Die Schmiedebarkeit von Metallmaterialien

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Der Faktor, der einen größeren Einfluss auf die Schmiedbarkeit des Metalls hat, ist die Formgebung des Metalls selbst. Je besser die Plastizität, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass es während reißt Schmieden. Die Plastizität eines Metalls hängt eng mit der Struktur des Metalls zusammen. Je feiner die Kristallkörner, desto gleichmäßiger die Struktur und desto besser die Plastizität. Daher kann die Schmiedbarkeit des Metalls durch Verfeinern der Kristallkörner und der gleichförmigen Struktur verbessert werden. Das Metallmaterial kann während der Druckbearbeitung seine Form ändern, ohne zu reißen. Es umfasst Bearbeitung wie Hammer Schmieden, Walzen, Strecken und Extrudieren im heißen oder kalten Zustand. Die Schmiedbarkeit hängt hauptsächlich mit der chemischen Zusammensetzung von Metallwerkstoffen zusammen.

Die Essenz des Metalls

1.1 Einfluss der chemischen Zusammensetzung

Metalle mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung haben unterschiedliche Schmiedbarkeit. Im Allgemeinen haben reine Metalle eine bessere Schmiedebarkeit als Legierungen; je geringer der Kohlenstoff-Massenanteil von Kohlenstoffstahl, desto besser die Schmiedbarkeit; wenn der Stahl mehr karbidbildende Elemente (Chrom, Wolfram, Molybdän, Vanadium usw.) enthält, wird die Schmiedbarkeit deutlich reduziert.

1.2 Einfluss der Metallstruktur

Die Metallstruktur ist anders und auch die Schmiedebarkeit ist sehr unterschiedlich. Wenn die Legierung in einer Einphasen-Mischkristallstruktur vorliegt (wie Austenit), ist die Schmiedbarkeit gut; wenn das Metall eine Metallverbindungsstruktur hat (wie Zementit), ist die Schmiedbarkeit schlecht. Die gegossene Säulenstruktur und die groben Körner sind nicht so formbar wie die gleichmäßige und feine Struktur nach der Druckbearbeitung.

Bearbeitungsbedingungen

2.1 Verformungstemperatur

Die Erhöhung der Temperatur beim Umformen des Metalls ist eine wirksame Maßnahme zur Verbesserung der Schmiedefähigkeit des Metalls. Während des Erhitzungsprozesses des Metalls nimmt mit steigender Erhitzungstemperatur die Beweglichkeit der Metallatome zu, die Anziehung zwischen den Atomen nimmt ab und es tritt leicht ein Gleiten auf. Daher wird die Plastizität verbessert, der Verformungswiderstand verringert und die Schmiedbarkeit deutlich verbessert. Alle werden bei hohen Temperaturen durchgeführt.

2.2 Verformungsgeschwindigkeit

Die Verformungsgeschwindigkeit ist der Verformungsgrad pro Zeiteinheit. Der Einfluss der Umformgeschwindigkeit auf die Schmiedebarkeit von Metall ist in Abbildung 2 dargestellt. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass ihr Einfluss auf die Formbarkeit widersprüchlich ist. Auf der einen Seite kommen mit zunehmender Verformungsgeschwindigkeit Erholung und Rekristallisation zu spät, um das Kaltverfestigungsphänomen rechtzeitig zu überwinden, so dass die Plastizität des Metalls abnimmt, der Verformungswiderstand steigt und sich die Schmiedbarkeit verschlechtert (Punkt a in der Abbildung bis die linke). Andererseits wird bei der Metallverformung ein Teil der bei der plastischen Verformung verbrauchten Energie in Wärmeenergie umgewandelt, die der Erwärmung des Metalls entspricht, so dass die Plastizität des Metalls erhöht, der Verformungswiderstand verringert wird, und die Schmiedbarkeit wird verbessert (Punkt a in der Abbildung rechts). Je größer die Verformungsgeschwindigkeit, desto deutlicher ist der thermische Effekt.

Bild 2 Einfluss der Verformungsgeschwindigkeit auf die Plastizität und den Verformungswiderstand

2.3 Verformungsverfahren (Spannungszustand)

Der Verformungsmodus ist unterschiedlich und der innere Spannungszustand des verformten Metalls ist unterschiedlich. Im Fall einer Extrusionsverformung befindet sie sich beispielsweise in einem Dreiwege-Kompressionszustand; im Fall des Ziehens befindet es sich in einem Zweiwege-Kompressionszustand und einem Einweg-Kompressionszustand; Beim Stauchen ist der Spannungszustand des zentralen Teils des Rohlings eine Dreiwege-Druckspannung, und der Umfangsteil ist nach oben und unten und radial. Es handelt sich um Druckspannung und tangentiale Zugspannung, wie in Abbildung 3 gezeigt.

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