金属冶炼过程中的形变与微观结构演变.pptxVIP

金属冶炼过程中的形变与微观结构演变

金属冶炼过程简介

金属冶炼过程中的形变

金属冶炼过程中的微观结构演变

金属冶炼过程中的形变与微观结构演变的相互影响

金属冶炼过程简介

金属的熔化

01

金属在高温下由固态变为液态，这是冶炼过程中的基本步骤。熔化过程涉及到金属的原子或分子的运动速度增加，导致固态金属的晶格结构被破坏。

合金的形成

02

在熔化过程中，通过添加其他元素或合金剂，可以改变金属的物理和化学性质，如硬度、耐腐蚀性和热膨胀系数等。合金的形成是通过对不同元素的原子进行重新排列来完成的。

金属的凝固

03

金属在冷却过程中从液态变为固态，其原子或分子的排列方式发生变化。凝固过程中，金属的微观结构逐渐形成并固定下来，决定了金属的各种性能。

通过高温熔炼将矿石中的金属提取出来。火法冶炼包括采矿、选矿、熔炼、精炼等步骤。这种方法适用于大规模生产，但能耗高，对环境有较大影响。

火法冶炼

通过化学反应将矿石中的金属提取出来。湿法冶炼通常在溶液中进行，包括溶解、还原、沉淀等步骤。这种方法对环境较为友好，但生产成本较高。

湿法冶炼

利用电解原理将矿石中的金属提取出来。电化学方法适用于从低品位矿石中提取金属，具有能耗低、污染小等优点。

电化学方法

形变对微观结构的影响

在金属冶炼过程中，由于温度和应力的变化，金属会发生形变。形变会导致金属的晶格结构发生变化，影响其物理和化学性质。例如，形变可以使金属的强度和硬度增加，但也可能导致其韧性降低。

微观结构对形变的影响

金属的微观结构决定了其在受到外力作用时的行为。例如，多晶体金属的晶粒大小和取向会影响其力学性能和加工性能。在金属冶炼过程中，通过控制温度、成分和冷却速度等参数，可以调整微观结构，从而改变金属的性能。

金属冶炼过程中的形变

定义

塑性形变是金属在受到外力作用时发生的不可逆的形变过程，导致金属的形状和尺寸发生改变。

影响因素

塑性形变受到外力大小、温度、金属的种类和纯度等因素的影响。

形变机制

金属的塑性形变主要通过滑移和孪生两种机制进行。滑移是晶体的一部分相对于另一部分沿着一定的晶面和晶向移动；孪生则是晶体的一部分相对于另一部分发生对称性转动。

定义

热形变是指金属在高温下发生的形变过程，由于温度的变化导致金属的晶格结构和原子间距发生变化，从而引起宏观尺度上的形变。

影响因素

热形变受到温度、应力和金属的种类等因素的影响。

形变机制

热形变通常与金属的热膨胀和热收缩相关，这种变化是不可逆的，并且会导致金属的尺寸和形状发生变化。在高温下，金属的晶格结构和原子间距发生变化，导致金属的热膨胀或热收缩。这种变化是不可逆的，并且会影响金属的尺寸和形状。

金属冶炼过程中的微观结构演变

晶体结构变化

金属冶炼过程中，由于温度、压力等条件的变化，晶体结构会发生改变。例如，钢铁冶炼过程中，铁的晶体结构会从体心立方结构转变为面心立方结构。

相变

金属在熔化、凝固、冷却过程中会发生相变，即固态金属中的晶体结构发生改变。例如，铜在熔化后冷却过程中会从面心立方结构转变为体心立方结构。

金属冶炼过程中的形变与微观结构演变的相互影响

在金属冶炼过程中，塑性形变会导致原子在晶格中的排列发生畸变，从而影响材料的物理和机械性能。

塑性形变导致晶格畸变

在形变过程中，金属内部的原子排列会产生位错。这些位错可以阻碍位错的运动，从而影响材料的强度和韧性。

位错的形成与增殖

塑性形变会导致微观结构不均匀性增加，这可能会引发应力集中，降低材料的疲劳寿命。

微观结构不均匀性增加

在高温下，金属在形变过程中会发生动态回复和再结晶，这些过程会影响材料的微观结构和机械性能。

动态回复与再结晶

相变对形变的影响

金属在冶炼过程中会发生相变，新相的形成可能会影响材料的形变行为。例如，马氏体相变会引入显著的体积变化，影响材料的可加工性。

晶粒尺寸是影响金属形变行为的重要因素。细晶粒金属具有更好的强度和韧性，因为晶界可以阻碍位错的运动。

金属的织构，即晶体取向的相对分布，会影响其形变行为。具有特定织构的金属在受力时会表现出各向异性。

金属中的第二相（如碳化物、氮化物或氧化物）可以影响其形变行为。这些第二相可以作为位错运动的障碍，提高材料的强度。

晶粒尺寸与形变行为的关系

织构对形变行为的影响

第二相与形变行为的关系

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