金属的热加工

任务3　金属的热加工

一、热加工的概念

在金属学里，冷热加工是依再结晶温度来划分的，在再结晶温度以上的塑性变形加工称为热加工，在再结晶温度以下的塑性变形加工称为冷加工。再结晶温度以上发生塑性变形时，一方面产生加工硬化现象，另一方面再结晶又使之软化，两个矛盾的过程同时发生。在实际热加工过程中，为使再结晶充分进行，金属实际的热加工温度要明显高于再结晶温度。

在热加工过程中，有时不能通过再结晶完全消除加工硬化现象，加工后仍存在部分加工硬化的现象称为不完全的热加工。

二、热加工时组织和性能的变化

热加工是金属成形的重要工艺，它不仅不会造成加工硬化，而且能消除铸造组织中的某些缺陷。例如，缩松、缩孔、疏松焊等；部分消除某些偏析；将粗壮的柱状晶和树枝晶变成细小、均匀的等轴晶，使金属的致密性和力学性能有所提高。

热加工时金属中夹杂物、枝晶偏析与脆性相的形态和大小将沿金属的流动方向呈线性分布，在侵蚀的宏观磨面上会出现流线或热加工纤维组织。尽管发生回复与再结晶过程，但并不能改变杂质和偏析的纤维状分布。这种纤维组织使力学性能表现出各向异性，顺纤维的方向与垂直于纤维的方向相比具有较高的力学性能，特别是塑性和韧性较好。由图3－15所示的曲轴中流线的分布，可以看出热加工提高了金属的力学性能。

图3－15　曲轴中的流线

热加工时金属的塑性好，并可以改善金属的组织和性能，所以受力复杂、载荷较大的重要工件一般都必须经过热加工。但热加工表面会发生氧化，因此，不能保证尺寸精度和较低的粗糙度，并且在加工过程中会有大量的烧损。

复习思考题3

1．名词解释。

滑移　　　孪生　　　　　软位向　　加工硬化　　回复

再结晶　　再结晶温度　　纤维组织　织构　　　　热加工

2．金属塑性变形时，理论计算值比实际测得值要大2～3个数量级，这是什么原因？

3．多晶体塑性变形的特点是什么？为什么？

4．为什么细晶粒不但强度高而且塑性、韧性好？

5．举例说明加工硬化的利弊。

6．简述金属冷塑性变形后组织和性能的变化。

7．试述固溶强化、细晶强化和加工硬化原理，并说明它们的区别。

8．金属塑性变形后产生哪几类内应力？试分析其利弊。

9．说明回复、再结晶在工业上的应用。

10．填写下表对比塑性变形金属在回复、再结晶、晶粒长大三阶段时，应力、组织和性能的变化。

11．钨、铜的熔点分别是3 410℃、1 084．5℃，试估算最低再结晶温度，并选择再结晶退火温度。

12．用冷拔紫铜管通过冷弯的方法，制造机器上的输油管，为避免开裂，冷弯前应进行什么热处理？

13．在加工长的精密丝杆（或轴）时，常在精车后，将丝杆（或轴）吊挂起来，并用大锤沿长轴方向轻击几遍，再吊挂7～15天，然后再精加工，说明其目的和作用。

14．一钳工对铅板和08钢进行弯折，越弯越硬，但稍过一段时间后发现，铅板又变软了，而08钢却仍很硬，这是什么原因？

15．沙发上的螺旋弹簧常用冷拔钢丝绕制，经过低温退火后，其弹力比退火前好，为什么？

16．什么是热加工？试述热加工对金属材料组织和性能的影响。

17．判断是非题。

（1）冷热加工的差别是产不产生加工硬化。

（2）金属铸件可通过再结晶退火来细化晶粒。

（3）细晶强化提高了金属的强度，而降低其韧性。

（4）热加工后的显微组织是纤维组织。