重慶荊江汽車半軸有限公司歐陽光明(2021.03.07)

檢查金屬流線辦法金屬流線的界說：金屬流線又叫——鑄造流線。是熱模鍛件在型腔中流動情況的一種檢查辦法，如果流線是不正常的、亂流、回流、窩流等未按設(shè)計(jì)者的要求進(jìn)行流動，就屬于不正常。金屬流線檢查前準(zhǔn)備：1.1“使用1：1鹽酸水溶液加熱到60~80度之間煮15分鐘分鐘”是熱酸蝕，還可以用冷酸蝕的辦法硝酸1份，鹽酸3份或硫酸銅100g，鹽酸和水各500ml；想取得明顯的金屬流線主要在鑄造過程中取得，讓金屬沿著一個標(biāo)的目的變形就是了，跟鑄造溫度，含碳量，雜質(zhì)量的關(guān)系不年夜．不過鑄造溫度，含碳量，雜質(zhì)量對產(chǎn)品的最終產(chǎn)品性能影響較年夜；看鑄造零件的金屬流線，把零件切開后進(jìn)行腐化，然后看紋路是否有金屬流線了；沒有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)榱骶€與鍛件的外形有關(guān)，只要和外形一致就好了。模鍛件檢查金屬的流線，一般用熱酸洗；金屬的流線是金屬在變形加工中較軟的雜質(zhì)被拉長形成的線，可已經(jīng)熱酸洗后觀察。流線是金屬中的低熔點(diǎn)成分和帶狀組織偏析在軋制或擠壓時伸展而形成的。同時，鑄錠的晶粒在軋制過程中也被拉長成條狀。經(jīng)過再結(jié)晶加熱過程能使長條形晶?；謴?fù)成等軸晶粒，可是由于低熔點(diǎn)成分和帶狀組織伸長所形成的條紋散布仍然存在。在鋼材的縱向截面上經(jīng)拋光和酸浸后，用肉眼可以看到這種條紋狀的線條。這種宏觀組織稱為纖維組織，又稱為流線。不克不及認(rèn)為合理散布的流線是一種缺陷。因?yàn)閹缀跛薪?jīng)過軋制擠壓或鑄造的金屬型材、制件中都存在著流線?？墒菓?yīng)認(rèn)識到由于這種流線的散布，會引起在性能上各向異性反應(yīng)。試驗(yàn)也標(biāo)明：在鋼中順纖維標(biāo)的目的切取的試樣機(jī)械性能要比橫纖維標(biāo)的目的試樣的高。因此，控制流線的合理散布；了解應(yīng)力與流線散布及機(jī)械性能間的關(guān)系是至為重要的。塑性成形金屬在加熱時組織和性能的變更3.1.加熱時的組織和性能變更要消除形變強(qiáng)化而產(chǎn)生的殘存應(yīng)力，必須對冷態(tài)下的塑性變形金屬加熱，因?yàn)榻饘偎苄宰冃魏缶w的晶格畸變，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，它雖有自發(fā)地恢復(fù)到原來穩(wěn)定狀態(tài)的趨勢，但在室溫下，原子活動能量小，不成能自行恢復(fù)到未變形前的穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)加熱后，原子活動能力增加，就能恢復(fù)到原來的穩(wěn)定狀態(tài)，消除晶格畸變和降低殘存應(yīng)力。隨著加熱溫度的升高，再結(jié)晶過程可分為回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長年夜三個階段。再結(jié)晶溫度可用經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式暗示如下：T再（k）=0.4T熔（k）式中T再為最低的再結(jié)晶溫度，T熔為金屬熔點(diǎn)的溫度。（1） 回復(fù)當(dāng)加熱溫度低于T再時，晶格中的原子只能作短距離擴(kuò)散，使空位與間隙原子合并，空位與位錯產(chǎn)生交互作用而消失，使晶格畸變減輕，殘存應(yīng)力顯著下降。但變形金屬的顯微組織無明顯變更，仍堅(jiān)持流線，其力學(xué)性能變更也不年夜（2） 再結(jié)晶當(dāng)加熱溫度超出T再時，在變形晶粒的晶界、滑移帶、孿晶帶等晶格嚴(yán)重畸變的區(qū)域，形成新的晶核（再結(jié)晶核心），晶核向周圍長年夜形成新的等軸晶粒，已經(jīng)變形的晶粒逐漸消失，直到金屬內(nèi)部的變形晶粒全部為新的等軸晶粒所取代，這個過程稱為再結(jié)晶。