金属材料与热处理课件课件.ppt

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金属材料与热处理课件课件

第一章 金属的晶体结构与结晶 金属 ── 金属键结合。 具有正的电阻温度系数、导电性和导热性、延展性和金属光泽。 固体: 晶体和非晶体。 绝大多数金属与合金都是晶体。 晶体:原子在空间呈有规则的周期性重复排列。 五、晶体的 同素异构转变(多晶型性转变) 金属由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的现象称之为同素异构转变。(温度、压力) 如 Fe晶体,室温~912℃,体心立方,α- Fe, 912 ℃~1394 ℃,面心立方,γ-Fe, 1394 ℃ ~熔点1538 ℃ ,体心立方,δ-Fe。 Fe, Mn, Ti , Co 等少数金属具有同素异构转变。性能随之变化。 § 2 晶体缺陷 原子的不规则排列产生晶体缺陷。晶体缺陷在材料组织控制(如扩散、相变)和性能控制(如材料强化)中具有重要作用。 点缺陷:在三维空间各方向上尺寸都很小的缺陷。如空位、间隙原子、异类原子等。 线缺陷:在两个方向上尺寸很小,而另一个方向上尺寸较大的缺陷。主要是位错。 面缺陷:在一个方向上尺寸很小,在另外两个方向上尺寸较大的缺陷。如晶界、相界、表面等。 §1 金属的塑性变形 一 金属变形的方式及研究方法 1 方式:弹性变形 塑性变形 断 裂 动画3 常见的各种外载荷 动画3 常见的各种外载荷 低碳钢应力应变曲线 --典型性 二 单晶体的塑性变形 从单晶体到多晶体的塑性变形 塑性变形方式:滑移;孪生 2)单晶体塑性变形 3)孪生 2 滑移特点 ⑴ 发生在最密排晶面, 滑移方向为最密排晶向; τk 的影响因素: 取决于金属本性,与外力无关,取向无关; σs的影响因素: ① 与τk有关; ② 与取向有关。 ⑶ 滑移两部分相对移动的距离是原子间距的整数倍,滑移后滑移面两边的晶体位向仍保持一致;(本质:位错的运动) 位错运动 3 滑移系及滑移系数的实际意义 (1)各晶体结构的滑移系 体心立方 (b.c.c) 面心立方 (f.c.c) (2)滑移系数目的实际意义—判断塑性变形能力 滑移系数目愈多,塑性愈好; 滑移系数相同时,滑移方向多者塑性较好。 塑性变形的能力:f.c.cb.c.ch.c.p (二)孪生 晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶面(孪生面)产生一定角度的切变。 三 多晶体的塑性变形 多晶体塑性变形特点 ⑴ 单个晶粒与单晶体一致; ⑵ 各晶粒的变形具不同时性: 分批、逐次。原因:取向不同。 ⑶ 变形具不均匀性: 晶粒内部与边界;晶粒之间 ⑷ 多晶体变形抗(阻)力 单晶体 ① 晶界阻碍位错运动; ② 位向差→晶粒之间须协调 └ 意义: 晶界强化 §2 塑性变形对金属组织和性能的影响 一 塑性变形对组织结构影响 1 晶粒变形:等轴状→拉长 纤维组织、带状组织 └ 性能各向异性 3 产生形变织构 定义:金属塑性变形到很大程度(70%)时,晶粒发生转动,各晶粒的位向趋于一致,这种有序化的结构。 二 塑性变形对金属性能的影响 1 加工硬化 定义: 随变形度增大,金属的强硬度显著增高而塑韧性明显下降的现象~。 原因:位错增殖理论 。 意义: 1.强化手段—形变强化; 2.有利于塑性变形均匀进行。 3. 有利于金属构件的工作安全性 不利:再变形难; └ 解决办法:冷加工之间的再结晶退火 2 产生残余应力 ⑴ 第一类内应力——宏观内应力 工件不同部位 ⑵ 第二类内应力——微观内应力 晶粒之间或内部不同区域 ⑶ 第三类内应力——点阵畸变(位错、空位) 。 §3 金属及合金的回复与再结晶 一 形变金属与合金在加热过程中的变化 1. 组织转变的原因: T Ac1 :相变驱动力(体积自由能) T Ac1 :形变储存能(晶格畸变能80~90%) 形变后的不稳定组织 2 组织与性能的变化 根据组织变化不同,分为三个阶段: 回复

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