专题A改变金属材料性能的主要途径.PPTVIP

二.影响再结晶粒大小的因素 1.变形度影响 2.退火温度的影响 1.变形度影响 当变形量很小时，由于晶格畸变很小，不足以引起再结晶，故加热时无再结晶现象，晶粒度仍保持原来的大小，当变形度达到某一临界值(2~10%)时，由于此时金属中只有部分晶粒变形，变形极不均匀，再结晶晶核少，且晶粒极易相互吞并长大，因而再结晶后晶粒粗大，这种变形度即为临界变形度， 当变形度大于临界变形度时，随变形量的增加，越来越多的晶粒发生了变形，变形愈趋均匀，晶格畸变大，再结晶的晶核多，再结晶后晶粒愈来愈细。 可见冷压加工应注意避免在临界变形度范围内加工，以免再结晶后产生粗晶粒。 1.变形度影响 图2-10 变形度对晶粒大小的影响 2.退火温度的影响 再结晶是在一个温度范围内进行的，若温度过低不能发生再结晶；若温度过高，则会发生晶粒长大，因此要获得细小的再结晶晶粒，必须在一个合适的温度范围内进行加热。 实验表明，每种金属都有一最低的再结晶温度，即：T再，它和熔点之间存在如下大致关系： T再=0.4T熔 T：热力学温度 2.退火温度的影响 再结晶退火温度必须在T再以上，生产上实际使用的再结晶温度通常是比T再高150~250℃，这样就既可保证完全再结晶，又不致使晶粒粗化。将这两个影响因素画在立体坐标中，得到图3-16的“再结晶全图”，便可以根据它来确定再结晶退火的工艺参数。 再结晶全图是指再结晶温度、变形度和晶粒度之间的关系。 三、热加工对金属组织和性能的影响 1.热加工相关概念 2.热加工对钢的组织和性能的影响 1.热加工相关概念 热加工：将金属加热到再结晶温度以上一定温度进行压力加工。 在热加工中将同时发生加工硬化和再结晶软化两个过程。 再结晶温度是热加工与冷加工的分界线，高于再结晶温度的压力加工是热加工， 低于再结晶温度的压力加工是冷加工。 2.热加工对钢的组织和性能影响 ? 有利影响： (1)通过热加工，可使铸态金属中的气孔焊合，从而使其致密度得以提高； (2)通过热加工，可使铸态金属中的枝晶和柱状晶破碎，从而使晶粒细化，机械性能提高； (3)通过热加工，可使铸态金属中的枝晶偏析和非金属夹杂分布发生改变，形成流线组织，如图2-11，可提高零件使用寿命。 图2-11 曲轴中的流线分布（a）锻造变形； （b）切削加工 2.热加工对钢的组织和性能影响 ? 不利影响： 加工的温度过高，晶粒粗大； 若温度过低，引起加工硬化、残余内应力等； 形成带状（不均匀）组织使力学性能变坏。详见教材P.57 第二章 金属的晶粒度对材料性能的影响 一、金属晶粒度与材料性能的关系 二、影响晶粒度的因素 三、细晶强化方法与应用 一、金属晶粒度与材料性能的关系 1、晶粒大小的控制 晶粒的大小称为晶粒度，通常用晶粒的平均面积或平均直径来表示。晶粒的大小取决于形核率和长大速率的相对大小，即N/G比值越大，晶粒越细小。可见，凡是能促进形核、抑制长大的因素，都能细化晶粒。在工业生产中通常采用如下几种方法： 晶粒愈细，晶界愈多，位错运动愈困难，强度与硬度愈高。见双晶粒试样拉伸变形示意图。 细小的晶粒使金属具有较好的塑性和韧性。 晶粒细化可提高金属强度、硬度而不降低塑性、韧性。 二、影响晶粒度的因素 1、过冷度—— 2、异质晶核—— 1、过冷度 ——形核率和长大速率都随过冷度的增大而增大。但两者的增加速率不同，形核率的增长率大于长大速率的增长率，图2-10 。在通常金属结晶时的过冷度范围内，过冷度越大，则N/G比值越大，因而晶粒越细小。增加过冷度的方法是提高液态金属的冷却速度。 例如，选用吸热和导热性较强的铸型材料（用金属型代替砂型）；采用水冷铸型；降低浇注温度等。但这些措施只对小型或薄壁的铸件有效。 2、异质晶核 ——是在浇注前往液态金属中加入某些难熔的固态粉末（变质剂），促进非均匀形核来细化晶粒。例如在铝和铝合金以及钢中加入钛、锆等。但是铝硅合金中加入钠盐不光是起形核作用，主要作用是阻止硅的长大来细化合金晶粒。 在液态金属中存在的异质微粒，符合前面所述的条件，即可作为晶核。 异质微粒含量适当时，可以获得细晶粒金属。 三、细晶强化方法与应用 1、细晶强化的主要方法 2、细晶强化的应用 1、细晶强化的主要方法 就方法而言： （1）提高过冷度——提高液态金属的冷却速度。 金属型铸造。 设计铸件的壁厚适当。 （2）进行变质处理—— 在液态合金中加入一定量的变质剂作为异质晶核以获得细晶粒铸件。 （3）振动——促进形核，破碎枝晶。 对正在结晶的金属进行机械振动、超声波振动或电磁振动，使晶核数目显著增加。 2、细晶强化的应用 主要应用于铸造生产领域。 细晶强化实例——灰铸铁的