機(jī)械工程材料第三章ppt課件

1、 金屬塑性變形的本質(zhì)是原子相對(duì)挪動(dòng)到達(dá)新的穩(wěn)定位置。金屬塑性變形的本質(zhì)是原子相對(duì)挪動(dòng)到達(dá)新的穩(wěn)定位置。其挪動(dòng)間隔往往超越了晶格中的原子間距，使原子失去其挪動(dòng)間隔往往超越了晶格中的原子間距，使原子失去恢復(fù)到原始形狀的才干。因此，產(chǎn)生永久變形。恢復(fù)到原始形狀的才干。因此，產(chǎn)生永久變形。 2資料利用率資料利用率高。高。3塑性成形的優(yōu)缺陷1機(jī)械性能高。加工后組織性能得到改善和提高 4可到達(dá)一定的精度和可到達(dá)一定的精度和外表粗糙度常規(guī)加工，精車(chē)外表粗糙度常規(guī)加工，精車(chē)可達(dá)可達(dá)67級(jí)精度，塑性加工可級(jí)精度，塑性加工可達(dá)達(dá)78級(jí)，精鍛齒輪可達(dá)級(jí)，精鍛齒輪可達(dá)7級(jí)，級(jí)，車(chē)削達(dá)車(chē)削達(dá)6級(jí)，也具有一定的外表級(jí)，也

2、具有一定的外表粗糙度。粗糙度。 3消費(fèi)率高高速?zèng)_床消費(fèi)率高高速?zèng)_床500600/min，螺栓、螺母消費(fèi)。，螺栓、螺母消費(fèi)。 5消費(fèi)預(yù)備時(shí)間長(zhǎng)，模消費(fèi)預(yù)備時(shí)間長(zhǎng)，模具設(shè)備投資大，適宜大批量消具設(shè)備投資大，適宜大批量消費(fèi)。費(fèi)。 6有一定的局限性。有一定的局限性。 一滑移一滑移 晶體的一部分沿一定的晶面和晶向晶體的一部分沿一定的晶面和晶向相對(duì)于另一部分產(chǎn)生相對(duì)挪動(dòng)或切相對(duì)于另一部分產(chǎn)生相對(duì)挪動(dòng)或切變。這一晶面和晶向叫滑移面和滑變。這一晶面和晶向叫滑移面和滑移方向?；葡狄品较??；葡祃1.塑性變形的根本方式塑性變形的根本方式l主要經(jīng)過(guò)滑移和孿生進(jìn)展主要經(jīng)過(guò)滑移和孿生進(jìn)展l 原子陳列密度原子陳列密度最

3、大的晶面，如最大的晶面，如面面 原子陳列原子陳列密度最大的密度最大的方向方向 滑移方向滑移方向+=滑移系滑移系 滑 移 面 和 該滑 移 面 和 該面上的一個(gè)滑移面上的一個(gè)滑移方向方向 l在其它條件一樣下，滑移系越多在其它條件一樣下，滑移系越多塑性塑性越好越好l普通：滑移面普通：滑移面 原子密排面原子密排面面面l滑移方向滑移方向 原子陳列最密方向原子陳列最密方向6 6個(gè)滑移面?zhèn)€滑移面 2 2個(gè)滑移方向個(gè)滑移方向=體心立方1212個(gè)滑移系個(gè)滑移系面心立方4 4個(gè)滑移面?zhèn)€滑移面 3 3個(gè)滑移方向個(gè)滑移方向=1212個(gè)滑移系個(gè)滑移系1 1個(gè)滑移面?zhèn)€滑移面 3 3個(gè)滑移方向個(gè)滑移方向=3 3個(gè)滑移系個(gè)

4、滑移系密排六方 結(jié)論：面心立方的滑移面共有四組，每組有三個(gè)滑移方向有12個(gè)滑移系體心立方的滑移面共有6組，每組有2個(gè)滑移方向有12個(gè)滑移系密排六方滑移面此面包括3個(gè)滑移方向故有3個(gè)滑移系滑移系越多，塑性越好。面心立方比體心立方塑性好，由于面心立方的滑移方向多。面心立方塑性最好；密排六方塑性最差。2 2孿晶：晶體的一部分相對(duì)另一部分，沿著一定的晶面孿晶：晶體的一部分相對(duì)另一部分，沿著一定的晶面孿晶面產(chǎn)生一定角度的切變。孿晶面產(chǎn)生一定角度的切變。對(duì)于密排六方，由于滑移系少對(duì)于密排六方，由于滑移系少，常以孿生方式變形，孿晶面，常以孿生方式變形，孿晶面10121012孿生方向?qū)\生方向?qū)τ隗w心立方：如對(duì)

5、于體心立方：如Fe Fe 在在遭到?jīng)_擊或低溫下變形時(shí)，產(chǎn)生遭到?jīng)_擊或低溫下變形時(shí)，產(chǎn)生孿晶，構(gòu)成的孿晶帶很狹長(zhǎng)牛孿晶，構(gòu)成的孿晶帶很狹長(zhǎng)牛曼帶孿晶面曼帶孿晶面112112孿晶方向?qū)\晶方向面心立方：在低溫時(shí)面心立方：在低溫時(shí)CuCu 孿晶面孿晶面111111退火孿晶出如今面心立方構(gòu)造金退火孿晶出如今面心立方構(gòu)造金屬中屬中Sb Sb 、 Bi Bi等菱方構(gòu)造金屬幾乎全等菱方構(gòu)造金屬幾乎全為孿生變形。為孿生變形。 二二. .單晶體的滑移變形單晶體的滑移變形l受力條件：受力條件：l正應(yīng)力正應(yīng)力 與滑移面垂直的應(yīng)力與滑移面垂直的應(yīng)力 只產(chǎn)生彈性變只產(chǎn)生彈性變形或斷裂。形或斷裂。l切應(yīng)力切應(yīng)力 與滑移面平

