机械工程材料 教学课件 ppt 作者 罗中平 主编第02章 金属的晶体结构与结晶.ppt

* * 1.晶核的形成 在一定的过冷度下,当F体≥F表时,晶核就形成。 晶核形成的形式: *自发形核 △T = 200℃ *非自发形核 △T = 20℃ 2.晶核的长大方式—树枝状 2.晶核的长大方式—树枝状 金属的树枝晶 金属的树枝晶 金属的树枝晶 冰的树枝晶 3.影响晶核的形核率和晶体长大率的因素 过冷度的影响 未熔杂质的影响 1)过冷度的影响 三）细化晶粒的途径 1）提高冷却速度 V冷 △T N 晶粒细小 2）变质处理 3）机械振动、超声波振动、电磁搅拌等。 对于大体积的液态金属在浇注前人工加入少量的变质剂。 二、 金属的同素异晶转变 纯铁的同素异晶转变反应式: 1394 °C 912 °C bcc fcc bcc δ - Fe γ - Fe α - Fe 纯铁的冷却曲线 1394℃ 1534℃ 1000 600 800 1200 温度 时间 1600 1500 500 700 900 1100 1300 1400 912℃ δ - Fe α-Fe γ - Fe 第三节 金属的塑性变形与再结晶 金属压力加工是利用外力，使金属坯料产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的加工方法。 压力加工方法分类 1、轧制 轧制是借助于摩擦力和压力使金属坯料通过两个旋转的轧辊间的空隙而变形的压力加工方法。 轧制主要用于生产各种规格的钢板、型钢和钢管等钢材。 2、挤压： 挤压是利用压力，将金属坯料从挤压模的模孔中挤出而成形的压力加工方法。①正挤压；②反挤压；③复合挤压。 第三节 金属的塑性变形与再结晶 3、拉拔 拉拔是利用拉力，将金属坯料拉过拉拔模的模孔而成形的压力加工方法。常需经多次拉拔，依次通过形状和尺寸逐渐变化的模孔，才能得到所需截面的产品。 第三节 金属的塑性变形与再结晶 4、自由锻 自由锻是利用冲击力或压力，使放在上下砧之间的金属坯料变形，从而得到所需锻件的压力加工方法。 5、模锻 模锻是利用冲击力或压力，使放在锻模模膛内的金属坯料变形，最后充满模膛而成形的压力加工方法。 6、板料冲压 板料冲压是利用压力，使放在冲模间的金属板料产生分离或变形的压力加工方法。 第三节 金属的塑性变形与再结晶 一、金属塑性变形的实质 单晶体塑性变形的主要方式是滑移。 滑移是在切应力作用下，晶体的一部分原子相对另一部分原子，沿着一定的晶面（滑移面）和一定的方向（滑移方向）产生的移动。 第三节 金属的塑性变形与再结晶 实际晶体的滑移不象理想晶体那样，而是通过位错运动实现的。 多晶体的塑性变形 1、每个晶粒变形不均匀 2、晶粒间也产生滑动和转动。 3、变形抗力大 第三节 金属的塑性变形与再结晶 二、 塑性变形对金属组织结构的影响 1、加工硬化 金属在室温下进行塑性变形时，随着变形程度的增加，强度和硬度不断提高，塑性和冲击韧性不断降低，这种现象称为加工硬化。 加工硬化的金属内部组织变化特点。 1）各晶粒沿变形最大的方向伸长， 2）位错密度增加，晶格严重扭曲，产生内应力； 3）滑移面和晶粒间产生碎晶。 第三节 金属的塑性变形与再结晶 2、回复和再结晶 1）回复 T回复=（0.25～0.3）T熔点（K） 式中T回复为金属回复的绝对温度； T熔点为金属熔化的绝对温度。 回复使晶格扭曲被消除，内应力明显降低，但力学性能变化不大，部分地消除了加工硬化。 2）再结晶 再结晶 以某些碎晶或杂质为晶核，成长为新的等轴细晶粒的过程称为再结晶。 再结晶消除了全部加工硬化，使金属的强度和硬度明显下降，塑性和韧性显著提高。 一般纯金属的再结晶温度为： T再结晶≈0.4T熔点（K） 消除金属加工硬化的热处理方法叫再结晶退火。 再结晶的特点 1、只有产生加工硬化的金属才能产生再结晶。 2、不同于同素异构转变，不发生晶体结构变化。 3、可以细化晶粒。但过份地延长加热时间，则晶粒还会不断长大，使金属力学性能下降。 2、回复和再结晶 3、冷变形、热变形和温变形 1．冷变形 金属在回复温度以下的变形称为冷变形，具有加工硬化组织。冷变形特点 冷变形可以使工件获得较高的精度和表面质量。冷变形也是强化金属的一种重要手段。但变形抗力大。 2．热变形 金属在再结晶温度以上的变形称为热变形，具有再结晶组织。 热变形特点 金属在热变形过程中，也产生加工硬化，但随时被再结晶所消除。热变形时，金属的变形抗力小，塑性好。工件的表面质量低于冷变形。 3．温变形 金属在回复温度和再结晶温度之间的变形，称为温变形。兼有冷变形、热变形的综合特点。 4、金属锻件的特