金属的热变形

教学情境四　金属的热变形

学习与训练子目标

了解热加工对金属组织和性能的影响

了解金属热加工和冷加工的区别

知识点一　热加工（变形）与冷加工（变形）

生产中根据金属在变形时的温度不同而分为热加工和冷加工。在金属学上，热加工和冷加工是以金属的再结晶温度来区分的。在再结晶温度以上的加工为热加工，在再结晶温度以下的加工为冷加工。例如，钨的再结晶温度约为1 200℃，故钨在1 200℃以下的加工仍属冷加工，而锡的再结晶温度约为−7℃，故锡在室温下的加工仍是热加工。

金属热加工时，因变形产生加工硬化，又因再结晶作用消除加工硬化。这样，金属始终保持塑性。此外，由于温度的作用使金属强度、硬度降低，变形抗力减小，使变形易于进行。所以，热加工具有变形量大、易变形、不易开裂的特点。但热加工后金属表面易氧化，表面粗糙度和尺寸精度较低，主要用于截面尺寸较大、变形量较大的工件。

知识点二　热加工对金属组织和性能的影响

热加工虽然不会引起金属加工硬化，但会使金属的组织和性能发生较大变化。

一、消除铸态金属的组织缺陷

热加工可使铸态金属中的气孔、缩孔及微裂纹焊合，提高金属的致密度，消除部分偏析，将粗大晶粒与枝晶变为细小均匀的等轴晶粒。因此，热加工能提高金属的机械性能，特别是塑性和韧性显著提高。

二、形成锻造流线

在热加工中，铸态金属中残存的枝晶偏析和各种夹杂物等会沿着变形方向伸长而形成彼此平行的纤维组织（称为锻造流线） 。流线使金属的机械性能产生明显的方向性，纵向性能高于横向性能。

流线产生后无法消除，但可利用流线的性能特点。在热工时应力求使工件具有合理的流线分布，以保证零件的使用性能。一般情况下，应使流线与工件工作时所受的最大拉应力方向一致，与剪应力或冲击力方向相垂直，并尽量使流线沿工件外形轮廓连续分布。

图3-7为曲轴流线示意图，其中（a）图为锻造曲轴流线分布示意图， （b）图为切削加工曲轴流线分布示意图，很明显，锻造曲轴流线分布更加合理。

图3-7　曲轴流线示意图