6、行的應(yīng)力與滑移面平行的應(yīng)力 產(chǎn)生塑性變形產(chǎn)生塑性變形彈性變形正斷臨界切應(yīng)力：使晶體開(kāi)場(chǎng)滑移的切應(yīng)力。臨界切應(yīng)力：使晶體開(kāi)場(chǎng)滑移的切應(yīng)力。coscoscoscosAPcoscossc當(dāng)當(dāng)=S時(shí)，那么臨界切應(yīng)力時(shí)，那么臨界切應(yīng)力 coscos取向因子5 . 0,45max則2max當(dāng)當(dāng)軟取向0,900, 090、或、0硬取向當(dāng)時(shí)晶體缺陷：無(wú)缺陷的晶體，晶體缺陷：無(wú)缺陷的晶體，cc很大。少量的位錯(cuò)，可很大。少量的位錯(cuò)，可大大降低大大降低cc。但位錯(cuò)密度。但位錯(cuò)密度添加，添加，cc。位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng) 晶體的滑移是在剪應(yīng)力作用下，經(jīng)過(guò)滑移面上的位晶體的滑移是在剪應(yīng)力作用下，經(jīng)過(guò)滑移面上的位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)

7、展的。錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)展的。無(wú)缺陷的晶體，無(wú)缺陷的晶體，c =6400N/mm2c =6400N/mm2實(shí)踐晶體實(shí)踐晶體c =1N/mm2c =1N/mm2c =6400N/mm2c =6400N/mm2c =1N/mm2c =1N/mm2位錯(cuò)的存在，對(duì)金屬的強(qiáng)度位錯(cuò)的存在，對(duì)金屬的強(qiáng)度和變形都有重要的影響。如和變形都有重要的影響。如金屬中有很高的位錯(cuò)密度金屬中有很高的位錯(cuò)密度、難于變形，強(qiáng)度提高。難于變形，強(qiáng)度提高。普通退火的多晶體金屬中，普通退火的多晶體金屬中，位錯(cuò)密度為位錯(cuò)密度為106106108cm-2108cm-2。經(jīng)過(guò)劇烈冷變形的金屬，位經(jīng)過(guò)劇烈冷變形的金屬，位錯(cuò)密度可添加到錯(cuò)密度可添加

8、到101110111012cm-21012cm-2。VS位錯(cuò)密度位錯(cuò)密度： 3.多晶體的塑性變形多晶體的塑性變形 1) 晶粒位向的影響晶粒位向的影響 晶粒位向影響：任一晶?；茣r(shí)，都將遭到周?chē)煌ЯＮ幌蛴绊懀喝我痪Я；茣r(shí)，都將遭到周?chē)煌幌虻木Я７恋K，從而也使變形抗力增大。位向的晶粒妨礙，從而也使變形抗力增大。 2 晶界的作用晶界的作用 晶界對(duì)塑性變形有較大的妨礙作用。經(jīng)拉伸后，試樣晶界對(duì)塑性變形有較大的妨礙作用。經(jīng)拉伸后，試樣變形，出現(xiàn)明顯的所謂變形，出現(xiàn)明顯的所謂“竹節(jié)景象。即試樣在遠(yuǎn)離夾竹節(jié)景象。即試樣在遠(yuǎn)離夾頭和晶界的晶粒中間部分出現(xiàn)明顯的縮頸。而在晶界頭和晶界的晶粒中間部分出現(xiàn)

9、明顯的縮頸。而在晶界附近的截面幾乎不變。這足以闡明金屬的晶界比晶粒附近的截面幾乎不變。這足以闡明金屬的晶界比晶粒本身具有較高的變形抗力。本身具有較高的變形抗力。l3)、晶粒大小的影響、晶粒大小的影響l金屬資料的晶粒大小對(duì)機(jī)械性能有很大的影響。金屬資料的晶粒大小對(duì)機(jī)械性能有很大的影響。l晶粒愈細(xì)金屬的強(qiáng)度就愈高。由于晶界的總面積多，晶粒愈細(xì)金屬的強(qiáng)度就愈高。由于晶界的總面積多，每個(gè)晶粒周?chē)牟煌幌虻木Я?shù)也多，因此對(duì)塑性變每個(gè)晶粒周?chē)牟煌幌虻木Я?shù)也多，因此對(duì)塑性變形抗力也就愈大。形抗力也就愈大。l金屬資料的晶粒愈細(xì)，不僅強(qiáng)度高，而且塑性和韌性金屬資料的晶粒愈細(xì)，不僅強(qiáng)度高，而且塑性和韌性

10、也好。由于晶粒愈細(xì)，在單位體積內(nèi)的晶粒數(shù)愈多，金也好。由于晶粒愈細(xì)，在單位體積內(nèi)的晶粒數(shù)愈多，金屬的總變形量可分散到更多的晶粒中，使晶粒變形比較屬的總變形量可分散到更多的晶粒中，使晶粒變形比較均勻。另一方面，晶粒愈細(xì)，晶界就愈多，愈曲折，可均勻。另一方面，晶粒愈細(xì)，晶界就愈多，愈曲折，可妨礙裂紋的擴(kuò)展。妨礙裂紋的擴(kuò)展。 所以細(xì)晶粒的金屬資料具有良好的所以細(xì)晶粒的金屬資料具有良好的韌性和塑性。韌性和塑性。05機(jī)械-第2周第3節(jié)-2006.9.11l多晶體的塑性變形特點(diǎn)多晶體的塑性變形特點(diǎn)l不同時(shí)性；軟取向先變形不同時(shí)性；軟取向先變形l相互協(xié)調(diào)性；相互協(xié)調(diào)性；l 不均勻性。不均勻性。3.2 塑性變

