìn)行鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量將水平面設(shè)計(jì)成因此，在進(jìn)行鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量將水平面設(shè)計(jì)成傾斜形狀。傾斜形狀。 第23頁/共77頁第二十四頁，共77頁。常用常用(chn(chn yn yn) )鑄造合金及其熔煉鑄造合金及其熔煉鑄鐵鑄鐵鑄鋼鑄鋼有色金屬：有色金屬：Al、Cu合金等合金等第24頁/共77頁第二十五頁，共77頁。一、鑄鐵一、鑄鐵(zhti) 第25頁/共77頁第二十六頁，共77

18、頁。第26頁/共77頁第二十七頁，共77頁。灰口鑄鐵灰口鑄鐵碳碳-片狀石墨片狀石墨球墨鑄鐵球墨鑄鐵碳碳-球狀石墨球狀石墨可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵碳碳-絮狀石墨絮狀石墨蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵碳碳-蠕蟲狀石墨蠕蟲狀石墨一、鑄鐵一、鑄鐵(zhti)灰鑄鐵球墨鑄鐵(qim-zhti)可鍛鑄鐵(kdun-zhti)蠕墨鑄鐵第27頁/共77頁第二十八頁，共77頁。熔煉目的：熔煉目的： 高生產(chǎn)率、低成本地熔煉出高生產(chǎn)率、低成本地熔煉出預(yù)定預(yù)定(ydng)成分和溫度的鐵液。成分和溫度的鐵液。熔煉設(shè)備：熔煉設(shè)備： 沖天爐、電弧爐、工頻爐等沖天爐、電弧爐、工頻爐等，其中以沖天爐的應(yīng)用最為廣泛，其中以沖天爐的應(yīng)用最為廣泛1.1、

19、鑄鐵、鑄鐵(zhti)的熔煉的熔煉第28頁/共77頁第二十九頁，共77頁。1.1、鑄鐵、鑄鐵(zhti)的熔煉的熔煉第29頁/共77頁第三十頁，共77頁。 灰鑄鐵的性能特點(diǎn)及應(yīng)用灰鑄鐵的性能特點(diǎn)及應(yīng)用 灰鑄鐵中的石墨層片狀分布，使其抗拉強(qiáng)度、斷裂韌性較低灰鑄鐵中的石墨層片狀分布，使其抗拉強(qiáng)度、斷裂韌性較低，而受壓狀態(tài)下具有優(yōu)異的強(qiáng)度。灰鑄鐵擁有良好的鑄造性能、，而受壓狀態(tài)下具有優(yōu)異的強(qiáng)度。灰鑄鐵擁有良好的鑄造性能、切削加工性能、減震性和減摩性。切削加工性能、減震性和減摩性。 應(yīng)用于承受壓應(yīng)力為主的零件、要求減震性或耐磨性好的零應(yīng)用于承受壓應(yīng)力為主的零件、要求減震性或耐磨性好的零件以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的

20、零件：如帶輪、機(jī)床床身、箱體、機(jī)架、泵體件以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件：如帶輪、機(jī)床床身、箱體、機(jī)架、泵體、缸體、導(dǎo)軌等。、缸體、導(dǎo)軌等。 灰鑄鐵的熔鑄特點(diǎn)灰鑄鐵的熔鑄特點(diǎn) 流動(dòng)性好，收縮小，縮孔、縮松傾向很小；吸氣性、偏析流動(dòng)性好，收縮小，縮孔、縮松傾向很小；吸氣性、偏析性均較小，可用于制造各種薄壁復(fù)雜鑄件。一般用同時(shí)性均較小，可用于制造各種薄壁復(fù)雜鑄件。一般用同時(shí)(tngsh)(tngsh)凝固，不加冒口和冷鐵，即可獲得優(yōu)質(zhì)鑄件。普通凝固，不加冒口和冷鐵，即可獲得優(yōu)質(zhì)鑄件。普通砂型（濕砂型、少量鑄件用干型）即可滿足要求。砂型（濕砂型、少量鑄件用干型）即可滿足要求。 灰鑄鐵的孕育處理灰鑄鐵的孕育處理

21、在澆注前或澆注過程中向鐵液中沖入細(xì)粒狀孕育劑如硅鐵合在澆注前或澆注過程中向鐵液中沖入細(xì)粒狀孕育劑如硅鐵合金等，使鐵液內(nèi)同時(shí)金等，使鐵液內(nèi)同時(shí)(tngsh)(tngsh)生成大量均勻分布的非自發(fā)核生成大量均勻分布的非自發(fā)核心，以獲得細(xì)小均勻的石墨片，并細(xì)化基體組織，提高鑄鐵強(qiáng)度心，以獲得細(xì)小均勻的石墨片，并細(xì)化基體組織，提高鑄鐵強(qiáng)度。1.2、灰鑄鐵的熔鑄、灰鑄鐵的熔鑄(rngzh)第30頁/共77頁第三十一頁，共77頁。 球墨鑄鐵球墨鑄鐵(qim-zhti)(qim-zhti)的性能特點(diǎn)及應(yīng)用的性能特點(diǎn)及應(yīng)用 球墨鑄鐵球墨鑄鐵(qim-zhti)(qim-zhti)中的石墨呈球狀分布，使其抗拉強(qiáng)

