金属的冷变形强化、回复和再结晶[精选].ppt

* * 二、金属的冷变形强化、回复和再结晶 (一) 金属的加工硬化（冷变形强化） 金属在低温下进行塑性变形时，随着变形程度的增加，金属的硬度和强度升高，而塑性、韧性下降，这种现象称为金属的冷变形强化或加工硬化。 冷变形强化是强化金属的重要途径之一，尤其是对一些不能用热处理强化的金属材料显得特别重要，如低碳钢、纯铜、防锈铝、镍铬不锈钢等，可通过冷轧、冷挤、冷拔、冷冲压等方法来提高金属强度、硬度。 机械制造基础 第十一章 (二) 回复与再结晶 (视频) 1．回复 当加热温度较低时，原子活动能力不大，只做短距离扩散，使 晶格扭曲减轻，残余应力显著下降，但组织和力学性能无明显变化。 这一过程称回复。 在生产中利用回复处理来保持金属有较高强度和硬度的同时， 还适当提高其韧性，降低内应力。如冷拔钢丝卷制成弹簧后，进行 一次250～300 ℃的低温退火。 2．再结晶 随着加热温度的升高，金属原子获得更多能量，原子扩散能力 加大，则开始以某些碎晶或杂质为核心，形核并长大成新的细小、 均匀的等轴晶粒。这个过程称再结晶。 机械制造基础 第十一章 金属经过再结晶后： 晶粒得到了细化；消除了金属由于塑性变形而产生的冷变形强化现象；使金属的强度、硬度下降；塑性、韧性升高；金属的性能基本恢复到塑性变形前的状态。 金属再结晶后，若继续加热将发生晶粒长大的现象，这是应该防止和避免的。 金属在再结晶温度以下进行的塑性变形称冷变形，如冷轧、冷挤、冷冲压等。金属在冷变形的过程中，不发生再结晶，只有冷变形强化的现象，所以冷变形后金属得到强化，并且获得的毛坯和零件尺寸精度、表面质量都很好。但冷变形的变形程度不宜过大，以免金属产生破裂。 机械制造基础 第十一章 金属在再结晶温度以上进行塑性变形称热变形，如热轧、热挤、锻造等。金属在热变形的过程中，既产生冷变形强化，又有再结晶发生，不过冷变形强化现象会随时再结晶消除，所以热变形后获得的毛坯和零件的力学性能 (特别是塑性和冲击韧度) 很好。 三、热加工流线和锻造比 (一) 热加工流线 (锻造流线) 1．形成 在热变形过程中，分布在金属铸锭晶界上的夹杂物难以发生再结晶，因此沿着金属变形方向被拉长或压扁，呈带状和链状被保留下来，这样就形成热加工流线(亦称纤维组织)。 机械制造基础 第十一章 2．合理分布 在制造和设计受冲击载荷的零件时，要充分考虑锻造流线的分布对金属性能的影响。 合理的热加工流线方向的分布是：零件工作时最大正应力与流线方向平行(图11-6a) ，最大切应力与流线方向垂直(图11-6b) ；热加工流线沿着零件轮廓分布不被切除则更为合理(图11-6c) 。 机械制造基础 第十一章 (二) 锻造比 锻造比是表示金属变形程度大小的参数。具体计算如下： y拔长 = S0／S（视频） y镦粗 = H0／H（视频） 式中 S0、S —— 拔长前、后金属坯料的横截面积； H0、H —— 镦粗前、后金属坯料的高度； 锻造比越大，热变形程度也越大，热加工流线也越明显，其金属组织、性能改善越明显。 但锻造比过大，金属的力学性能增加不明显，还会增加金属的各向异性，锻造比过小时性能又达不到要求。 机械制造基础 第十一章 四、金属的可锻性 定义：指锻造金属材料时获得合格制品的难易程度。 可锻性受金属的性质和外界加工条件的影响。 (—) 金属性质 1．化学成分 金属的化学成分不同，其可锻性也不同。钢中的合金元素越高，其可锻性越差。 2．组织状态 金属的组织状态不同，其可锻性也不同。单一固溶体比金属化合物的塑性高，变形抗力小，可锻性好；同样单一固溶体组织，晶格类型不同可锻性也不同。