11、形對(duì)金屬組織和性能的影響塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響 1 1顯微組織的變化顯微組織的變化 纖維組織：在外力的作用下，晶粒的外形隨著外形的變纖維組織：在外力的作用下，晶粒的外形隨著外形的變化而變化。當(dāng)工件的外形被拉長(zhǎng)或壓扁時(shí)，其內(nèi)部晶?；兓?。當(dāng)工件的外形被拉長(zhǎng)或壓扁時(shí)，其內(nèi)部晶粒的外形也隨之被拉長(zhǎng)或壓扁。當(dāng)形變量很大時(shí)，晶粒呈的外形也隨之被拉長(zhǎng)或壓扁。當(dāng)形變量很大時(shí)，晶粒呈現(xiàn)出一大片如纖維狀的條紋，稱(chēng)為纖維組織?，F(xiàn)出一大片如纖維狀的條紋，稱(chēng)為纖維組織。纖維組織纖維組織l2 2亞構(gòu)造的細(xì)化亞構(gòu)造的細(xì)化l實(shí)踐晶體的每一個(gè)晶粒內(nèi)存在著許多尺寸很小、位向差實(shí)踐晶體的每一個(gè)晶粒內(nèi)存在著許多尺寸很小、

12、位向差也很小的亞構(gòu)造。隨著變形的發(fā)生，不僅晶粒外形發(fā)生變也很小的亞構(gòu)造。隨著變形的發(fā)生，不僅晶粒外形發(fā)生變化，而且晶粒內(nèi)部也發(fā)生變化。在晶粒內(nèi)出現(xiàn)明顯的位移化，而且晶粒內(nèi)部也發(fā)生變化。在晶粒內(nèi)出現(xiàn)明顯的位移線(xiàn)和滑移帶。隨著變形量的添加，位錯(cuò)密度添加。晶粒破線(xiàn)和滑移帶。隨著變形量的添加，位錯(cuò)密度添加。晶粒破碎成亞晶粒。碎成亞晶粒。 3 3變形織構(gòu)變形織構(gòu) 與單晶體一樣，多晶體在塑性變形時(shí)也伴隨著晶與單晶體一樣，多晶體在塑性變形時(shí)也伴隨著晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程。故當(dāng)變形量很大時(shí)，多晶體中原體的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程。故當(dāng)變形量很大時(shí)，多晶體中原為恣意取向的各個(gè)晶粒會(huì)逐漸伐整其取向而彼此為恣意取向的各個(gè)晶粒會(huì)逐漸伐整其取

13、向而彼此趨于一致。這種由于塑性變形的結(jié)果而使晶粒具趨于一致。這種由于塑性變形的結(jié)果而使晶粒具有擇優(yōu)取向的組織叫變形織構(gòu)。有擇優(yōu)取向的組織叫變形織構(gòu)。 2.2.塑性變形對(duì)金屬性能的影響塑性變形對(duì)金屬性能的影響l1加工硬化：隨著冷變形程度加工硬化：隨著冷變形程度的添加，金屬的強(qiáng)度、硬度提高，的添加，金屬的強(qiáng)度、硬度提高，塑性下降的景象稱(chēng)加工硬化或形塑性下降的景象稱(chēng)加工硬化或形變強(qiáng)化。變強(qiáng)化。l緣由：隨著變形的發(fā)生，不僅晶緣由：隨著變形的發(fā)生，不僅晶粒外形發(fā)生變化，而且晶粒內(nèi)部粒外形發(fā)生變化，而且晶粒內(nèi)部也發(fā)生變化。在晶粒內(nèi)先出現(xiàn)明也發(fā)生變化。在晶粒內(nèi)先出現(xiàn)明顯的滑移線(xiàn)和滑移帶。隨著變形顯的滑移線(xiàn)和

14、滑移帶。隨著變形量的添加，位錯(cuò)密度添加，晶粒量的添加，位錯(cuò)密度添加，晶粒破碎成亞晶粒。晶格產(chǎn)生嚴(yán)重畸破碎成亞晶粒。晶格產(chǎn)生嚴(yán)重畸變，使金屬進(jìn)一步滑移的阻力增變，使金屬進(jìn)一步滑移的阻力增大。大。 加工硬化是強(qiáng)化金屬的一種重要手段之一。舉例闡明：例1，經(jīng)冷軋后的帶鋼或冷拉后的鋼絲，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)18002000N/mm2。這對(duì)純金屬和不能熱處置強(qiáng)化的金屬資料來(lái)說(shuō)，具有非常重要的意義。例2：自行車(chē)鏈條的鏈板，資料為16Mn，原來(lái)的硬度為160HB，抗拉強(qiáng)度為520MPa，經(jīng)過(guò)五次軋制，使鋼板的厚度由3.5mm緊縮到1.2mm，硬度提高到275HB，抗拉強(qiáng)接近1000MPa。對(duì)于不能用熱處置方法強(qiáng)化的