再結(jié)晶后形成的是無晶格畸變的、位錯密度很低的、新的等軸晶粒。再結(jié)晶消除變形的晶粒，消除形變強(qiáng)化的殘存應(yīng)力，金屬又恢復(fù)到塑性變形以前的力學(xué)性能。需要指出的是，再結(jié)晶只是修改了晶粒的形狀，消除因變形而產(chǎn)生的某些晶體缺陷，再結(jié)晶沒有修改晶格的類型，再結(jié)晶不是相變過程。再結(jié)晶過程需要一定的時間。加熱溫度越高，所需時間越少，再結(jié)晶速度越快。為了消除形變強(qiáng)化所進(jìn)行的熱處理稱為再結(jié)晶退火再結(jié)晶退火的溫度應(yīng)比再結(jié)晶溫度高150~250oC。（3） 晶粒長年夜對冷塑性變形金屬進(jìn)行再結(jié)晶退火后，一般都獲得細(xì)小均勻的等軸晶粒。如溫度繼續(xù)升高，或延長保溫時間，則再結(jié)晶后的晶粒又會長年夜而形成粗年夜晶粒，從而使金屬的強(qiáng)度、硬度和塑性降低。所以要正確選擇再結(jié)晶溫度和加熱時間的長短。3.2.金屬的冷成形、熱成形及溫成形（1）冷成形即坯料在回復(fù)溫度以下進(jìn)行的塑性成形過程，變形過程中會呈現(xiàn)形變強(qiáng)化。冷成形有利于提高金屬的強(qiáng)度和概略質(zhì)量但變形水平不宜過年夜，以免產(chǎn)生裂紋。冷成形在生產(chǎn)中的應(yīng)用如冷軋、冷鍛、冷沖壓、冷拔等，經(jīng)常使用于制造半制品或制品。（2）熱成形即金屬在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的塑性成形過程，變形過程中既有加工硬化又有再結(jié)晶，且硬化被再結(jié)晶完全消除，獲得綜合力學(xué)性能良好的再結(jié)晶組織。若加熱溫度過高或保溫時間過長，晶粒還會聚合長年夜，使力學(xué)性能降低，稱為二次再結(jié)晶，在生產(chǎn)中應(yīng)予避免。低碳鋼熱軋前后組織的變更情況如圖4.1.8所示。熱成形變形力小，變形水平年夜，在生產(chǎn)中應(yīng)用更廣泛，如熱軋前后組織的變更情況如圖4.1.8所示。熱成形變形力小，變形水平年夜在生產(chǎn)中應(yīng)用更廣泛，如熱軋、熱鍛、熱沖壓、熱拔等，經(jīng)常使用于毛坯或半制品的制造。（3）溫成形即金屬在高于回復(fù)溫度和低于再結(jié)晶溫度規(guī)模內(nèi)進(jìn)行的塑性成形過程，變形過程中有形變強(qiáng)化和回復(fù)現(xiàn)象，但無再結(jié)晶，硬化只獲得部分消除。溫成形較之冷成形可降低變形力且利于提高金屬塑性，較之熱成形可降低能耗且減少加熱缺陷，適用于強(qiáng)度較高、塑性較差的金屬，在生產(chǎn)中的應(yīng)用如溫鍛、溫?cái)D壓、溫拉拔等，用于尺寸較年夜、資料強(qiáng)度較高的零件或半制品制造。簡而言之，金屬在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的塑性變形稱為冷態(tài)塑性變形，在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的塑性變形稱為熱態(tài)塑性變形，在鍛壓生產(chǎn)中，進(jìn)行冷塑性變形又稱冷加工，進(jìn)行熱塑性變形又稱熱加工。顯然，冷、熱加工不是以一個固定的溫度界限來區(qū)分的，而是隨資料不合而變更。例如，鎢的最低再結(jié)晶溫度約為1200°C，所以鎢即使在稍低于1200C的高溫下塑性變形仍屬于冷加工；而錫的最低再結(jié)晶溫度約為7C,所以錫即使在室溫下塑性變形也屬于熱加工。3.鑄造比與鑄造流線（1） 鑄造比即鑄造時變形水平的一種暗示辦法，通經(jīng)常使用變形前后的截面比、長度比或高度比來暗示。