22、度、中的石墨呈球狀分布，使其抗拉強(qiáng)度、斷裂韌性大幅度提高，同時(shí)具有良好的鑄造性能、切削加工性能、減震斷裂韌性大幅度提高，同時(shí)具有良好的鑄造性能、切削加工性能、減震性和減摩性。性和減摩性。 珠光體球墨鑄鐵珠光體球墨鑄鐵(qim-zhti)(qim-zhti)可替代碳鋼制造某些受較大交可替代碳鋼制造某些受較大交變載荷和受摩擦的重要零件：如曲軸、連桿、凸輪、蝸輪、蝸桿等。鐵變載荷和受摩擦的重要零件：如曲軸、連桿、凸輪、蝸輪、蝸桿等。鐵素體球墨鑄鐵素體球墨鑄鐵(qim-zhti)(qim-zhti)強(qiáng)度低但塑性好，可用于制造汽車、強(qiáng)度低但塑性好，可用于制造汽車、拖拉機(jī)底盤零件、拔叉、閥體、輪轂等。拖拉

23、機(jī)底盤零件、拔叉、閥體、輪轂等。1.3、球墨鑄鐵、球墨鑄鐵(qim-zhti)的熔鑄的熔鑄a）鐵素體球墨鑄鐵）鐵素體球墨鑄鐵(qim-zhti) b）鐵素體）鐵素體+珠光體球墨鑄鐵珠光體球墨鑄鐵(qim-zhti)c）珠光體球墨鑄鐵）珠光體球墨鑄鐵(qim-zhti) 第31頁/共77頁第三十二頁，共77頁。 球墨鑄鐵的熔鑄特點(diǎn)球墨鑄鐵的熔鑄特點(diǎn)鐵液的化學(xué)成分特點(diǎn)主要是一高兩低：鐵液的化學(xué)成分特點(diǎn)主要是一高兩低：一高是指高的含碳量（一高是指高的含碳量（C C3.8%3.8%4.0%4.0%），旨在改善鑄造性能和球化），旨在改善鑄造性能和球化效果；效果；二低是低磷、硫和相對(duì)較低的硅含量。因?yàn)椋憾?/p>

24、低是低磷、硫和相對(duì)較低的硅含量。因?yàn)椋毫蚝扛邥r(shí)消耗的球化劑量增大和嚴(yán)重影響球化效果，從而增大球硫含量高時(shí)消耗的球化劑量增大和嚴(yán)重影響球化效果，從而增大球墨鑄鐵生產(chǎn)成本；墨鑄鐵生產(chǎn)成本；S 0.07%S 0.07%磷會(huì)降低球墨鑄鐵的塑性、韌性和強(qiáng)度，增加冷脆性，磷會(huì)降低球墨鑄鐵的塑性、韌性和強(qiáng)度，增加冷脆性，P0.1%P0.1%。 由于球化劑和孕育劑中已經(jīng)含有一定量的硅，為了保證球墨鑄由于球化劑和孕育劑中已經(jīng)含有一定量的硅，為了保證球墨鑄鐵的化學(xué)成分要求，球化處理前鐵液中的硅含量要相應(yīng)降低。鐵的化學(xué)成分要求，球化處理前鐵液中的硅含量要相應(yīng)降低。出爐溫度控制：出爐溫度控制： 由于經(jīng)球化和孕育處理

25、后鐵液溫度要降低由于經(jīng)球化和孕育處理后鐵液溫度要降低5050100100，為防，為防止?jié)沧囟冗^低，出爐的鐵液溫度必須止?jié)沧囟冗^低，出爐的鐵液溫度必須(bx)(bx)高達(dá)高達(dá)14001400以上。以上。 1.3、球墨鑄鐵、球墨鑄鐵(qim-zhti)的熔鑄的熔鑄第32頁/共77頁第三十三頁，共77頁。 球墨鑄鐵的熔鑄特點(diǎn)球墨鑄鐵的熔鑄特點(diǎn)鑄型工藝鑄型工藝 球墨鑄鐵較灰鑄鐵容易產(chǎn)生縮孔、縮松、皮下氣孔和夾渣等缺球墨鑄鐵較灰鑄鐵容易產(chǎn)生縮孔、縮松、皮下氣孔和夾渣等缺陷，因此在工藝上要采取措施。如在熱節(jié)上安置冒口、冷鐵，以便陷，因此在工藝上要采取措施。如在熱節(jié)上安置冒口、冷鐵，以便對(duì)鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮。

26、對(duì)鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮。 同時(shí)，應(yīng)增加鑄型剛度，防止因鑄件外形擴(kuò)大所造成的縮孔和同時(shí)，應(yīng)增加鑄型剛度，防止因鑄件外形擴(kuò)大所造成的縮孔和縮松。縮松。 此外此外(cwi)(cwi)，還應(yīng)加強(qiáng)擋渣措施，以防產(chǎn)生夾渣缺陷。，還應(yīng)加強(qiáng)擋渣措施，以防產(chǎn)生夾渣缺陷。1.3、球墨鑄鐵、球墨鑄鐵(qim-zhti)的熔鑄的熔鑄第33頁/共77頁第三十四頁，共77頁。 球化處理和孕育處理球化處理和孕育處理 球化處理和孕育處理與熔煉優(yōu)質(zhì)鐵液同為生產(chǎn)球墨鑄鐵件的關(guān)球化處理和孕育處理與熔煉優(yōu)質(zhì)鐵液同為生產(chǎn)球墨鑄鐵件的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。鍵環(huán)節(jié)。 球化劑是稀土鎂合金。球化劑是稀土鎂合金。 球化劑的作用是使石墨呈球狀析出，球化劑的作用是使石