15、資料，用加工硬化方法提高其強(qiáng)度顯得更加重要。如鋁、銅及奧氏體不銹鋼，在消費(fèi)上往往制成冷拔棒材或冷軋板材供應(yīng)用戶(hù)。加工硬化意義加工硬化意義例例3 3 ：發(fā)電機(jī)的護(hù)環(huán)，：發(fā)電機(jī)的護(hù)環(huán)，資料：高錳奧氏體無(wú)磁鋼。資料：高錳奧氏體無(wú)磁鋼。如如40Mn18Cr340Mn18Cr3，不能經(jīng)過(guò)熱處置強(qiáng)化。但能產(chǎn)生，不能經(jīng)過(guò)熱處置強(qiáng)化。但能產(chǎn)生劇烈的加工硬化景象。劇烈的加工硬化景象。因此，消費(fèi)中經(jīng)常采用冷變形來(lái)提高其強(qiáng)度。因此，消費(fèi)中經(jīng)常采用冷變形來(lái)提高其強(qiáng)度。無(wú)加工硬化無(wú)加工硬化容易拉穿容易拉穿冷加工成形得以順利進(jìn)展(拉拔,拉深)拉深時(shí)，彎角處變形最拉深時(shí)，彎角處變形最嚴(yán)重，產(chǎn)生加工硬化，嚴(yán)重，產(chǎn)生加工硬化，

16、該處變形到一定的程度該處變形到一定的程度后，隨后的變形轉(zhuǎn)移到后，隨后的變形轉(zhuǎn)移到其它部分，可得到厚薄其它部分，可得到厚薄均勻的拉深件。均勻的拉深件。截面減小，假設(shè)無(wú)加工截面減小，假設(shè)無(wú)加工硬化，鋼絲在出模后，硬化，鋼絲在出模后，能夠被拉斷。能夠被拉斷。05交通運(yùn)輸-第2周第3節(jié)-2006.9.13例例4 4 ：發(fā)掘機(jī)的斗齒：發(fā)掘機(jī)的斗齒.ZGMn13.ZGMn13不能經(jīng)過(guò)熱處置強(qiáng)化。但能產(chǎn)生劇烈的加工硬化景象。因不能經(jīng)過(guò)熱處置強(qiáng)化。但能產(chǎn)生劇烈的加工硬化景象。因此，消費(fèi)中其強(qiáng)度和硬度越來(lái)越高。此，消費(fèi)中其強(qiáng)度和硬度越來(lái)越高。發(fā)掘機(jī)的斗齒發(fā)掘機(jī)的斗齒.Mn13.Mn13的成型方法的成型方法? ?

17、具有過(guò)載才干，運(yùn)用平安(具有平安性)任何最準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)和加工出來(lái)的零件，在運(yùn)用過(guò)程中各個(gè)部分的受力也是不均勻的，往往會(huì)在某些部位出現(xiàn)應(yīng)力集中和過(guò)載景象，使該處產(chǎn)生塑性變形。假設(shè)沒(méi)有加工硬化，那么該處產(chǎn)生塑性變形越來(lái)越大，應(yīng)力也越來(lái)越高，最后導(dǎo)致零件的失效和斷裂。三清山上山索道圖三清山上山索道圖 但正是由于加工硬化但正是由于加工硬化這一景象，偶爾過(guò)載這一景象，偶爾過(guò)載部位的變形會(huì)自行停部位的變形會(huì)自行停頓，從而提高了零件頓，從而提高了零件的平安性。的平安性。為消除其硬化景象，以便繼續(xù)進(jìn)展變形加工，必為消除其硬化景象，以便繼續(xù)進(jìn)展變形加工，必需在加工過(guò)程中安排退火工序。需在加工過(guò)程中安排退火工序。加

18、工硬化意義總結(jié)加工硬化意義總結(jié) 1 1一種強(qiáng)化手段一種強(qiáng)化手段2 2冷加工成形得以順利進(jìn)展冷加工成形得以順利進(jìn)展3 3具有過(guò)載才干，運(yùn)用平安具有過(guò)載才干，運(yùn)用平安4 4塑性，塑性，切削性能切削性能不利：塑性變形困難不利：塑性變形困難中間退火中間退火消除硬化。消除硬化。 l2 2塑性變形對(duì)其他性能的影響塑性變形對(duì)其他性能的影響l金屬資料經(jīng)塑性變形后，其物理性能和化學(xué)性能也將發(fā)金屬資料經(jīng)塑性變形后，其物理性能和化學(xué)性能也將發(fā)生明顯變化，如生明顯變化，如: : l使金屬及合金的電阻添加、導(dǎo)電性能和電阻溫度系數(shù)使金屬及合金的電阻添加、導(dǎo)電性能和電阻溫度系數(shù)下降、導(dǎo)熱系數(shù)下降。下降、導(dǎo)熱系數(shù)下降。l塑性

19、變形提高金屬內(nèi)能，使其化學(xué)活性提高、腐蝕性塑性變形提高金屬內(nèi)能，使其化學(xué)活性提高、腐蝕性能降低。能降低。 3.3.剩余應(yīng)力剩余應(yīng)力 1 1宏觀應(yīng)力宏觀應(yīng)力使金屬變形開(kāi)裂使金屬變形開(kāi)裂 2 2微觀應(yīng)力微觀應(yīng)力內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋 緣由：由于多晶體變形分布不均勻。緣由：由于多晶體變形分布不均勻。lT T回回 0.250.250.30.3T T熔熔l1. 1. 回復(fù)回復(fù)T熔熔金屬的熔點(diǎn)，金屬的熔點(diǎn)，K 式中的式中的T T回和回和T T熔均以熱力學(xué)溫度表示。熔均以熱力學(xué)溫度表示。由熱力學(xué)溫標(biāo)定義的溫度叫熱力學(xué)溫度。熱力學(xué)由熱力學(xué)溫標(biāo)定義的溫度叫熱力學(xué)溫度。熱力學(xué)溫度的單位是開(kāi)爾文溫度的單位是開(kāi)