例如：拔長時：y=A0/A=L/L0鐓粗時：y=A0/A=H0/H式中y棗鑄造比；A0、A棗毛坯變形前后截面積；L0、L棗毛坯變形前、后的長度；H0、H棗毛坯變形前、后的高度。在鑄造過程中，在一定的規(guī)模內(nèi)隨著鑄造比的增加，金屬的力學(xué)性能顯著提高，這是由于組織致密水平和晶粒細(xì)化水平提高所致。結(jié)構(gòu)鋼鋼錠的鑄造比一般為2一4,各類鋼坯和軋材的鑄造比一般為1.1~1.3。（2） 鑄造流線鑄造時熱塑性成形時形成纖維組織（或稱為流線）,當(dāng)達(dá)到一定的鑄造比后,流線明顯修改,沿鍛件的輪廓連續(xù)散布,使鍛件的性能產(chǎn)生修改,沿流線縱向上的力學(xué)性能顯著高于流線橫向,如圖4.1.9所示。因此,熱塑性成形時應(yīng)力求使工件上的鑄造流線散布合理。圖4.1.10a所示的鑄造曲軸的流線散布較合理，工作時的最年夜正應(yīng)力標(biāo)的目的與流線標(biāo)的目的一致，切應(yīng)力標(biāo)的目的與流線標(biāo)的目的垂直，且流線沿零件輪廓散布而不被切斷。圖4.1.10b所示，塑性成形的原資料，未經(jīng)鑄造，而直接經(jīng)切削成形的曲軸，其流線被切斷，易沿軸肩產(chǎn)生裂紋。1縱向性能2橫向性能（a）鑄造成形（b）切削成形4.1.9金屬熱成形時力學(xué)性能1軸肩2裂紋與形變強(qiáng)度的關(guān)系4.1.10曲軸流線散布示意圖4.1.4金屬的塑性成形工藝基礎(chǔ)1.塑性成形的基本生產(chǎn)方法金屬壓力加工的種類很多。依照成形特點(diǎn)，壓力加工分為軋制、拉拔、擠壓、鑄造（自由鍛和模鍛）和沖壓五年夜類。每類又包含多種加工辦法，形成各自的工藝特點(diǎn)。（1）軋制是指金屬坯料在兩個回轉(zhuǎn)軋輥的孔隙中受壓變形，以獲得各種產(chǎn)品的加工辦法，軋制生產(chǎn)所用的坯料主要是金屬錠。坯料在軋制過程中，靠摩擦力通過軋輥孔隙而受壓變形，結(jié)果坯料的截面減少，長度增加。合理設(shè)計(jì)軋輥上的各種不合的孔型（與產(chǎn)品截面輪廓相似），可以軋制出各種不合的原資料，如鋼板、型材和無縫管材等，也可以直接軋制出毛坯或零件。（2）擠壓是指金屬坯料在擠壓模內(nèi)受壓被擠出?？锥冃蔚募庸まk法，擠壓過程中，金屬坯料的截面依照模孔的形狀變更。擠壓可以獲得各種龐雜截面的型材或零件，適用于加工低碳鋼、非鐵金屬及其合金。如采納適當(dāng)?shù)墓に囖k法，還可以對合金鋼和難熔合金進(jìn)行擠壓生產(chǎn)。（3）拉拔是指將金屬坯料拉過拉拔模的模孔而變形的加工辦法拉拔模模孔的截面形狀和使用性能的好壞對產(chǎn)品有決定性影響。拉拔模?？自诠ぷ髦惺艿綇?qiáng)烈摩擦作用，為堅(jiān)持其幾何形狀的準(zhǔn)確性和使用的長久性，應(yīng)選用耐磨的硬質(zhì)合金或其它耐磨資料來制造。拉拔生產(chǎn)主要用來制造各種線材、薄壁管和各種特殊幾何形狀的型材如電纜等。大都情況下是在冷態(tài)下進(jìn)行拉拔加工，所獲得的產(chǎn)品具有較高的尺寸精度和較小的概略粗糙度值，故拉拔經(jīng)常使用于軋制件的再加工，以提高產(chǎn)品質(zhì)量。年夜大都鋼和年夜大都非鐵金屬及其合金都可以經(jīng)拉拔成形。（4）自由鍛和模鍛自由鍛是指金屬坯料在上下砧鐵間受沖擊力或壓力而變形的成形辦法，模鍛是指金屬坯料在具有一定形狀的鍛模模膛內(nèi)受沖擊力或壓力而變形的成形辦法，鑄造適宜于間歇生產(chǎn)適于機(jī)器零件或坯料的生產(chǎn)，屬體積成形，凡接受重載荷的機(jī)器零件，如機(jī)器的主軸、重要齒輪、連桿、炮管和槍管等，通常需采取鍛件作毛坯，再經(jīng)切削加工而制成。*歐陽光明*創(chuàng)編 2021.03.07（5）板料沖壓板料沖壓是指金屬板料在沖模之間受壓力產(chǎn)生別離或變形的加工辦法，沖壓屬于板料成形。板料沖壓廣泛用于汽車制造、電器、儀表及日用品工業(yè)等方面。