27、墨呈球狀析出， 球化劑的使用量一般為鐵液質(zhì)量的球化劑的使用量一般為鐵液質(zhì)量的0.8%0.8%1.2%1.2%。 孕育劑的作用主要是進(jìn)一步促進(jìn)鑄鐵石墨球化，防止球化元素孕育劑的作用主要是進(jìn)一步促進(jìn)鑄鐵石墨球化，防止球化元素所造成的白口傾向。同時(shí)，通過孕育還可使石墨圓整、細(xì)化，改善所造成的白口傾向。同時(shí)，通過孕育還可使石墨圓整、細(xì)化，改善球墨鑄鐵的力學(xué)性能。球墨鑄鐵的力學(xué)性能。 常用常用(chn yn)(chn yn)孕育劑是含硅量為孕育劑是含硅量為7575的硅鐵，加入量為鐵的硅鐵，加入量為鐵液質(zhì)量的液質(zhì)量的0.40.41.01.0。1.3、球墨鑄鐵、球墨鑄鐵(qim-zhti)的熔鑄的熔鑄第34

28、頁/共77頁第三十五頁，共77頁。 球墨鑄鐵的熱處理球墨鑄鐵的熱處理1 1）退火）退火 使?jié)B碳體分解獲得鐵素體，主要用于鐵素體球墨鑄鐵使?jié)B碳體分解獲得鐵素體，主要用于鐵素體球墨鑄鐵的生產(chǎn)。的生產(chǎn)。2 2）正火）正火 增加基體中珠光體含量，提高球鐵的強(qiáng)度、硬度增加基體中珠光體含量，提高球鐵的強(qiáng)度、硬度(yngd)(yngd)及耐磨性，主要用于珠光體球墨鑄鐵。正火后常隨之回及耐磨性，主要用于珠光體球墨鑄鐵。正火后常隨之回火，以去除鑄造應(yīng)力。火，以去除鑄造應(yīng)力。3 3）調(diào)制）調(diào)制 獲得比正火更高的綜合力學(xué)性能，用于某些綜合力學(xué)獲得比正火更高的綜合力學(xué)性能，用于某些綜合力學(xué)性能要求較高或截面較小的球鐵

29、鑄件。性能要求較高或截面較小的球鐵鑄件。4 4）等溫淬火）等溫淬火 可獲得小貝氏體，主要用于高強(qiáng)度球鐵的生產(chǎn)。可獲得小貝氏體，主要用于高強(qiáng)度球鐵的生產(chǎn)。 1.3、球墨鑄鐵、球墨鑄鐵(qim-zhti)的熔鑄的熔鑄第35頁/共77頁第三十六頁，共77頁。蠕墨鑄鐵生產(chǎn)特點(diǎn)：蠕墨鑄鐵生產(chǎn)特點(diǎn)： 蠕墨鑄鐵的生產(chǎn)與球墨鑄鐵相似，鐵液成分蠕墨鑄鐵的生產(chǎn)與球墨鑄鐵相似，鐵液成分(chng fn)和和溫度要求亦相似。溫度要求亦相似。蠕墨鑄鐵件的生產(chǎn)過程主要包括：蠕墨鑄鐵件的生產(chǎn)過程主要包括： 熔煉鐵液、蠕化孕育處理和澆注等。但一般不進(jìn)行熱處理熔煉鐵液、蠕化孕育處理和澆注等。但一般不進(jìn)行熱處理，而以鑄態(tài)使用。，

30、而以鑄態(tài)使用。1.4、蠕墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵(zhti)的熔鑄的熔鑄第36頁/共77頁第三十七頁，共77頁。1.5、可鍛鑄鐵、可鍛鑄鐵(kdun-zhti)的生產(chǎn)的生產(chǎn)(1)鑄造出白口鑄鐵坯料鑄造出白口鑄鐵坯料 要求鑄鐵的碳、硅含量很低，以保證獲得完全的白口組織。通常為要求鑄鐵的碳、硅含量很低，以保證獲得完全的白口組織。通常為C=2.4%2.8%，Si=0.4%1.4。如果鑄出的坯料中已有片狀石墨，則退火后無法獲得團(tuán)絮狀石墨的鑄鐵。一般只采用沖天爐。如果鑄出的坯料中已有片狀石墨，則退火后無法獲得團(tuán)絮狀石墨的鑄鐵。一般只采用沖天爐熔煉。熔煉。（2）石墨化退火）石墨化退火 將清理將清理(qngl)后的

31、坯料置于退火箱中，并加蓋用泥密封，再送入退火爐中，緩緩地加熱到后的坯料置于退火箱中，并加蓋用泥密封，再送入退火爐中，緩緩地加熱到920980的高溫，保溫的高溫，保溫1020小時(shí)，并按規(guī)范冷卻到室溫（對(duì)于黑心可鍛鑄鐵還要在小時(shí)，并按規(guī)范冷卻到室溫（對(duì)于黑心可鍛鑄鐵還要在700以上進(jìn)行第以上進(jìn)行第二階段保溫）。二階段保溫）。 石墨化退火的總周期一般為石墨化退火的總周期一般為4070小時(shí)。因此，可鍛鑄鐵的生產(chǎn)過程復(fù)雜，而且周期長、能耗大小時(shí)。因此，可鍛鑄鐵的生產(chǎn)過程復(fù)雜，而且周期長、能耗大、鑄件的成本高。、鑄件的成本高。（3）鑄造性能）鑄造性能 由于可鍛鑄鐵的碳、硅含量低，凝固結(jié)晶溫度范圍大，流動(dòng)性