20、爾文, ,簡(jiǎn)稱(chēng)開(kāi)簡(jiǎn)稱(chēng)開(kāi), ,符號(hào)是符號(hào)是K K。 攝氏溫度與熱力學(xué)溫度的換算關(guān)系：攝氏溫度與熱力學(xué)溫度的換算關(guān)系：t= T-273.15 t= T-273.15 回復(fù)：把變形金屬在較低的溫度加熱時(shí)，將不會(huì)引起金回復(fù)：把變形金屬在較低的溫度加熱時(shí)，將不會(huì)引起金屬內(nèi)的顯微組織發(fā)生明顯的變化，即屬內(nèi)的顯微組織發(fā)生明顯的變化，即點(diǎn)缺陷，位錯(cuò)等作微量的遷移，從而使晶體內(nèi)的某些點(diǎn)缺陷，位錯(cuò)等作微量的遷移，從而使晶體內(nèi)的某些空位和間隙原子合并，空位和間隙原子合并，位錯(cuò)數(shù)量減少，晶格畸變程度降低，剩余內(nèi)應(yīng)力部分位錯(cuò)數(shù)量減少，晶格畸變程度降低，剩余內(nèi)應(yīng)力部分消逝。消逝。l結(jié)論：回復(fù)目的：l剩余內(nèi)應(yīng)力部分消逝；l

21、能提高金屬的抗腐蝕才干；1. 1. 再結(jié)晶再結(jié)晶1 1變形金屬的再結(jié)晶變形金屬的再結(jié)晶 定義定義 當(dāng)變形金屬加熱至較高溫度，當(dāng)變形金屬加熱至較高溫度，原子具有分散才干時(shí)，會(huì)在變形最猛原子具有分散才干時(shí)，會(huì)在變形最猛烈的區(qū)域自發(fā)地構(gòu)成新的細(xì)小等軸晶烈的區(qū)域自發(fā)地構(gòu)成新的細(xì)小等軸晶粒。這一過(guò)程。本質(zhì)上也是一個(gè)新晶粒。這一過(guò)程。本質(zhì)上也是一個(gè)新晶粒的生核和長(zhǎng)大過(guò)程，但晶格類(lèi)型不粒的生核和長(zhǎng)大過(guò)程，但晶格類(lèi)型不發(fā)生變化，只改動(dòng)晶粒的外形，故稱(chēng)發(fā)生變化，只改動(dòng)晶粒的外形，故稱(chēng)為再結(jié)晶。為再結(jié)晶。再結(jié)晶能消除加工硬化景象。再結(jié)晶能消除加工硬化景象。機(jī)械性能恢復(fù)到變形前的性能。機(jī)械性能恢復(fù)到變形前的性能。

22、2 2再結(jié)晶溫度再結(jié)晶溫度 通常指經(jīng)大變形度通常指經(jīng)大變形度70%-80%70%-80%的變形后，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能完成再結(jié)晶的最低的變形后，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能完成再結(jié)晶的最低溫度。溫度。 純金屬的最低再結(jié)晶溫度與熔點(diǎn)的關(guān)系為：純金屬的最低再結(jié)晶溫度與熔點(diǎn)的關(guān)系為： T T再再 = =0.350.350.40.4T T熔熔l3影響再結(jié)晶晶粒度的要素。l加熱溫度：加熱溫度，晶粒大l保溫時(shí)間：保溫時(shí)間，晶粒大l變形程度：變形程度 ，晶粒細(xì)l 原始晶粒度 l 金屬的化學(xué)成分 3. 3. 晶粒長(zhǎng)大晶粒長(zhǎng)大 也稱(chēng)二次再結(jié)晶也稱(chēng)二次再結(jié)晶 加熱溫度加熱溫度，再結(jié)晶后的新晶粒迅速，再結(jié)晶后的新晶粒迅速吞并長(zhǎng)大吞

23、并長(zhǎng)大稱(chēng)聚合再結(jié)晶稱(chēng)聚合再結(jié)晶二次再結(jié)晶導(dǎo)致資二次再結(jié)晶導(dǎo)致資料晶粒粗大，降低料晶粒粗大，降低資料的強(qiáng)度、塑性資料的強(qiáng)度、塑性和韌性，對(duì)產(chǎn)品的和韌性，對(duì)產(chǎn)品的性能非常有害。性能非常有害。思索思索1.1.有人不小心將打在鑄造黃銅件上的數(shù)碼挫掉有人不小心將打在鑄造黃銅件上的數(shù)碼挫掉, ,要要重新識(shí)別原來(lái)打上的數(shù)碼重新識(shí)別原來(lái)打上的數(shù)碼, ,其方法是：其方法是：1 1將打數(shù)碼外表拋光將打數(shù)碼外表拋光, ,直接識(shí)別。直接識(shí)別。2 2將打數(shù)碼加熱將打數(shù)碼加熱, ,發(fā)生再結(jié)晶再識(shí)別。發(fā)生再結(jié)晶再識(shí)別。3 3將打數(shù)碼外表拋光將打數(shù)碼外表拋光, ,浸蝕后識(shí)別。浸蝕后識(shí)別。4 4無(wú)法識(shí)別。無(wú)法識(shí)別。例題例題用一