壓力加工按成形時的受力和變形方法分類列于表4.1.1。零凹件成形釦￡淆板材及管材彎曲成形模鍛開式模鍛反擠壓模鍛正擠壓模鍛閉式模鍛半封閉式模鍛回轉(zhuǎn)鑄造滾軋粉末成形壓粉液壓成形圓筒拉深二次拉深反拉深橡膠成形拉深拉張拉深成形液壓成形爆炸成形電磁成形拉深成形彎曲卷彎填芯彎管輥壓彎曲滾壓成形折彎旋壓變薄旋壓管徑變薄旋壓旋壓零凹件成形釦￡淆板材及管材彎曲成形模鍛開式模鍛反擠壓模鍛正擠壓模鍛閉式模鍛半封閉式模鍛回轉(zhuǎn)鑄造滾軋粉末成形壓粉液壓成形圓筒拉深二次拉深反拉深橡膠成形拉深拉張拉深成形液壓成形爆炸成形電磁成形拉深成形彎曲卷彎填芯彎管輥壓彎曲滾壓成形折彎旋壓變薄旋壓管徑變薄旋壓旋壓輥鍛鍥橫孔擺動輾壓資料的塑性成形性是資料經(jīng)過塑性變形不產(chǎn)生裂紋和破裂以獲得所需形狀的加工性能。其中，資料在鑄造過程中經(jīng)受塑性變形而不開裂的能力稱為鑄造性能。資料的塑性成形性經(jīng)常使用塑性和變形抗力綜合衡量，通常資料的塑性越好，變形抗力越低，則塑性成形性越好。資料的塑性成形性取決于資料的實(shí)質(zhì)和變形條件兩方面的因素。（1）資料實(shí)質(zhì)的影響資料實(shí)質(zhì)方面的影響因素有化學(xué)成分和金屬組織等。1） 化學(xué)成分一般情況下，純金屬的塑性成形性優(yōu)于合金，且鋼中合金元素含量越多，塑性成形性越差。合金元素易引起固溶強(qiáng)化或形成硬、脆的碳化物，如硫易使鋼產(chǎn)生熱脆，磷易使鋼產(chǎn)生冷脆，城市使鋼的塑性成形性降低。2） 金屬組織同樣的化學(xué)成分，固溶體組織的塑性成形性優(yōu)于機(jī)械混合物，細(xì)晶組織的塑性成形性優(yōu)于粗晶組織，熱成形組織的塑性成形性優(yōu)于冷成形組織和鑄態(tài)組織。（2）變形條件的影響變形條件方面的影響因素有變形溫度、應(yīng)變速率和應(yīng)力狀態(tài)等。1）變形溫度一般隨著變形溫度的提高，金屬的塑性成形性提高，如圖4.1.11這是由于原子的熱運(yùn)動增強(qiáng)，有利于滑移變形和再結(jié)晶但過高的變形溫度會使金屬的加熱缺陷和燒損增多，甚至使工件報(bào)廢。2）應(yīng)變速率應(yīng)變速率又稱應(yīng)變速度，是應(yīng)變相對時間的變更率（單位為si）。應(yīng)變速率對金屬成形性的影響如圖4.1.12所示。普通鍛錘上鑄造時，金屬的應(yīng)變速率接近圖中sc值，成形性差。當(dāng)應(yīng)變速率低于6c時，應(yīng)變速率越小，金屬的塑性成形性越好，這是由于形變速度減慢，熱成形時易被再結(jié)晶消除所致，故塑性差的金屬宜采取壓力機(jī)成形。當(dāng)應(yīng)變速率高于8C時，應(yīng)變速率越年夜，金屬的塑性成形性越好，這是由于塑性變形過程中，變形能量轉(zhuǎn)化的熱能來不及傳出，使金屬溫度上升所致，故強(qiáng)度高、塑性低、形狀龐雜的零件宜采取高速錘鑄造、爆炸成形等應(yīng)變速率高的加工辦法。高速錘是在短時間內(nèi)釋放高能量而使金屬成形的一種鍛錘，沖擊速度為20m／s左右。但應(yīng)變速率不宜過高，以防金屬產(chǎn)生過燒缺陷。

*歐陽光明*創(chuàng)編圖4.1.11變形溫度對鋼*歐陽光明*創(chuàng)編圖4.1.11變形溫度對鋼3） 應(yīng)力狀態(tài)通過受力物體內(nèi)一點(diǎn)的各個截面上的應(yīng)力狀況簡稱為物體內(nèi)一點(diǎn)處的應(yīng)力狀態(tài)。經(jīng)常使用主應(yīng)力圖來定性說明物體內(nèi)一點(diǎn)處的主應(yīng)力作用情況。變形體內(nèi)任一單位總可以找到三個相互垂直的平面，在這些平面上只有正應(yīng)力而沒有切應(yīng)力。這些平面稱為主平面，作用在主平面上的正應(yīng)力就是主應(yīng)力。主應(yīng)力圖共有9種，自左至右按塑性闡揚(yáng)的有利水平由高到低排列，如圖4.1.13所