材料科學(xué)基礎(chǔ)第七章(1)(已修改)
2025-05-11 12:03 本頁(yè)面
【正文】 ? 第七章 回復(fù)與再結(jié)晶 ? 冷變形金屬殘存許多缺陷，因此自由能升高，處于熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)。 ? 通過(guò)升溫使 原子獲得足夠的能量后，冷變形金屬會(huì)自發(fā)地向低能穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)變 ，并發(fā)生一系列組織和性能的改變。根據(jù)顯微組織和性能的不同，可將轉(zhuǎn)變過(guò)程分為 回復(fù) 、再結(jié)晶 和 晶粒長(zhǎng)大 三個(gè)階段 。 ? * 退火 : 將鋼加熱到一定溫度進(jìn)行保溫，緩慢冷卻（爐冷、坑冷或灰冷）到 600oC以下，再空冷至室溫的熱處理工藝。 ? 正火 : 將鋼加熱保溫，使其組織全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，再出爐空冷至室溫的熱處理工藝。 正火冷卻速度比退火冷卻速度稍快，因而正火組織要比退火組織更細(xì)一些，其機(jī)械性能也有所提高。 ? 淬火 : 把鋼件加熱保溫，使其組織全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，然后快速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變成為 馬氏體 ，獲得高硬度 。 ? 回火 : 把淬火冷卻后的鋼件，重新加熱到 A1以下某一溫度，經(jīng)保溫后空冷至室溫的熱處理工藝?；鼗鸬淖饔迷谟冢孩偬岣呓M織穩(wěn)定性， ②消除內(nèi)應(yīng)力， ③調(diào)整鋼鐵的力學(xué)性能 。 ? *馬氏體 martensite 鋼中過(guò)冷奧氏體在低溫轉(zhuǎn)變時(shí)晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生了改組，新相的成分與原奧氏體成分相同。鋼中馬氏體就其本質(zhì)而言，是碳與合金元素在 αFe中的過(guò)飽和固溶體，由于間隙固溶元素的過(guò)飽和固溶，使 αFe的晶格發(fā)生一定程度的畸變，因而馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)一般為體心正方點(diǎn)陣且正方度隨間隙固溶原子量的增加而增大。由于間隙原子的過(guò)飽和固溶，因而馬氏體是一種亞穩(wěn)組織，有變?yōu)榉€(wěn)定態(tài)組織的傾向。馬氏體是淬火鋼的基本組織，其最主要的特點(diǎn)是具有高硬度和高強(qiáng)度。馬氏體的硬度主要取決于過(guò)飽和固溶的碳含量，隨碳含量的增加而顯著增加，但當(dāng)碳含量超過(guò) ％以后硬度增長(zhǎng)的趨勢(shì)明顯變緩。根據(jù)其微觀組織形貌，馬氏體主要分為板條馬氏體和孿晶馬氏體。一般以 M表示。 ? 正火和退火主要有四個(gè)區(qū)別： (1)正火的溫度較高 ,退火的溫度較低 . (2)正火的冷卻速度比退火的冷卻速度快 . (3)使用效果不同，在滲碳處理以后，正火能消除網(wǎng)狀滲碳體，退火則不能 .對(duì)含碳量在 ， 正火后可提高硬度，改善切削加工性能，退火卻做不到。 (4)正火的周期短，操作方便；退火的周期長(zhǎng)，操作較麻煩 (指需要控制一定的冷卻速度 )。 ? 冷變形金屬在加熱時(shí)的變化 ? 顯微組織的變化 ：強(qiáng)冷變金屬緩慢加熱過(guò)程中，內(nèi)部組織要經(jīng)歷三個(gè)變化階段：從室溫到 T1稱(chēng)為回復(fù)；從 T1到 T2稱(chēng)為再結(jié)晶；從 T2到 T3稱(chēng)為晶粒長(zhǎng)大。若將強(qiáng)冷變金屬快速 ? 升溫到 ? 保溫足夠時(shí)間， ? 同樣出現(xiàn)上述 ? 三個(gè)變化階段。 ? 性能的變化 ? 力學(xué)性能的變化 ：再回復(fù)階段，金屬的強(qiáng)度、硬度、塑性等力學(xué)性能變化不大。在 再結(jié)晶階段，隨溫度升高，強(qiáng)度、硬度顯著下降，塑性急劇上升 。晶粒長(zhǎng)大階段，強(qiáng)度、硬度繼續(xù)下降，塑性在晶粒細(xì)小時(shí)仍繼續(xù)升高，晶粒長(zhǎng)大以后轉(zhuǎn)為下降。 ? 物理性能的變化 ： 密度 在回復(fù)階段變化不大， 在再結(jié)晶階段急劇上升 ； 電阻在回復(fù)階段即明顯下降 。 ? 內(nèi)應(yīng)力的變化 ：在 回復(fù)階段可部分消除 ，在 再結(jié)晶階段全部消除 。 ? 回復(fù) ? 回復(fù)過(guò)程中微觀結(jié)構(gòu)的變化機(jī)制：回復(fù)指冷變形金屬加熱時(shí)尚未發(fā)生 微米量級(jí)的組織變化前的微觀結(jié)構(gòu)及性能的變化過(guò)程，分低溫回復(fù)，中溫回復(fù)和高溫回復(fù)三種。 ? 低溫回復(fù)：冷變形金屬在~溫回復(fù)。 低溫時(shí)原子活動(dòng)能量有限，主要局限于點(diǎn)缺陷運(yùn)動(dòng) 。通過(guò)空位遷移至晶界、位錯(cuò)或與間隙原子結(jié)合而消失， 空位濃度顯著下降 。 ? 中溫回復(fù)：在 ~圍內(nèi)的回復(fù)稱(chēng)為中溫回復(fù)。 因溫度較高，原子活動(dòng)
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