24、根冷拉鋼絲繩吊裝一大型工件進(jìn)入熱處用一根冷拉鋼絲繩吊裝一大型工件進(jìn)入熱處置爐，并隨工件一同加熱到置爐，并隨工件一同加熱到1000保溫，當(dāng)保溫，當(dāng)出爐后再次吊裝工件時(shí)，鋼絲繩發(fā)生斷裂，出爐后再次吊裝工件時(shí)，鋼絲繩發(fā)生斷裂，試分析其緣由。試分析其緣由。例題例題用一根冷拉鋼絲繩吊裝一大型工件進(jìn)入熱處置爐，并隨工用一根冷拉鋼絲繩吊裝一大型工件進(jìn)入熱處置爐，并隨工件一同加熱到件一同加熱到1000保溫，當(dāng)出爐后再次吊裝工件時(shí)，鋼保溫，當(dāng)出爐后再次吊裝工件時(shí)，鋼絲繩發(fā)生斷裂，試分析其緣由。絲繩發(fā)生斷裂，試分析其緣由。答：冷拉鋼絲繩是利用加工硬化效應(yīng)提高其強(qiáng)度的，在這答：冷拉鋼絲繩是利用加工硬化效應(yīng)提高其強(qiáng)度

25、的，在這種形狀下的鋼絲中晶體缺陷密度增大，強(qiáng)度添加，處于加種形狀下的鋼絲中晶體缺陷密度增大，強(qiáng)度添加，處于加工硬化形狀。在工硬化形狀。在1000時(shí)保溫，鋼絲將發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶時(shí)保溫，鋼絲將發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長(zhǎng)大過(guò)程，組織和構(gòu)造恢復(fù)到軟化形狀。在這一系和晶粒長(zhǎng)大過(guò)程，組織和構(gòu)造恢復(fù)到軟化形狀。在這一系列變化中，冷拉鋼絲的加工硬化效果將消逝，強(qiáng)度下降，列變化中，冷拉鋼絲的加工硬化效果將消逝，強(qiáng)度下降，在再次起吊時(shí)，鋼絲將被拉長(zhǎng)，發(fā)生塑性變形，橫截面積在再次起吊時(shí)，鋼絲將被拉長(zhǎng)，發(fā)生塑性變形，橫截面積減小，強(qiáng)度將比保溫前低，所以發(fā)生斷裂。減小，強(qiáng)度將比保溫前低，所以發(fā)生斷裂。 定義定義 以金屬學(xué)

26、的觀念來(lái)看，金屬的冷加工和以金屬學(xué)的觀念來(lái)看，金屬的冷加工和熱加工的界限是以金屬的再結(jié)晶溫度來(lái)區(qū)分。熱加工的界限是以金屬的再結(jié)晶溫度來(lái)區(qū)分。 高于再結(jié)晶溫度的加工變形為熱加工高于再結(jié)晶溫度的加工變形為熱加工 而低于再結(jié)晶溫度的加工變形為冷加工，并不而低于再結(jié)晶溫度的加工變形為冷加工，并不以詳細(xì)的加工溫度高低來(lái)區(qū)分。以詳細(xì)的加工溫度高低來(lái)區(qū)分。 鎢的再結(jié)晶溫度為鎢的再結(jié)晶溫度為12001200，對(duì)鎢來(lái)說(shuō)在，對(duì)鎢來(lái)說(shuō)在11001100的的高溫下高溫下 進(jìn)展的加工屬于冷加工；進(jìn)展的加工屬于冷加工； 而錫再結(jié)晶溫度為而錫再結(jié)晶溫度為-7-7，在室溫下加工屬于熱加，在室溫下加工屬于熱加工。工。例題例題:

27、 : 純鉛純鉛T T熔：熔：327327的再結(jié)晶溫度為的再結(jié)晶溫度為-33-33，它在，它在常溫下的變形為常溫下的變形為 熱熱 變形。而鎢變形。而鎢 T T熔：熔：33803380在在10001000的變形為的變形為 冷冷 變形，這是由于變形，這是由于 T T再再 = = 11881000 11881000 。T T再再 = 0.4T = 0.4T熔熔 = 0.4 = 0.4327+273327+273= 240= 240K KT T再再 = 240 273 = -33 = 240 273 = -33T T再再 = 0.4T = 0.4T熔熔 = 0.4 = 0.43380+2733380+2

28、73= 1461= 1461K KT T再再 = 1461 273 = 1188 = 1461 273 = 1188l熱加工意義：熱加工意義：l 由于隨著溫度的升高，金屬的硬度降低，由于隨著溫度的升高，金屬的硬度降低，塑性提高，特別是金屬在高溫下的原子分散塑性提高，特別是金屬在高溫下的原子分散才干很大，其再結(jié)晶會(huì)隨著而發(fā)生，所以采才干很大，其再結(jié)晶會(huì)隨著而發(fā)生，所以采用熱加工變形，不僅金屬的變形抗力小，塑用熱加工變形，不僅金屬的變形抗力小，塑性大，而且也不會(huì)產(chǎn)生加工硬化景象，可以性大，而且也不會(huì)產(chǎn)生加工硬化景象，可以順利地進(jìn)展大量的加工變形。順利地進(jìn)展大量的加工變形。 2.2.熱加工對(duì)金屬組織

