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在汽車行業(yè)中金屬材料的成形性_線材、棒材、管材的成形性能

1.成型性能:
在汽車行業(yè)金屬材料的成形性能與材料的力學(xué)性能密切相關(guān)。這里主要討論冷成形性能所聞冷成形是指在成形過(guò)程中不將工件人為地加熱,(碳結(jié)鋼、彈簧鋼)但不排除變形能轉(zhuǎn)化為熱能而使得工件溫度升高。冷成形在汽車生產(chǎn)中應(yīng)用很廣。它具有一系列優(yōu)點(diǎn):生產(chǎn)效率高,材料利用率高,表面光潔,尺寸公差小,成品具有良好的性能等。結(jié)構(gòu)用鋼材料的材料也是越來(lái)越多建設(shè)中重要的要素時(shí)候,在不同的材料中,將不同的材料成型性和有效的運(yùn)用起來(lái)。
成形性不僅取決于材料本身,還與成形工藝的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。其縱也標(biāo)是斷裂時(shí)的真實(shí)應(yīng)變,橫坐標(biāo)是平均應(yīng)力σm(σm=(σ1十σ2十σ3)/3)與流變應(yīng)力σf的比值;圖中上面一條線從左至右依次為帶槽軋制、有縱向力的帶槽軋制、棒材和絲材的拉拔、單軸拉伸試驗(yàn);中間一條線依次為條帶軋制、平條軋制、有縱向)的條帶軋制、管的伸展收縮戚形、符合拉拔;下面一條線依次為擠壓、平斷軋制或鍛壓、單軸壓縮試驗(yàn)、鐓粗。壓縮應(yīng)力較高的軟廊力狀態(tài)的成形工藝(如擠壓)比拉伸應(yīng)力較高的成形工藝(如拉拔)可以達(dá)到更大的變形程度而小致開(kāi)裂在討論成彤性能時(shí)首先要Ⅸ分兩種情況.是維的體積變形,例如冷拔、冷擠、冷鐓、冷輾等;一是存兩個(gè)方向的變形要比厚度方向變形大得多,如冷彎、沖壓、深沖等:為了敘述方便。
2.線材、棒材、管材的成形性能
a.對(duì)力學(xué)性能的要求
主要要求材料具有良好的塑性,包括均勻仲長(zhǎng)率、斷裂后總伸K率和斷面收縮率c圖1-1-71表示降低鋼中間隙原子碳和氮的含量能提高其塑性。
成形件能與真實(shí)應(yīng)力看,應(yīng)變曲線有密切的聯(lián)系,根據(jù)成形工藝狀態(tài)的特,應(yīng)該選擇試驗(yàn)辦法、例如管材拉拔可選扭轉(zhuǎn)試驗(yàn),冷傲可選Ⅱ縮試驗(yàn),而冷拉則選拉仲試驗(yàn)。
應(yīng)變硬化指數(shù)兒列成形性也有重大影響。應(yīng)變硬化可提高成品的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度,這就是優(yōu)點(diǎn);應(yīng)變硬化又提高了后續(xù)冷變形的阻力,必要時(shí)還不得進(jìn)行中間退火,以便材料軟化,這是其缺點(diǎn)??偟恼f(shuō)來(lái),用于冷成形的鋼材希望有較低的流變應(yīng)力、較小的應(yīng)變硬化指數(shù):圖1- 1- 72發(fā)TJ未合會(huì)化的35鋼在冷擠壓成形后的硬度分布,材料的原始硬度為l55HV,冷變形總量為800%。
b.成分和組織的影響
具有鐵索體組織的低碳鋼,其冷成形性良好因而必須控制碳當(dāng)量:
Cη
Cη = C+ ( Mn – 0. 6)/4 + Cr(20+ Ni)/20
圖1-1-73表示碳當(dāng)量對(duì)退火態(tài)的屈服強(qiáng)度Mn.2和抗拉強(qiáng)度Ob,以及對(duì)應(yīng)變硬化后流變應(yīng)力的影響。碳當(dāng)量對(duì)斷面收縮率和成形性的影響更為顯著。
硫和磷對(duì)成形性有害。能固溶于鐵素體的錳、硅、鋁、氮等也能提高強(qiáng)度,為了提高成形性,應(yīng)盡量降低它們的含量。
對(duì)于含碳量低于0.35%的碳素鋼和低合金鋼,鐵索體對(duì)應(yīng)變硬化性能仍起著決定性的作用。當(dāng)含碳角大于0-35%時(shí),珠光體中的滲碳體起著決定性的作用。正火態(tài)的鐵素體和層片狀珠光體,具有低的塑性a經(jīng)球化退火使珠光體中滲碳體變?yōu)轭w粒狀,或經(jīng)過(guò)淬火高溫回火得到回火索氏體,都能顯著地改善其塑性和成形性,參見(jiàn)圖1-l-74對(duì)于含碳量更高的鋼,如在熱軋后獲得粗大珠光體組織,則其冷成形性很不好6如經(jīng)過(guò)球化退火,或經(jīng)過(guò)鉛浴淬火,則仍能得到好的成形件,盡管流變應(yīng)力較高了彈簧鋼絲和制繩鋼絲就是根據(jù)這個(gè)原理制成的。
冷變形低碳鋼的時(shí)效會(huì)提高其強(qiáng)度而降低韌度和成形性。這對(duì)于不進(jìn)行中間退火的多道冷成形工藝特別有害。只有全鎮(zhèn)靜鋼其中氮已化學(xué)結(jié)合,才能遏制時(shí)效。也可在200~300℃回火,預(yù)先進(jìn)行人工時(shí)效。
對(duì)于不銹鋼,顯微組織對(duì)成形性有重大影響。含碳量≤0. 120/0、含鉻量23 %一28%的鐵素體不銹鋼,其成形性與非合金化的低碳鋼類似;含碳量在0. 15%-1.2%、含鉻量在13%一18%,并加入鈷、鉬、鎳、釩等的馬氏體不銹鋼不適于冷成形;含鉻量≥16 010、含鎳量≥8%的奧氏體不銹鋼有較好的成形性。面心立方金屬具有較多的滑移系統(tǒng),有較高的應(yīng)變強(qiáng)化傾向;特別是奧氏體經(jīng)冷變形后部分地轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,進(jìn)一步提高強(qiáng)度。提高鉻、銅、鉬、鎳含量可增進(jìn)奧氏體穩(wěn)定性,減小應(yīng)變強(qiáng)化。介穩(wěn)定和穩(wěn)定的兩種奧氏不銹鋼的真實(shí)應(yīng)力。應(yīng)變曲線。
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