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        金屬熱塑性加工的特點

        文章出處:青島豐東熱處理責任編輯:熱處理設備小許查看手機網址
        掃一掃!金屬熱塑性加工的特點掃一掃!
        人氣:-發表時間:2017-06-21 15:00【

        在工業生產中,熱塑性加工通常是指將金屬材料加熱至高溫進行的鍛造、熱軋等塑性加工過程,除了一些鑄件和燒結件之外,幾乎所有的金屬都要進行熱塑性加工,其中一部分成為成品,在熱塑性加工狀態下使用;另一部分為中間制品,尚需進一步加工。無論是成品還是中間制品,它們的性能都受熱塑性加工過程所形成組織的影響。

        從金屬學的角度看,所謂熱塑性加工是指在再結晶溫度以上的塑性加工過程,在再結晶溫度以下的塑性加工過程稱為冷塑性加工。例如,鉛、錫的再結晶溫度低于室溫,因此,在室溫下對鉛、錫進行塑性加工屬于熱塑性加工。鎢的再結晶溫度約為1200℃,因此,即使在1000℃拉制鎢絲也屬于冷塑性加工。

        在一定的條件,熱塑性加工與冷塑性加工相比,具有一系列的優點。

        1)塑性提高,變形抗力低,產生斷裂的傾向性減小,可采用較大的變形量,變形達到需要尺寸時,所消耗的能量減少。

        2)不易產生織構,這是因為在高溫下產生滑移的系統較多,使滑移面和滑移方向不斷發生變化。因此,在熱加工時,就不易在金屬內產生擇優取向或方向性。

        3)變形量大,且不需要像冷塑性加工一樣要輔以中間退火,所以生產周期短,生產率高。

        4)可使室溫下不能塑性加工的金屬(如鈦、鎂、鉬及鎳基合金等)進行塑性加工。

        5)作為開坯時使用,可以改善粗大的鑄造組織,使疏松和微小裂紋愈合。

        6)組織與性能可以通過不同的熱塑性加工溫度、變形量、變形速度、冷卻速度和道次間隙時間等加以控制。

        雖然熱塑性加工具有上述的優點,使之在生產實踐中得到廣泛的應用,但它仍然存在許多不足之處。

        1)需要加熱,不如冷塑性加工簡單易行。

        2)熱塑性加工制品的組織和性能不如冷塑性加工的均勻和易于控制。

        3)熱塑性加工制品不如冷塑性加工制品尺寸精確,表面光潔。

        4)對細或薄的加工制品,由于溫降快、尺寸精度差,不宜采用熱塑性加工,一般仍然采用冷塑性加工(如冷軋、冷拔等)的方法。

        5)強度不高,熱塑性加工時,由于溫度高,因此對金屬起到軟化的作用。

        6)金屬的消耗較大,加熱時由于表面的氧化而有約1%~3%的金屬燒損,在加工過程中也有氧化皮的脫落以及由于缺陷造成的切損增多等,使金屬的收得率降低。

        7)對含有低熔點元素的合金不宜加工,例如對一般的碳素鋼(其中含有較多的FeS)或含有Bi的銅進行熱塑性加工時,由于在晶界上由這些雜質所組成的低熔點共晶體發生熔化,從而使晶間的結合遭到破壞而引起金屬的斷裂。

        如前所述,只要有塑性變形,就會產生加工硬化現象,而只要有加工硬化,在退火時就會發生回復和再結晶。由于熱塑性加工是在再結晶溫度以上的塑性變形過程,所以因塑性變形引起的硬化過程和回復、再結晶過程引起的軟化過程幾乎同時存在。因此熱塑性加工與冷塑性加工的主要區別在于:金屬在熱塑性加工時,硬化(加工硬化)和軟化(回復和再結晶)兩種對抗過程同時出現,由于軟化作用可以抵消甚至超過硬化作用,故一般無加工硬化效應;而冷塑性加工則與此相反,有明顯的加工硬化效應。

        熱塑性加工中的軟化過程比較復雜,按其性質分為以下兩種:一是邊加工邊發生的回復和再結晶,稱為動態回復和動態再結晶;二是在變形中斷或終止后的保溫過程中,或者是在隨后的冷卻過程中所發生的亞動態再結晶、靜態回復與靜態再結晶,此時發生的靜態回復和靜態再結晶和回復和再結晶相同,唯一不同的地方是它們利用熱塑性加工的余熱進行,而不需要重新加熱。

        圖5-21所示為在熱軋和熱擠壓過程中發生的軟化過程。其中圖a表示高層錯能金屬(如鋁、α-Fe、低碳鋼,這些金屬擴散位錯窄,位錯易發生交滑移、攀移,所以易實現回復)在熱軋時,由于變形量?。?0%,沒有達到動態再結晶的臨界變形量),軋制時只發生動態回復,軋制后發生靜態回復;圖b表示低層錯能金屬(如銅、奧氏體不銹鋼)在熱軋時,由于變形量小( 50%),軋制時只發生動態回復,軋制后發生靜態回復和靜態再結晶;圖c表示高層錯能金屬在熱擠壓時,由于變形量大(99%),擠壓中發生動態回復,出??缀蟀l生靜態回復和靜態再結晶;圖d表示低層錯能金屬在熱擠壓時,由于變形量大(99%),擠壓中發生動態回復和動態再結晶,出??缀蟀l生靜態回復、靜態再結晶和亞動態再結晶。

        金屬材料在熱軋和熱擠壓時的軟化過程

        圖5-21    金屬材料在熱軋和熱擠壓時的軟化過程

        a)熱軋:動態回復+靜態回復

        b)熱軋:動態回復+靜態回復、再結晶

        c)熱擠壓:動態回復+靜態回復、再結晶

        d)熱擠壓:動態回復、再結晶+靜態回復、再結晶和亞動態再結晶

        此文關鍵字:金屬熱塑性加工的特點

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