29、和性能的影響熱加工對(duì)金屬組織和性能的影響 1 1改善晶粒組織改善晶粒組織( (細(xì)化晶粒細(xì)化晶粒) ) 粗大的柱狀晶和枝晶經(jīng)熱塑性變形被擊碎并構(gòu)成粗大的柱狀晶和枝晶經(jīng)熱塑性變形被擊碎并構(gòu)成等軸細(xì)晶粒組織，改善了機(jī)械性能。等軸細(xì)晶粒組織，改善了機(jī)械性能。 2 2鍛合內(nèi)部缺陷消除鑄態(tài)金屬的組織缺陷鍛合內(nèi)部缺陷消除鑄態(tài)金屬的組織缺陷 鑄態(tài)金屬中的疏松，氣孔，微裂紋等缺陷，經(jīng)熱鑄態(tài)金屬中的疏松，氣孔，微裂紋等缺陷，經(jīng)熱塑性變形被壓實(shí)或焊合，從而使組織致密，性能塑性變形被壓實(shí)或焊合，從而使組織致密，性能提高。提高。l3)3)構(gòu)成纖維組織成形鍛造流線(xiàn)構(gòu)成纖維組織成形鍛造流線(xiàn)l經(jīng)過(guò)熱塑性變形后，金屬中的非金屬

30、等雜物將沿著變形經(jīng)過(guò)熱塑性變形后，金屬中的非金屬等雜物將沿著變形的流動(dòng)方向和破碎和拉長(zhǎng)，并沿著被拉長(zhǎng)金屬晶粒的晶界的流動(dòng)方向和破碎和拉長(zhǎng)，并沿著被拉長(zhǎng)金屬晶粒的晶界分布，構(gòu)成所謂的熱加工分布，構(gòu)成所謂的熱加工“纖維組織纖維組織“或稱(chēng)流線(xiàn)?；蚍Q(chēng)流線(xiàn)。l纖維組織使金屬的性能具有明顯的各向異性：纖維組織使金屬的性能具有明顯的各向異性：l沿流線(xiàn)方向，其抗拉強(qiáng)度高，抗剪強(qiáng)度低沿流線(xiàn)方向，其抗拉強(qiáng)度高，抗剪強(qiáng)度低 l在垂直流線(xiàn)方向，抗剪強(qiáng)度高，其抗拉強(qiáng)度低。在垂直流線(xiàn)方向，抗剪強(qiáng)度高，其抗拉強(qiáng)度低。l因此，在制定熱加工工藝時(shí)，必需合理地控制流線(xiàn)的分因此，在制定熱加工工藝時(shí)，必需合理地控制流線(xiàn)的分布，盡量使

31、工件的纖維方向與接受最大正應(yīng)力方向一致。布，盡量使工件的纖維方向與接受最大正應(yīng)力方向一致。鍛造：纖維鍛造：纖維組織組織切削加切削加工工熱加工成形的熱加工成形的“纖維組織與冷加工成纖維組織與冷加工成形的形的“纖維組織不同：纖維組織不同：熱加工成形的熱加工成形的“纖維組織不能經(jīng)過(guò)再纖維組織不能經(jīng)過(guò)再結(jié)晶消除結(jié)晶消除冷加工成形的冷加工成形的“纖維組織能經(jīng)過(guò)再結(jié)纖維組織能經(jīng)過(guò)再結(jié)晶消除晶消除3.5 3.5 超塑性超塑性 超塑性：某些合金在特定的條件下進(jìn)展拉伸時(shí)，其延伸超塑性：某些合金在特定的條件下進(jìn)展拉伸時(shí)，其延伸率可到達(dá)率可到達(dá)100%-1000%100%-1000%。而所需的變形應(yīng)力卻很小，稱(chēng)這。

32、而所需的變形應(yīng)力卻很小，稱(chēng)這種景象為種景象為“超塑性。超塑性。 超塑性變形的特點(diǎn)超塑性變形的特點(diǎn) 可概括為：大變形、低應(yīng)力、可概括為：大變形、低應(yīng)力、無(wú)縮頸、易成形。無(wú)縮頸、易成形。 大變形大變形:其相對(duì)伸長(zhǎng)率其相對(duì)伸長(zhǎng)率可超越可超越100%以上的特性，如鋼以上的特性，如鋼500%，純鐵，純鐵300%，鋅鋁，鋅鋁1000%。低應(yīng)力低應(yīng)力:變形應(yīng)力僅為常態(tài)下金屬變形應(yīng)力的幾分之一變形應(yīng)力僅為常態(tài)下金屬變形應(yīng)力的幾分之一至幾非常之一。至幾非常之一。無(wú)縮頸無(wú)縮頸:超塑性形狀下的金屬在拉伸變形中不出現(xiàn)縮頸超塑性形狀下的金屬在拉伸變形中不出現(xiàn)縮頸景象。景象。 易成形易成形:這類(lèi)金屬極易成形，可采用多種工

33、藝制備出復(fù)這類(lèi)金屬極易成形，可采用多種工藝制備出復(fù)雜零件。雜零件。有縮頸有縮頸無(wú)縮頸無(wú)縮頸超塑性大致可分成兩類(lèi)：超塑性大致可分成兩類(lèi)： 1 1、構(gòu)造超塑性或微細(xì)晶粒超塑性、構(gòu)造超塑性或微細(xì)晶粒超塑性構(gòu)造超塑性是使金屬資料的晶粒度經(jīng)處置后到達(dá)細(xì)構(gòu)造超塑性是使金屬資料的晶粒度經(jīng)處置后到達(dá)細(xì)化或微化或微細(xì)化于等軸化程度，在一定條件下所呈現(xiàn)的超塑細(xì)化于等軸化程度，在一定條件下所呈現(xiàn)的超塑性。產(chǎn)生性。產(chǎn)生構(gòu)造超塑性有以下兩個(gè)根本的條件：構(gòu)造超塑性有以下兩個(gè)根本的條件：1 1資料本身固有的條件。資料本身固有的條件。2 2外在條件外在條件溫度，速度條件。溫度，速度條件。2 2、動(dòng)態(tài)超塑性或相變超塑性、動(dòng)態(tài)超

