工程材料 第四章 材料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 一、冷塑性变形对金属组织和性能的影响 （二）对金属性能的影响 （二）对金属性能的影响 二、冷塑性变形金属在加热时组织和性能的变化 (一) 回复 概念：再结晶温度以上的加工过程。 现象：同时存在硬化与软化，动态回复与动态再结晶。 特点：反复形核，有限长大，晶粒较细。 包含亚晶粒，位错密度较高,强度硬度高。 温度： T再T热加工T固－100～200℃。 §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 喷丸强化 （1）敲击→小压痕/凹陷→金属表层拉伸表层下压缩的晶粒试图将表层恢复到原来形状，从而产生一个高度压缩力作用下的半球，无数凹陷重叠形成均匀的残余压应力层。 （2）小钢丸、不锈钢丸、搪瓷珠或玻璃珠，最常用铸钢丸。 （3）抗金属疲劳 §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 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 一、冷塑性变形对金属组织和性能的影响 风电设备表面处理方案： （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演示 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 金属拉伸时，除Pb、Sn，都会产生加工硬化，需要去应力退火，尽量低温退火，也可高温退火。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，一般在两次拉伸后需中间退火。 §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伸工序次数为： 低碳钢 3～4次 Al 4～5次 黄Cu 2～4次 Mg合金、Ti合金 1次 §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 TR ≈ (0.4 ~ 0.5) Tm 最低再结晶温度： (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 金属材料的最低再结晶温度（保温1h） §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