32、較差，所以，在澆注薄件時(shí)應(yīng)適當(dāng)由于可鍛鑄鐵的碳、硅含量低，凝固結(jié)晶溫度范圍大，流動(dòng)性較差，所以，在澆注薄件時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高澆注溫度。又由于其鑄態(tài)是白口組織，其體積收縮和固態(tài)收縮大，鑄件易產(chǎn)生應(yīng)力、變形、裂提高澆注溫度。又由于其鑄態(tài)是白口組織，其體積收縮和固態(tài)收縮大，鑄件易產(chǎn)生應(yīng)力、變形、裂紋和縮孔、縮松缺陷，所以，生產(chǎn)中通過改善鑄型及型芯的退讓性，并放置冒口和冷鐵等措施來防紋和縮孔、縮松缺陷，所以，生產(chǎn)中通過改善鑄型及型芯的退讓性，并放置冒口和冷鐵等措施來防止。止。第37頁/共77頁第三十八頁，共77頁。二、鑄鋼件的熔鑄二、鑄鋼件的熔鑄(rngzh)1、鑄鋼件的熔煉、鑄鋼件的熔煉 鑄鋼熔點(diǎn)高，對(duì)化

33、學(xué)鑄鋼熔點(diǎn)高，對(duì)化學(xué)(huxu)成份要求嚴(yán)格。故不能用沖天成份要求嚴(yán)格。故不能用沖天爐熔煉，多采用電弧爐或感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉。爐熔煉，多采用電弧爐或感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉。三相三相(sn xin)電孤爐煉鋼示意圖電孤爐煉鋼示意圖感應(yīng)電爐加熱原理圖感應(yīng)電爐加熱原理圖第38頁/共77頁第三十九頁，共77頁。二、鑄鋼件的熔鑄二、鑄鋼件的熔鑄(rngzh)2、鑄鋼件的鑄造工藝特點(diǎn)、鑄鋼件的鑄造工藝特點(diǎn) 鑄鋼的鑄造性能差，主要表現(xiàn)在熔點(diǎn)高，鋼液易氧化、吸氣，流動(dòng)鑄鋼的鑄造性能差，主要表現(xiàn)在熔點(diǎn)高，鋼液易氧化、吸氣，流動(dòng)性差，收縮性差，收縮(shu su)大。因此鑄鋼較鑄鐵鑄造困難，易產(chǎn)生澆不足、大。因此鑄鋼較鑄

34、鐵鑄造困難，易產(chǎn)生澆不足、氣孔、縮松、縮孔、裂紋、夾渣和粘砂等缺陷。氣孔、縮松、縮孔、裂紋、夾渣和粘砂等缺陷。采取的措施：采取的措施： （1）適當(dāng)選擇澆注溫度）適當(dāng)選擇澆注溫度 （2）充分保證砂型性能）充分保證砂型性能 （3）正確采用補(bǔ)縮工藝）正確采用補(bǔ)縮工藝第39頁/共77頁第四十頁，共77頁。焦碳坩堝(gngu)爐坩堝(gngu)墊板焦碳爐體爐蓋空氣(kngq)爐箅煙道特點(diǎn)：金屬爐料與燃料隔離。三、非鐵合金的熔鑄三、非鐵合金的熔鑄第40頁/共77頁第四十一頁，共77頁。石棉板耐火磚托板耐熱(nai r)板坩堝(gngu)電阻(dinz)坩堝爐電阻絲三、非鐵合金的熔鑄三、非鐵合金的熔鑄第41

35、頁/共77頁第四十二頁，共77頁。三、非鐵合金的熔鑄三、非鐵合金的熔鑄(rngzh)1、鋁合金的熔鑄、鋁合金的熔鑄（1）鋁合金熔煉特點(diǎn)）鋁合金熔煉特點(diǎn)流動(dòng)性好流動(dòng)性好易氧化，吸氣。易氧化，吸氣。 2Al+O2Al2O3， Al2O3的熔點(diǎn)為的熔點(diǎn)為2050，比重大于鋁，易形成氧氣，比重大于鋁，易形成氧氣夾雜；夾雜； 降低鋁鑄件的機(jī)械性能。降低鋁鑄件的機(jī)械性能。 液態(tài)鋁可溶解大量氫，凝固液態(tài)鋁可溶解大量氫，凝固(nngg)時(shí)，氫的溶解度下降時(shí)，氫的溶解度下降15倍左右；過飽和的氫來不倍左右；過飽和的氫來不及析出，以分子態(tài)聚集在鑄件內(nèi)部，形成許多小針孔及析出，以分子態(tài)聚集在鑄件內(nèi)部，形成許多小針孔

36、(1mm),降低鑄件的機(jī)械性能和致密降低鑄件的機(jī)械性能和致密性。因此，在鋁液出爐前要進(jìn)行精煉。性。因此，在鋁液出爐前要進(jìn)行精煉。（2）鋁合金鑄造工藝特點(diǎn)）鋁合金鑄造工藝特點(diǎn) 由于鋁合金熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好，可采用細(xì)沙造型，以降低鑄件表面粗糙度。澆注系統(tǒng)由于鋁合金熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好，可采用細(xì)沙造型，以降低鑄件表面粗糙度。澆注系統(tǒng)必須保證鋁液能平穩(wěn)快速流入型腔，避免產(chǎn)生飛濺、渦流和沖擊等。常采用特種鑄造。必須保證鋁液能平穩(wěn)快速流入型腔，避免產(chǎn)生飛濺、渦流和沖擊等。常采用特種鑄造。第42頁/共77頁第四十三頁，共77頁。三、非鐵合金的熔鑄三、非鐵合金的熔鑄(rngzh)1、銅合金的熔鑄、銅合金的熔鑄（1）