34、塑性或相變超塑性這類(lèi)超塑性不要求金屬和合金具有超細(xì)晶粒，但要這類(lèi)超塑性不要求金屬和合金具有超細(xì)晶粒，但要求具有相變或同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。在外力作用下，使金求具有相變或同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。在外力作用下，使金屬和合金在相變溫度附近反復(fù)加熱和冷卻，經(jīng)過(guò)一屬和合金在相變溫度附近反復(fù)加熱和冷卻，經(jīng)過(guò)一定次數(shù)的循環(huán)后，可以獲得很大的伸長(zhǎng)率。定次數(shù)的循環(huán)后，可以獲得很大的伸長(zhǎng)率。05機(jī)械-第2周第4節(jié)-2006.9.15一、填空一、填空1 1金屬資料經(jīng)壓力加工變形后，不僅改動(dòng)了金屬資料經(jīng)壓力加工變形后，不僅改動(dòng)了，而且改動(dòng)了，而且改動(dòng)了。2 2彈性變形的本質(zhì)是外力抑制彈性變形的本質(zhì)是外力抑制，使原子，使原子間距發(fā)生發(fā)生

35、改動(dòng)。間距發(fā)生發(fā)生改動(dòng)。3 3多晶體內(nèi)晶界對(duì)塑性變形有較大的多晶體內(nèi)晶界對(duì)塑性變形有較大的作用，這是由作用，這是由于晶界處原子陳列比較于晶界處原子陳列比較，妨礙了，妨礙了的挪動(dòng)，所以晶的挪動(dòng)，所以晶界越多，多晶體的界越多，多晶體的越大。越大。4 4實(shí)際證明，再結(jié)晶溫度與金屬變形的程度有關(guān)，金屬實(shí)際證明，再結(jié)晶溫度與金屬變形的程度有關(guān)，金屬的變形程度越大，再結(jié)晶溫度越的變形程度越大，再結(jié)晶溫度越低低 。5.5.從金屬學(xué)觀念來(lái)說(shuō)，凡在從金屬學(xué)觀念來(lái)說(shuō)，凡在溫度以下進(jìn)展的加工溫度以下進(jìn)展的加工稱(chēng)為稱(chēng)為在在溫度以上進(jìn)展的加工稱(chēng)為溫度以上進(jìn)展的加工稱(chēng)為。滑移時(shí)，位移的間隔總是原子間距的滑移時(shí)，位移的間隔

36、總是原子間距的( )倍。倍。多晶體的塑性變形與單晶體不同，要遭到多晶體的塑性變形與單晶體不同，要遭到( )和和( )的影響。的影響。金屬經(jīng)冷塑性變形后，在性能上將產(chǎn)生金屬經(jīng)冷塑性變形后，在性能上將產(chǎn)生( )景象。景象。1 1普通來(lái)說(shuō)，晶體內(nèi)滑移面和滑移方向越多，那么金屬普通來(lái)說(shuō)，晶體內(nèi)滑移面和滑移方向越多，那么金屬的塑性越好。的塑性越好。 2 2實(shí)踐上滑移是借助于位錯(cuò)的挪動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，故晶界處實(shí)踐上滑移是借助于位錯(cuò)的挪動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，故晶界處滑移阻力最小。滑移阻力最小。 3 3塑性變形只改動(dòng)金屬的力學(xué)性能。塑性變形只改動(dòng)金屬的力學(xué)性能。 4 4回復(fù)時(shí)，金屬的顯微組織沒(méi)有明顯變化?；貜?fù)時(shí)，金屬的顯微組

37、織沒(méi)有明顯變化。 5 5金屬鑄件可以用再結(jié)晶退火來(lái)細(xì)化晶粒。金屬鑄件可以用再結(jié)晶退火來(lái)細(xì)化晶粒。 6 6為堅(jiān)持冷變形金屬的強(qiáng)度和硬度，應(yīng)采用再結(jié)晶退火。為堅(jiān)持冷變形金屬的強(qiáng)度和硬度，應(yīng)采用再結(jié)晶退火。 7 7熱加工過(guò)程實(shí)踐上是加工硬化和再結(jié)晶這兩個(gè)過(guò)程的熱加工過(guò)程實(shí)踐上是加工硬化和再結(jié)晶這兩個(gè)過(guò)程的交替進(jìn)展。交替進(jìn)展。 二、判別二、判別 金屬的晶粒越細(xì)，那么強(qiáng)度越高、塑性越低。( ) 熱加工是指較高溫度下的塑性變形加工。( ) 再結(jié)晶前后，金屬的晶格類(lèi)型將發(fā)生變化。( ) 金屬晶體中，原子陳列最嚴(yán)密的晶面間的間隔最小，結(jié)合力大，所以這些晶面間難以發(fā)生滑移。( )三、選擇三、選擇1 1鎢的再結(jié)晶溫度為鎢的再結(jié)晶溫度為12001200，對(duì)鎢來(lái)說(shuō)在，對(duì)鎢來(lái)說(shuō)在11001100的高溫下進(jìn)展的加工屬于的高溫下進(jìn)展的加工屬于 A A冷加工冷加工 B. B