Ch材料的变形断裂与强化机制.ppt

§4.1 材料的塑性变形 §4.1 材料的塑性变形 §4.1 材料的塑性变形 §4.2 金属的冷塑性变形 一、冷塑性变形对金属组织和性能的影响 二、冷塑性变形金属在加热时组织和性能的变化 （一）回复 §4.3 金属的热塑性变形 §4.3 金属的热塑性变形 §4.3 金属的热塑性变形 §4.3 金属的热塑性变形 §4.3 金属的热塑性变形 §4.4 金属强化理论简介 §4.2 金属的冷塑性变形 一、冷塑性变形对金属组织和性能的影响 风电机组表面处理方案： （1）风机叶片 喷丸强化 （2）风电齿轮箱 低Ra超精研磨 （3）风机轮毂 抛丸处理 （4）风机塔架 抛丸/喷砂除锈等＋涂防腐涂层 §4.2 金属的冷塑性变形 一、冷塑性变形对金属组织和性能的影响 2. 对金属的物理、化学性能的影响 经冷塑性变形后，金属的磁导率、电导率、电阻温度 系数等下降； 磁矫顽力增加； 提高化学活性，耐蚀性下降。 §4.2 金属的冷塑性变形 一、冷塑性变形对金属组织和性能的影响 §4.2 金属的冷塑性变形 畸变增加； 冷塑性变形 加热 晶粒长大 稳定 温度升高 回复 再结晶 回复与再结晶flash 金属 内能升高； 热力学上不稳定 点缺陷减少，位错重新排列，晶格畸变减弱。 显微组织尚无变化，电阻率和残余内应力显著下降，耐蚀性得到改善。 加工硬化状态基本保留。 -- 相当于去应力退火 二、冷塑性变形金属在加热时组织和性能的变化 §4.2 金属的冷塑性变形 季裂 加工过程（铸、锻、焊、切削）产生的内应力 如何消除加工过程中产生的内应力？ 二、冷塑性变形金属在加热时组织和性能的变化 §4.2 金属的冷塑性变形 金属拉深时，除Pb、Sn，都会产生加工硬化，需要去应力退火，尽量低温退火。退火后工件表面有氧化皮、污物，必须酸洗。酸洗前用苏打水去油，酸洗后冷水冲洗，再用热水洗涤，以免酸液残留。 对于普通硬化金属，如08、10、15、黄Cu、退火Al等，一般可免于中间退火。 对于高硬化金属，如不锈钢、耐热钢，一般在两次拉深后需中间退火。 §4.2 金属的冷塑性变形 一、冷塑性变形对金属组织和性能的影响 各种材料不需中间退火就能完成的拉深工序次数为： （1）低碳钢 ： 3～4次 （2）Al ： 4～5次 （3）黄Cu： 2～4次 （4）Mg合金、Ti合金：1次 最低再结晶温度： TR ≈ (0.4 ~ 0.5) Tm （二） 再结晶 再结晶后，加工硬化消失，内应力基本消除（“恢复”）。 此时新晶粒位向不同于塑性变形前，但晶格类型相同。 §4.2 金属的冷塑性变形 二、冷塑性变形金属在加热时组织和性能的变化 450 200 460 1020 0 1210 15 TR /℃ 150 375 200 450 0 150 620 TR /℃ Pt Ag 20钢 Ta Sn W Zn Al 黄铜 Au Fe Pb Mg Ni 材料 材料 §4.2 金属的冷塑性变形 二、冷塑性变形金属在加热时组织和性能的变化 问：碳素弹簧钢的再结晶退火温度为何空缺？ 铜棒　? 24 mm 如何消除拉拔过程中的硬化现象？ 电缆线? 0.15 mm §4.2 金属的冷塑性变形 二、冷塑性变形金属在加热时组织和性能的变化 §4.2 金属的冷塑性变形 一、冷塑性变形对金属组织和性能的影响 再结晶退火（1）消除加工硬化，将金属件加热保温缓冷至室温，保温温度高于再结晶温度（ TR ） 100~200K ； （2）对于没有同素异构转变的金属（如铜、铝） ，冷变形+再结晶退火是细化晶粒的重要手段。 例：某厂用冷拔钢丝绳直接吊运加热至1100 ℃的破碎机颚板，吊至中途钢绳突然断裂。这条钢绳是新的，事前经过检查，并无疵病。试分析钢绳断裂的原因。 分析：考虑两点： （1）冷拔钢丝绳使用前处于加工硬化状态。 （2）直接吊运加热至1100 ℃的破碎机颚板使钢丝绳被加热，必然发生回复、再结晶过程，那么强度、硬度大大下降，而破碎机颚板重而大，所以致使钢丝绳发生过量塑性变形而断裂。 3%变形后经550℃ 退火 6%变形后经550℃ 退火 9%变形后经550℃ 退火 12%变形后经550℃退火 15%变形后经550℃退火 冷加工变形度对再结晶后晶粒大小的影响（纯铝片试样） §4.2 金属的冷塑性变形 一