37、銅合金熔煉特點(diǎn)）銅合金熔煉特點(diǎn) 銅合金熔煉時(shí)的突出問題也是容易氧化和吸氣銅合金熔煉時(shí)的突出問題也是容易氧化和吸氣(x q)。因此，熔煉時(shí)常采。因此，熔煉時(shí)常采用覆蓋劑（如木炭、碎玻璃、蘇打和硼砂等）保護(hù)；同時(shí)加入用覆蓋劑（如木炭、碎玻璃、蘇打和硼砂等）保護(hù)；同時(shí)加入0.3%-0.6%的磷的磷銅脫氧。銅脫氧。 銅合金中的主要?dú)怏w為氫氣。錫青銅常采用吹氮法除氣；鋁青銅還可以加銅合金中的主要?dú)怏w為氫氣。錫青銅常采用吹氮法除氣；鋁青銅還可以加入氯鹽（入氯鹽（ZnCl2）、氯化物（）、氯化物（CCl4)除氣；黃銅可采用沸騰法除氣。除氣；黃銅可采用沸騰法除氣。（2）銅合金鑄造工藝特點(diǎn)）銅合金鑄造工藝特點(diǎn)

38、由于銅合金熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好，可采用細(xì)沙造型，以降低鑄件表面粗糙度由于銅合金熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好，可采用細(xì)沙造型，以降低鑄件表面粗糙度。此外，黃銅和鋁青銅合金結(jié)晶溫度范圍窄，鑄件易產(chǎn)生集中縮孔，應(yīng)采用順。此外，黃銅和鋁青銅合金結(jié)晶溫度范圍窄，鑄件易產(chǎn)生集中縮孔，應(yīng)采用順序凝固原則，合理設(shè)置冷鐵和冒口進(jìn)行補(bǔ)縮。錫青銅結(jié)晶溫度范圍寬，呈糊狀序凝固原則，合理設(shè)置冷鐵和冒口進(jìn)行補(bǔ)縮。錫青銅結(jié)晶溫度范圍寬，呈糊狀凝固，易產(chǎn)生枝晶偏析和縮松，鑄造師宜采用同時(shí)凝固原則。凝固，易產(chǎn)生枝晶偏析和縮松，鑄造師宜采用同時(shí)凝固原則。第43頁/共77頁第四十四頁，共77頁。術(shù)第44頁/共77頁第四十五頁，共77頁。第三章第三

39、章 塑性塑性(sxng)(sxng)成形過程成形過程塑性塑性(sxng)成形基本原理成形基本原理金屬的塑性變形金屬的塑性變形塑性成形加工件的組織塑性成形加工件的組織(zzh)與性能與性能金屬的塑性成形性能金屬的塑性成形性能第45頁/共77頁第四十六頁，共77頁。3.1 3.1 概述概述( (i sh)i sh)金屬塑性成形金屬塑性成形(chn xn)的概念的概念 它是指在外力作用下，使金屬材料產(chǎn)生它是指在外力作用下，使金屬材料產(chǎn)生預(yù)期的塑性變形，以獲得所需形狀、尺寸和預(yù)期的塑性變形，以獲得所需形狀、尺寸和力學(xué)性能的毛坯或零件的加工方法力學(xué)性能的毛坯或零件的加工方法(fngf)(fngf)。在工

40、業(yè)生產(chǎn)中又稱壓力加工。在工業(yè)生產(chǎn)中又稱壓力加工。第46頁/共77頁第四十七頁，共77頁。金屬塑性成形的主要金屬塑性成形的主要(zhyo)方法方法3.1 3.1 概述概述( (i i sh)sh)第47頁/共77頁第四十八頁，共77頁。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 組織細(xì)化致密、力學(xué)性能提高；組織細(xì)化致密、力學(xué)性能提高； 體積不變的材料轉(zhuǎn)移成形，材料利用率高體積不變的材料轉(zhuǎn)移成形，材料利用率高; 生產(chǎn)率高，易機(jī)械化、自動(dòng)化等。生產(chǎn)率高，易機(jī)械化、自動(dòng)化等。 可獲得精度較高的零件或毛坯，可實(shí)現(xiàn)少無切削加工。可獲得精度較高的零件或毛坯，可實(shí)現(xiàn)少無切削加工。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 不能加工脆性材料；不能加工脆性材料； 難以加工

41、形狀特別復(fù)雜（特別是內(nèi)腔難以加工形狀特別復(fù)雜（特別是內(nèi)腔(ni qin)）、體積特別大的制品；）、體積特別大的制品； 設(shè)備、模具投資費(fèi)用大。設(shè)備、模具投資費(fèi)用大。金屬固態(tài)金屬固態(tài)(gti)(gti)塑性成形優(yōu)缺塑性成形優(yōu)缺點(diǎn)點(diǎn)第48頁/共77頁第四十九頁，共77頁。一、單晶體滑移一、單晶體滑移(hu y)(hu y)變形變形在切向力的作用下，晶體的一部分與另外一部分發(fā)生相在切向力的作用下，晶體的一部分與另外一部分發(fā)生相對(duì)滑移對(duì)滑移(hu y)(hu y)，造成晶體的塑性變形，當(dāng)外力繼續(xù)作用時(shí)，造成晶體的塑性變形，當(dāng)外力繼續(xù)作用時(shí)，晶體還將在另外的滑移，晶體還將在另外的滑移(hu y)(hu y

