机械工程材料及成型工艺第三章课件.ppt

三、塑性变形对金属组织和性能的影响 加工硬化的实际意义 有效的强化机制； 均匀塑性变形和压力加工的保证； 零件安全的保证。 4）形成亚结构； 金属经大的塑性变形时, 由于位错的密度增大和发生交互作用, 大量位错堆积在局部地区, 并相互缠结, 形成不均匀的分布, 使晶粒分化成许多位向略有不同的小晶块, 而在晶粒内产生亚晶粒。 2. 再结晶温度? ??? 变形后的金属发生再结晶的温度是一个温度范围，并非某一恒定温度。一般所说的再结晶温度指的是最低再结晶温度(T再), 通常用经大变形量(70%以上)的冷塑性变形的金属,经一小时加热后能完全再结晶的最低温度来表示。最低再结晶温度与该金属的熔点有如下关系：? T再=(0.35～0.4)T熔点? 式中的温度单位为绝对温度(K)。 思考题 为什么铸件的加工余量过大会使加工后的铸件强度降低？ 某车间用冷拉钢丝绳吊装工件随炉加热到700℃，保温1h后起吊出炉，钢丝绳突然断裂，试分析其原因。 一曲线尺（纯锡材料）经反复弯曲发现其逐渐变硬，在房间内放置一段时间后，其性能恢复如初，试分析其原因。 回复 变形后的金属在较低温度进行加热，会发生回复过程。产生回复的温度T回复为 ： T回复=(0.25～0.3)T熔点 式中：T熔点表示该金属的熔点, 单位为绝对温度(K)。 由于加热温度不高, 原子扩散能力不很大, 只是晶粒内部位错、空位、间隙原子等缺陷通过移动、复合消失而大大减少，而晶粒仍保持变形后的形态， 变形金属的显微组织不发生明显的变化。此时材料的强度和硬度只略有降低，塑性有增高，但残余应力则大大降低。工业上常利用回复过程对变形金属进行去应力退火，以降低残余内应力， 保留加工硬化效果。? 再结晶 1.再结晶过程及其对金属组织、性能的影响 ? 变形后的金属在较高温度加热时，由于原子扩散能力增大，被拉长（或压扁）、破碎的晶粒通过重新生核、长大变成新的均匀、细小的等轴晶。这个过程称为再结晶。 变形金属进行再结晶后，金属的强度和硬度明显降低，而塑性和韧性大大提高，加工硬化现象被消除，此时内应力全部消失，物理、化学性能基本上恢复到变形以前的水平。再结晶生成的新的晶粒的晶格类型与变形前、变形后的晶格类型均一样。? 晶粒长大 变形80% 工业纯铁　再结晶退火 显微照片 100× 变形80% 600℃退火8小时 变形80% 400℃退火8小时 再结晶后的晶粒度 影响因素：1）加热温度 T、保温时间t ↑ → 晶粒直径 D↑； 2）预变形度的影响。 2～10％ 　金属材料塑性变形的加工：热加工和冷加工 1．冷、热加工的划分的标准：再结晶温度来划分。 2．金属热加工时组织和性能的变化。 形成流线 锻造曲轴 切削加工曲轴 细化晶粒； 焊合气孔、疏松，消除成分不均匀； 热加工时金属塑性好； 热加工时金属表面有氧化、对某些金属不易 加工、对薄壁或细的轧件不易保温、加工后 的强度和硬度不及冷变形加工。 * * 第三章 金属的结晶与塑性变形 教学目的和要求 1.掌握过冷度的概念以及过冷度和冷却速度的关系；掌握结晶的规律和形核的方式；了解金属晶核长大方式；掌握晶粒细化的方法 2.掌握同素异构转变的概念以及铁的同素异构转变 3.掌握单晶体的塑性变形方式及其特点，了解多晶体和合金的塑性变形；掌握塑性变形对金属组织和性能的影响 4.掌握变形金属在加热时组织和性能的变化；了解热加工对金属组织和性能的影响 教学内容提纲 1.金属的结晶 2.金属的塑性变形 3.金属的热加工 一、金属的结晶 1 金属结晶的温度 a-理论结晶温度曲线 b-实际结晶温度曲线 金属结晶的冷却曲线示意图 2.过冷度 过冷度： ΔT ＝T0－T1。 影响因素：冷却速度、金属性质和纯度有关。 冷却速度越大，则过冷度越大，实际金属结晶温度越低。反之，若冷却速度无限小(即散热无限慢)时，则实际结晶温度与平衡结晶温度趋于一致。然而，实践证明晶体总是在过冷情况下结晶，过冷是金属结晶的必要条件。 3.金属结晶的规律 纯金属的结晶过程：晶核形成和长大。 纯金属结晶过程示意图 纯金属结晶过程示意图 4. 金属晶核形成的方式 自发形核: 以过冷液体中的相起伏（液体中有规 则排列的原子集团）为基础的形核； 非自发形核：依附于过冷液体中的某些杂质质点 表面而形核。 5 金属晶粒的细化方法 金属内部晶粒越细小，则晶界越多且晶格畸变越 大。从而使金属强