本书是根据高等院校材料科学与工程专业规划教材大纲，针对“材料成形与控制工程”专业本科课程教学、毕业设计及“材料加工工程”专业研究生和相关科研设计人员需要编写的一本全面介绍金属材料轧制、锻造、板料成形、挤压及拉拔成形原理与控制方法的参考书。

前言 
绪论1 
第1章　轧制原理与控制5 
　1.1　轧制过程的基本概念5 
　　1.1.1　轧制变形区的几何参数5 
　　1.1.2　咬入条件和轧制过程的建立8 
　1.2　轧制过程中金属的变形11 
　　1.2.1　轧制时金属变形的基本概念及变形系数11 
　　1.2.2　轧制时金属的宽展13 
　　1.2.3　轧制过程中的不均匀变形20 
　1.3　轧制过程中的前滑和后滑22 
　　1.3.1　平辊轧制前滑、后滑的计算22 
　　1.3.2　平辊轧制时中性角的确定25 
　　1.3.3　影响前滑的主要因素27 
　1.4　轧制过程中的摩擦29 
　　1.4.1　摩擦的基本概念29 
　　1.4.2　金属塑性成形时摩擦的特点30 
　　1.4.3　接触摩擦理论30 
　　1.4.4　确定轧制时摩擦系数的方法32 
　1.5　金属的变形抗力36 
　　1.5.1　变形抗力的基本概念36 
　　1.5.2　影响变形抗力的因素39 
　　1.5.3　冷变形抗力43 
　　1.5.4　热变形抗力45 
　1.6　轧制压力、轧制力矩及功率48 
　　1.6.1　轧制单位压力的理论及实验48 
　　1.6.2　轧制力计算55 
　　1.6.3　轧制力矩及功率65 
　1.7　连续轧制理论73 
　　1.7.1　连续轧制基本规律73 
　　1.7.2　连续轧制中的前滑75 
　　1.7.3　连续轧制的静态特性76 
　　1.7.4　连续轧制的动态特性78 
　1.8　板带轧制原理与控制82 
　　1.8.1　厚度控制AGC82 
　　1.8.2　宽度控制AWC85 
　　1.8.3　板形控制AFC89 
　　1.8.4　智能控制技术在轧制中的应用92 
　1.9　热轧板带工艺控制新技术97 
　　1.9.1　薄板坯连铸连轧97 
　　1.9.2　热轧板带无头轧制、半无头轧制99 
　复习思考题102 
　参考文献104 
第2章　锻造原理与控制105 
　2.1　镦粗成形原理105 
　　2.1.1　平砧镦粗105 
　　2.1.2　垫环镦粗108 
　　2.1.3　局部镦粗109 
　　2.1.4　镦粗工序中常见的质量问题及解决措施109 
　2.2　拔长成形原理111 
　　2.2.1　实心件拔长变形特点111 
　　2.2.2　空心件拔长特点113 
　　2.2.3　拔长工序中常见的质量问题及解决措施114 
　2.3　冲孔成形原理119 
　　2.3.1　开式冲孔119 
　　2.3.2　闭式冲孔(反挤)120 
　　2.3.3　冲孔工序中常见的质量问题及解决措施120 
　2.4　扩孔成形原理122 
　　2.4.1　冲子扩孔122 
　　2.4.2　马杠扩孔122 
　　2.4.3　辗压扩孔(辗扩)122 
　　2.4.4　扩孔工序中常见的质量问题及解决措施123 
　2.5　模锻成形原理124 
　　2.5.1　开式模锻124 
　　2.5.2　闭式模锻127 
　　2.5.3　模锻过程常见的质量问题及措施128 
　2.6　回转成形原理130 
　　2.6.1　摆动辗压130 
　　2.6.2　旋转锻造132 
　　2.6.3　辊锻133 
　2.7　特种合金及其锻造135 
　　2.7.1　特种合金的锻造特点及其对策135 
　　2.7.2　特种工艺方法及其对锻件质量的影响136 
　2.8　锻造成形的数字化与智能化控制及应用137 
　　2.8.1　数字化制造技术137 
　　2.8.2　智能化的材料制备与成形加工技术138 
　复习思考题138 
　参考文献139 
第3章　板料成形原理与控制140 
　3.1　板料成形的基本变形方式140 
　　3.1.1　板料成形过程中金属的流动特点140 
　　3.1.2　板料成形中的应力应变分析144 
　　3.1.3　板料成形的基本变形方式148 
　3.2　板料成形性的基本概念150 
　　3.2.1　厚向异性系数r值151 
　　3.2.2　平面各向异性与压延凸耳156 
　　3.2.3　应变硬化指数n值158 