42、)面上滑移面上滑移(hu y)(hu y)，使變，使變形繼續(xù)進(jìn)行形繼續(xù)進(jìn)行3.2 金屬金屬(jnsh)的塑性變的塑性變形形第49頁/共77頁第五十頁，共77頁。第50頁/共77頁第五十一頁，共77頁。 在切應(yīng)力作用下晶體的一部分相對(duì)(xingdu)于另一部分沿一定晶面(孿生面)和晶向(孿生方向)發(fā)生切變的變形過程稱孿生。發(fā)生切變、位向改變的這一部分晶體稱為孿晶。 孿生所需的臨界切應(yīng)力比滑孿生所需的臨界切應(yīng)力比滑移的大得多，只在滑移很難進(jìn)行移的大得多，只在滑移很難進(jìn)行的情況下才發(fā)生。一般的情況下才發(fā)生。一般(ybn)滑滑移系較少的密排六方晶格金屬如移系較少的密排六方晶格金屬如鎂、鋅、鎘等鎂、鋅、

43、鎘等, 則比較容易發(fā)生孿則比較容易發(fā)生孿生。生。孿生本身的變形量是較小的，因此對(duì)塑性變形的貢獻(xiàn)較小！孿生本身的變形量是較小的，因此對(duì)塑性變形的貢獻(xiàn)較小！第51頁/共77頁第五十二頁，共77頁。第52頁/共77頁第五十三頁，共77頁。 晶內(nèi)變形(bin xng) 晶粒內(nèi)部的滑移變形(bin xng)晶間變形晶間變形 晶粒間的移動(dòng)晶粒間的移動(dòng)(ydng)和轉(zhuǎn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)晶體晶體(jngt)內(nèi)的滑移內(nèi)的滑移晶粒之間的相對(duì)滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)晶粒之間的相對(duì)滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)第53頁/共77頁第五十四頁，共77頁。體積不變規(guī)律體積不變規(guī)律 金屬固態(tài)成形加金屬固態(tài)成形加工中金屬變形后的體工中金屬變形后的體積等于變形前的體積積等

44、于變形前的體積（又叫質(zhì)量恒定定理（又叫質(zhì)量恒定定理(dngl)）最小阻力定律最小阻力定律 金屬在塑性變形金屬在塑性變形過程中，其質(zhì)點(diǎn)都將過程中，其質(zhì)點(diǎn)都將沿著阻力最小的方向沿著阻力最小的方向移動(dòng)。移動(dòng)。三、金屬三、金屬(jnsh)塑性變形的基本規(guī)律塑性變形的基本規(guī)律第54頁/共77頁第五十五頁，共77頁。按金屬固態(tài)按金屬固態(tài)(gti)成形時(shí)的溫度分為兩大類：成形時(shí)的溫度分為兩大類：冷變形過程冷變形過程冷變形是指金屬在進(jìn)行塑性變形時(shí)的溫度低于該金屬的冷變形是指金屬在進(jìn)行塑性變形時(shí)的溫度低于該金屬的再結(jié)晶溫度。再結(jié)晶溫度。冷變形過程的特征：變形后具有加工硬化現(xiàn)象冷變形過程的特征：變形后具有加工硬化

45、現(xiàn)象(xinxing)，強(qiáng)度、硬度升高，塑性和韌度下降，強(qiáng)度、硬度升高，塑性和韌度下降.熱變形過程熱變形過程是指金屬材料在其再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的塑性變形。是指金屬材料在其再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的塑性變形。塑性成形加工件的組織塑性成形加工件的組織(zzh)與性與性能能第55頁/共77頁第五十六頁，共77頁。變形后變形前冷變形加工件的組織冷變形加工件的組織(zzh)與性能與性能1、冷塑性變形后金屬組織、冷塑性變形后金屬組織(zzh)的特點(diǎn)的特點(diǎn)（1）晶粒發(fā)生）晶粒發(fā)生(fshng)變形變形 晶粒沿形變方向被拉長或壓扁，晶粒沿形變方向被拉長或壓扁， 金屬中的夾雜物形成纖維組織。金屬中的夾雜物形成纖維組織

46、。第56頁/共77頁第五十七頁，共77頁。（2）亞結(jié)構(gòu)形成）亞結(jié)構(gòu)形成 金屬經(jīng)大的塑性變形時(shí)金屬經(jīng)大的塑性變形時(shí),由于位錯(cuò)的密度增大和發(fā)生交互作用由于位錯(cuò)的密度增大和發(fā)生交互作用, 大量位錯(cuò)堆積在局部地區(qū)大量位錯(cuò)堆積在局部地區(qū), 并相互纏結(jié)并相互纏結(jié), 形成不均勻的分布形成不均勻的分布, 使晶使晶粒分化成許多位向略有不同的小晶塊粒分化成許多位向略有不同的小晶塊, 而在晶粒內(nèi)產(chǎn)生亞晶粒。而在晶粒內(nèi)產(chǎn)生亞晶粒。（3）形變織構(gòu)產(chǎn)生）形變織構(gòu)產(chǎn)生 金屬塑性變形大于金屬塑性變形大于70%時(shí)時(shí), 由于晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)由于晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng), 使各晶粒的位使各晶粒的位向趨近于一致向趨近于一致, 形成特殊形成特殊(ts

47、h)的擇優(yōu)取向的擇優(yōu)取向, 這種有序化的結(jié)構(gòu)這種有序化的結(jié)構(gòu)叫做形變織構(gòu)。叫做形變織構(gòu)。1、冷塑性變形后金屬、冷塑性變形后金屬(jnsh)組織的特點(diǎn)組織的特點(diǎn)未變形(bin xng)變形85%變形70%第57頁/共77頁第五十八頁，共77頁。(1) 由于纖維組織和形變織構(gòu)的形成由于纖維組織和形變織構(gòu)的形成,使金屬使金屬(jnsh)的性的性能產(chǎn)生各向異性。能產(chǎn)生各向異性。2、冷塑性變形后金屬、冷塑性變形后金屬(jnsh)力學(xué)性力學(xué)性能的變化能的變化因形變織構(gòu)造因形變織構(gòu)造(guzo)成深沖制品的制耳示意圖成深沖制品的制耳示意圖第58頁/共77頁第五十九頁，共77頁。2、冷塑性變形后金屬、冷塑性變

