br>(6)
[0046] 同样推导，距离中性面x距离的累积真应变为：
[0047]
(T)
[0048] 式中：x = 0~h/2,即：x = 0试样中性面处，x = h/2为试样上下表面。
[0049] 根据上述推导的金属板材在塑性弯曲变形过程中，其内部的累积真应变计算，如 图2所示。
[0050]由图2所示，金属材料通过反复塑性弯曲变形，其内部累积真应变量随着弯曲周 期（n)的增加而线性增大、随着径厚比（r/h)的减小而增大、随着距中性面距离（x/h)的增 加而增大。即形成在金属材料内部由中性层到表层了累积应变递增，晶粒组织细化递增的 金属组织结构，达到强化金属，特别是强化金属表层的作用。
[0051] 2、乳弯组合变形强化金属的实施方案
[0052] 如图3所示，金属材料8经过乳机9乳制成一定的尺寸后，由一对夹送辊6引入到 一组可实现反复塑性弯曲变形的弯曲辊系（图3所示的弯曲辊I~弯曲辊V 1，2,3,4,5)， 进行反复塑性弯曲变形，形成在金属材料8内部由中性层到表层了累积应变递增，晶粒组 织细化递增的金属组织结构。可以根据所需的累积应变和晶粒组织要求，增减弯曲辊系的 数量。金属材料完成反复塑性弯曲变形后，有另一对夹送辊7送出，进入到乳制线的后续工 序。
[0053] 本发明的具体实施例：
[0054] 1、金属板材弯曲变形后金相组织实验分析
[0055] 为了进一步分析H85黄铜板材经过反复塑性弯曲变形后，其内部累积应变对金属 组织影响的效应。沿试样厚度方向不同位置取样（如图4所示，为取样位置），进行金相组 织观察分析。
[0056] 所取的金相试样为：弯曲变形前的完全退火处理试样、径厚比r/h = 1. 5的弯曲 变形3个周期试样、径厚比r/h = 4的弯曲变形5个周期试样，试样的金相显微组织如图5 所示。从图5(a)可以看出，退火料的晶粒多为等轴状，平均晶粒尺寸约为60 ym。图5(b) 为r/h = 1. 5, 3个周期弯曲变形后，边部取样的金相图，即晶粒发生细化破碎，平均晶粒尺 寸减小到20微米，大约为退火后出的三分之一。图5(c)为r/h = 4,5个周期弯曲变形后， 边部取样的金相图，晶粒细化破碎更大，部分晶粒尺寸已不足10 ym。图5(d)为r/h = 4， 5个周期弯曲变形后，中性面处的金相图，平均晶粒尺寸约为50微米，其尺寸略小于退火后 的晶粒，反映了前所分析的试样弯曲过程中，其中性面部位有少量塑性变形的结果。
[0057] 2、金属板材塑性弯曲变形后的显微硬度试验分析
[0058] 在试样径厚比r/h = 1. 5和4,并经过不同周期弯曲变形后，板料试样的内部晶粒 尺寸发生变化，同时其显微硬度也相应发生了变化。如图6所示，为金属板料内部显微硬度 变化情况。
[0059] H85黄铜板料退火后的平均硬度为86. 3HV，经过径厚比r/h = 1. 5,进行IT, 2T，3T 弯曲变形后，板料表面硬度最大值分别为153. 9HV，168. 6HV，187. 3HV，分别增加了 117. 0 %，95. 4%，78. 3 %。经过径厚比r/h = 4,弯曲变形之后，板料处硬度也都有很大的提 高，经过五个周期弯曲变形后，最大硬度增加81. 5%，如表1所示。
[0060] 表1工件变形前后表层显微硬度值
[0061]
[0062] H85黄铜板料显微硬度的变化，反映了工件在变形之后其内部应变的累积效应。在 距离中性面较远的边缘处（x/h比较大的部位），由于其累积应变比较大，导致其位错密度 增加，位错的交互作用也随之增加，使其显微硬度提高。
[0063] 在反复塑性弯曲变形过程中，由于工件中间部位也存在少量的塑性变形，结果使 工件的中性面部位显微硬度也得到提高，并随着径厚比（r/h)的减小而增大。
[0064] 3、乳弯组合变形强化金属材料的试验结果说明
[0065] 金属材料的经过反复塑性弯曲变形，可有效强化其性能，是一种有效提高金属板 材的强化的方法。试验通过对金属材料反复塑性弯曲变形后，其内部累积应变量的推导计 算、金相分析以及显微硬度测量后，得到如下结论：
[0066] 1)金属材料经过反复塑性弯曲变形后，可有效提高其内部的累计应变量。累积应 变量随着弯曲周期（n)的增加而线性增大、随着径厚比（r/h)的减小而增大、随着距中性面 距离（x/h)的增加而增大。
[0067] 2)金属材料的反复塑性弯曲变形，其内部的等效累积应变不仅在材料表层存在， 而且可以渗透到金属材料的中心层部位。
[0068] 3)金属材料的反复塑性弯曲变形可以有效地破碎和细化晶粒，其破碎细化效果随 径厚比r/h的减小而增加，并由板材的中性面到其边缘而增强。
[0069] 4)金属材料的反复塑性弯曲变形可以有效强化其强韧性能指标，材料表面的显微 硬度提高了一倍以上，而且其中心层的显微硬度也提高了 20%以上。
【主权项】
1. 一种乳弯组合变形强化金属的方法，其特征在于：金属材料经过乳机乳制成一定的 尺寸后，由一对夹送辊引入到一组可实现反复塑性弯曲变形的弯曲辊系进行反复塑性弯曲 变形，形成在金属材料内部由中性层到表层了累积应变递增，晶粒组织细化递增的金属组 织结构。2. 根据权利要求1所述的乳弯组合变形强化金属的方法，其特征在于：根据所需的累 积应变和晶粒组织要求，增减弯曲辊系的数量。3.根据权利要求1所述的乳弯组合变形强化金属的方法，其特征在于：金属材料完成 反复塑性弯曲变形后，用另一对夹送辊送出，进入到乳制线的后续工序。4.根据权利要求1所述的乳弯组合变形强化金属的方法，其特征在于：所述弯曲辊系 中的弯曲辊大小通过： Dn个周期弯曲变形后，工件上表面的累积真应变公式：2)距离中性面X距离的累积真应变公式：式中：r为金属板材试样的弯曲曲率半径、h为金属板材试样的厚度，X=O~h/2,即：X=O试样中性面处，X=h/2为试样上下表面；计算来实现最佳的累积变形效果。5.根据权利要求1所述的乳弯组合变形强化金属的方法，其特征在于：通过改变弯曲 辊辊身的形状，实现金属板材、简单断面型材的反复塑性弯曲变形过程，强化金属材料。
【专利摘要】本发明涉及一种轧弯组合变形强化金属的方法，金属材料经过轧机轧制成一定的尺寸后，由一对夹送辊引入到一组可实现反复塑性弯曲变形的弯曲辊系进行反复塑性弯曲变形。实现金属材料在一组弯曲辊系中通过反复塑性弯曲变形，在其内部形成由中性层到表层了累积应变递增，晶粒组织细化递增的金属组织结构，从而实现在金属材料尺寸基本不变的情况下，增加金属内部应变量，提高金属材料的强韧性，特别是金属材料的表面强韧性的一种变形方法，即轧弯组合变形强化金属材料。
【IPC分类】C21D7/02
【公开号】CN105132653
【申请号】CN201510573455
【发明人】魏立群, 肖壮, 卢冬华
【申请人】上海应用技术学院
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月10日