　3.3　金属板料成形性能的表征和成形极限图162 
　　3.3.1　鉴定板料成形性能的基本试验163 
　　3.3.2　鉴定板料成形性能的模拟试验164 
　　3.3.3　板料成形极限图167 
　　3.3.4　板料成形的数字化与智能化控制及应用170 
　3.4　金属板料成形的计算机模拟174 
　　3.4.1　杯突试验计算机模拟174 
　　3.4.2　扩孔试验计算机模拟177 
　　3.4.3　小结181 
　3.5　影响板料成形性能的主要因素181 
　　3.5.1　材料特性对成形性能的影响181 
　　3.5.2　加工条件对成形性能的影响185 
　3.6　金属板料成形缺陷及控制190 
　　3.6.1　弯曲成形缺陷及控制191 
　　3.6.2　拉深成形缺陷及控制191 
　复习思考题195 
　参考文献195 
第4章　挤压成形原理与控制196 
　4.1　概述196 
　4.2　挤压的基本方法196 
　4.3　挤压时金属的流动197 
　　4.3.1　研究金属流动的方法197 
　　4.3.2　挤压时材料的变形特点197 
　　4.3.3　影响金属流动的因素203 
　4.4　连续挤压原理及特点207 
　　4.4.1　概述207 
　　4.4.2　Conform连续挤压法207 
　　4.4.3　连续铸挤211 
　4.5　挤压制品的组织性能及质量控制214 
　　4.5.1　挤压制品的组织214 
　　4.5.2　挤压制品的力学性能216 
　　4.5.3　挤压制品的质量控制217 
　4.6　影响挤压力的因素219 
　复习思考题220 
　参考文献221 
第5章　拉拔成形原理与控制222 
　5.1　概述222 
　5.2　线棒材拉拔原理222 
　　5.2.1　建立拉拔过程的条件222 
　　5.2.2　拉拔时变形区内金属流动规律和应力分布特点223 
　5.3　管材拉拔的基本原理226 
　　5.3.1　无芯棒拔管过程229 
　　5.3.2　短芯棒拔管过程234 
　　5.3.3　长芯棒拔制过程236 
　　5.3.4　游动芯棒拔管过程237 

　　《固态成形原理与控制》： 
　　对纯铝、软铝合金以及镁合金（MB15），在挤压过程中其外层晶粒承受较内部更加剧烈的附加剪切变形，且沿制品纵向上尾部较头部的要剧烈得多。对于承受外摩擦强烈和承受外摩擦时间长的部位的金属附加剪切变形都比较大，其晶粒破碎和晶格歪扭的程度也比较剧烈。因此，该部位金属处于热力学不稳定状态，即界面能高，从而降低了该部位的再结晶温度。有的研究者指出，制品周边层的完全再结晶温度比中心部分的要低35℃左右，使晶粒形核长大的驱动力提高。纯铝和软铝合金挤压温度较高，挤压速度较快，出口温度也较高，在二次再结晶时，周边层优先产生晶粒的吞并长大而出现粗晶环。挤压温度越高，粗晶环越厚。 
　　由于热挤压时的挤压比大、挤压温度高，塑性变形的多边化结果使组织稳定。在强大应力作用下，部分第二相，如MnAl6、CrAl7等以弥散质点状态析出并聚集在晶界上。弥散质点的析出使晶粒形核率和长大速率都下降；再结晶温度提高，也阻碍了晶粒的长大与聚集，于是得到了部分金属化合物析出并聚集在晶界上的不完全析出组织。淬火加热时，由于温度高，析出的第二相质点又重新溶解，使阻碍晶粒长大的作用消失，于是，制品表面层细小晶粒区的晶核有了长大聚集的条件，形成粗大晶粒。 
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本书是根据高等院校材料科学与工程专业规划教材大纲，以2008年版《固态成形工艺原理与控制》为基础，重点针对“材料成形与控制工程”本科专业教学及相关研究的需要编写的。全书共5章，主要内容包括: 轧制原理与控制、锻造原理与控制、板材成形原理与控制、挤压成形原理与控制、拉拔成形原理与控制。 
本书由康永林、韩静涛等编著，绪论由韩静涛编写，第1章1. 1~1.7、1.9节由康永林编写，1.8节由孙建林编写，第2章由刘靖编写，第3章由王开坤编写，第4章及第5章由韩静涛编写。 
本书可供材料成形与控制工程、金属材料工程和材料科学与工程专业的本科生使用，也可供有关专业的研究生和生产、科研与设计相关部门的科技人员参考。 
本书在编写结构、内容取舍和编排等方面尚存在许多不如意的地方，加之编者水平有限、时间仓促，可能存在许多不当之处，恳请读者给予批评指正。 
编　者