48、形后金屬(jnsh)力學(xué)性能的力學(xué)性能的變化變化(2) 冷變形強(qiáng)化冷變形強(qiáng)化 金屬發(fā)生塑性變形金屬發(fā)生塑性變形,隨變形度的增大，金屬隨變形度的增大，金屬的強(qiáng)度和硬度顯著提高的強(qiáng)度和硬度顯著提高,塑性和韌性明顯下降。這種現(xiàn)塑性和韌性明顯下降。這種現(xiàn)象稱為加工硬化，也叫形變強(qiáng)化。象稱為加工硬化，也叫形變強(qiáng)化。 產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力 由于金屬在發(fā)生塑性變形時(shí)，金屬內(nèi)部由于金屬在發(fā)生塑性變形時(shí)，金屬內(nèi)部變形不均勻，使金屬在變形后形成宏觀范圍和微觀區(qū)域變形不均勻，使金屬在變形后形成宏觀范圍和微觀區(qū)域的多種殘余內(nèi)應(yīng)力。的多種殘余內(nèi)應(yīng)力。 塑性變形可影響金屬的物理、化學(xué)性能塑性變形可影響金屬的物理、

49、化學(xué)性能(xngnng)。如。如使電阻增大，耐腐蝕性降低。使電阻增大，耐腐蝕性降低。第59頁/共77頁第六十頁，共77頁。3、加熱對(duì)冷變形金屬組織、加熱對(duì)冷變形金屬組織(zzh)與力學(xué)性能與力學(xué)性能的影響的影響 金屬經(jīng)塑性變形后，組織結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生很大的變化。如果對(duì)變形后的金屬進(jìn)行加熱，金屬的組織結(jié)構(gòu)和性能又會(huì)發(fā)生變化。隨著加熱溫度的提高，變形金屬將相繼發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大(chn d)過程。第60頁/共77頁第六十一頁，共77頁。一一.回復(fù)回復(fù) 變形后的金屬在較變形后的金屬在較低溫度進(jìn)行加熱，會(huì)發(fā)低溫度進(jìn)行加熱，會(huì)發(fā)生回復(fù)過程。生回復(fù)過程。 T 回 復(fù)回 復(fù) = ( 0 . 2 5 0

50、.3)T熔點(diǎn)熔點(diǎn) 工業(yè)上常利用回復(fù)工業(yè)上常利用回復(fù)過程對(duì)變形金屬進(jìn)行去過程對(duì)變形金屬進(jìn)行去應(yīng) 力 退 火 、 以 降 低應(yīng) 力 退 火 、 以 降 低(jingd)殘余內(nèi)應(yīng)力，殘余內(nèi)應(yīng)力，保留加工硬化效果。保留加工硬化效果。3、加熱對(duì)冷變形、加熱對(duì)冷變形(bin xng)金屬組織與力學(xué)性能的金屬組織與力學(xué)性能的影響影響第61頁/共77頁第六十二頁，共77頁。二二.再結(jié)晶再結(jié)晶 變形后的金屬在較高溫度加熱時(shí)變形后的金屬在較高溫度加熱時(shí)，由于原子擴(kuò)散能力增大，被拉長（，由于原子擴(kuò)散能力增大，被拉長（或壓扁）、破碎的晶粒通過重新生核或壓扁）、破碎的晶粒通過重新生核、長大變成新的均勻、細(xì)小的等軸晶、長

51、大變成新的均勻、細(xì)小的等軸晶。這個(gè)過程稱為。這個(gè)過程稱為(chn wi)再結(jié)晶。再結(jié)晶。T再再=(0.350.4)T熔點(diǎn)熔點(diǎn)再結(jié)晶溫度與下列因素有關(guān)：再結(jié)晶溫度與下列因素有關(guān)：變形程度變形程度 金屬熔點(diǎn)雜質(zhì)和合金金屬熔點(diǎn)雜質(zhì)和合金元素加熱速度和保溫時(shí)間元素加熱速度和保溫時(shí)間3、加熱對(duì)冷變形金屬、加熱對(duì)冷變形金屬(jnsh)組織與力學(xué)性組織與力學(xué)性能的影響能的影響第62頁/共77頁第六十三頁，共77頁。3、加熱對(duì)冷變形金屬、加熱對(duì)冷變形金屬(jnsh)組織與力學(xué)性組織與力學(xué)性能的影響能的影響二二.再結(jié)晶再結(jié)晶(1)變形金屬進(jìn)行再結(jié)晶后，金屬的變形金屬進(jìn)行再結(jié)晶后，金屬的強(qiáng)度和硬度明顯降低，而塑性

52、和韌強(qiáng)度和硬度明顯降低，而塑性和韌性大大提高，加工硬化現(xiàn)象被消除性大大提高，加工硬化現(xiàn)象被消除。(2)內(nèi)應(yīng)力全部消失，物理、化學(xué)內(nèi)應(yīng)力全部消失，物理、化學(xué)性能基本上恢復(fù)到變形以前的水平性能基本上恢復(fù)到變形以前的水平。(3)再結(jié)晶生成的新的晶粒的晶格再結(jié)晶生成的新的晶粒的晶格(jn )類型與變形前、變形后的類型與變形前、變形后的晶格晶格(jn )類型均一樣。類型均一樣。第63頁/共77頁第六十四頁，共77頁。三三.晶粒長大晶粒長大 再結(jié)晶完成后的晶粒是再結(jié)晶完成后的晶粒是細(xì)小的細(xì)小的,但如果繼續(xù)加熱但如果繼續(xù)加熱,加熱溫度過高或保溫時(shí)間加熱溫度過高或保溫時(shí)間(shjin)過長時(shí)過長時(shí),晶粒會(huì)明晶

53、粒會(huì)明顯長大顯長大,最后得到粗大晶最后得到粗大晶粒的組織粒的組織,使金屬的強(qiáng)度使金屬的強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等機(jī)、硬度、塑性、韌性等機(jī)械性能都顯著降低。械性能都顯著降低。3、加熱對(duì)冷變形、加熱對(duì)冷變形(bin xng)金屬組織與力學(xué)性金屬組織與力學(xué)性能的影響能的影響第64頁/共77頁第六十五頁，共77頁。 通常把在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)通常把在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的塑性成形加工稱為熱變形行的塑性成形加工稱為熱變形(bin xng)加工，如熱鍛、熱軋加工，如熱鍛、熱軋、熱擠壓等、熱擠壓等熱變形加工件的組織熱變形加工件的組織(zzh)與與性能性能1、熱變形加工過程中金屬的強(qiáng)化、熱變形加工過程中金屬的強(qiáng)化(

54、qinghu)與軟化與軟化 金屬在高溫下進(jìn)行熱變形時(shí)，金屬在高溫下進(jìn)行熱變形時(shí)，有兩種相反的過程同時(shí)起作用：一有兩種相反的過程同時(shí)起作用：一種是塑性變形產(chǎn)生的強(qiáng)化種是塑性變形產(chǎn)生的強(qiáng)化(qinghu)作用，一種是回復(fù)和再作用，一種是回復(fù)和再結(jié)晶所產(chǎn)生的軟化作用。這種在高結(jié)晶所產(chǎn)生的軟化作用。這種在高溫下與變形幾乎同時(shí)發(fā)生的回復(fù)和溫下與變形幾乎同時(shí)發(fā)生的回復(fù)和在結(jié)晶過程，分別稱為動(dòng)態(tài)回復(fù)和在結(jié)晶過程，分別稱為動(dòng)態(tài)回復(fù)和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。第65頁/共77頁第六十六頁，共77頁。1）改善鑄態(tài)金屬的組織與性能）改善鑄態(tài)金屬的組織與性能熱加工能使鑄態(tài)金屬中的氣孔、疏松、微裂紋焊合，提高金屬的熱加工

55、能使鑄態(tài)金屬中的氣孔、疏松、微裂紋焊合，提高金屬的致密度；減輕甚至消除樹枝致密度；減輕甚至消除樹枝(sh zh)晶偏析和改善夾雜物、第二相晶偏析和改善夾雜物、第二相的分布等；明顯提高金屬的機(jī)械性能，特別是韌性和塑性。的分布等；明顯提高金屬的機(jī)械性能，特別是韌性和塑性。熱加工能打碎鑄態(tài)金屬中的粗大樹枝熱加工能打碎鑄態(tài)金屬中的粗大樹枝(sh zh)晶和柱狀晶，并通晶和柱狀晶，并通過再結(jié)晶獲得等軸細(xì)晶粒，而使金屬的機(jī)械性能全面提高。過再結(jié)晶獲得等軸細(xì)晶粒，而使金屬的機(jī)械性能全面提高。(2) 熱加工對(duì)金屬的組織熱加工對(duì)金屬的組織(zzh)和性能的影響：和性能的影響：熱變形熱變形(bin xng)加工件

56、的組加工件的組織與性能織與性能第66頁/共77頁第六十七頁，共77頁。2）形成）形成(xngchng)鑄造流鑄造流線線 在熱鍛造時(shí)，鑄態(tài)金屬(jnsh)中分布在晶界上的夾雜物和第二相沿金屬(jnsh)流動(dòng)方向被拉長或呈鏈狀分布，而且不會(huì)因?yàn)榫Я５脑俳Y(jié)晶而改變這種形狀和分布。鍛后依然沿被拉長的方向保留在金屬(jnsh)中，呈現(xiàn)出連續(xù)或斷續(xù)的流線形狀，這種組織稱為鍛造流線。變形程度越大，鍛造流線組織越明顯，使金屬(jnsh)的機(jī)械性能特別是塑性和韌性具有明顯的方向性，縱向性能顯著大于橫向性能。因此熱加工時(shí)應(yīng)選擇合適的鍛造比，并力求工件流線分布合理。第67頁/共77頁第六十八頁，共77頁。A AOY拔 = AO /AY鐓 = HO / H 鐓粗鍛造鐓粗鍛造(dunzo)比比 HOH熱變形熱變形(bin xng)加工件的組織加工件的組織與性能與性能 撥長鍛造撥長鍛造(dunzo)比比鍛造比：鍛造比： 用來表示金屬的變形程度。第68頁/共77頁第六十九頁，共77頁。塑性變形對(duì)金屬組織塑性變形對(duì)金屬組織(zzh)和性能的影和性能的影響響變形類型工藝方法組織變化性能變化冷變形冷軋、拉拔、冷擠壓、冷沖壓、冷鐓晶粒沿變形方向伸長，形成冷加工纖維組織；晶粒破碎，形成亞結(jié)構(gòu)；位錯(cuò)