金屬工藝學(xué)第三章(已修改)
2025-03-05 02:03 本頁面
【正文】 第三章 金屬的結(jié)晶與塑性變形 ?教學(xué)目的和要求 ；掌握結(jié)晶的規(guī)律和形核的方式 ；了解金屬晶核長(zhǎng)大方式； 掌握晶粒細(xì)化的方法 ，了解多晶體和合金的塑性變形； 掌握塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響 ；了解熱加工對(duì)金屬組織和性能的影響 ?教學(xué)內(nèi)容提綱 一、金屬的結(jié)晶 1 金屬結(jié)晶的溫度 a理論結(jié)晶溫度曲線 b實(shí)際結(jié)晶溫度曲線 金屬結(jié)晶的冷卻曲線示意圖 過冷度 ： ΔT ＝ T0－ T1。 影響因素 ： 冷卻速度 、金屬性質(zhì)和純度有關(guān)。 冷卻速度越大，則過冷度越大，實(shí)際金屬結(jié)晶溫度越低。反之，若冷卻速度無限小 (即散熱無限慢 )時(shí)，則實(shí)際結(jié)晶溫度與平衡結(jié)晶溫度趨于一致。然而，實(shí)踐證明晶體總是在過冷情況下結(jié)晶， 過冷是金屬結(jié)晶的必要條件 。 純金屬的結(jié)晶過程： 晶核形成和長(zhǎng)大 。 純金屬結(jié)晶過程示意圖 純金屬結(jié)晶過程示意圖4. 金屬晶核形成的方式 自發(fā)形核 : 以過冷液體中的相起伏（液體中有規(guī) 則排列的原子集團(tuán)）為基礎(chǔ)的形核； 非自發(fā)形核 ：依附于過冷液體中的某些雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn) 表面而形核。 5 金屬晶粒的細(xì)化方法 金屬內(nèi)部晶粒越細(xì)小，則晶界越多且晶格畸變?cè)? 大。從而使金屬?gòu)?qiáng)度、硬度提高，并使變形均勻分布 在許多晶粒上，塑性、韌性也好。 金屬結(jié)晶后晶粒大小與單位時(shí)間、單位體積內(nèi)的形核數(shù)量 Z和形核率 N和長(zhǎng)大速度 G有關(guān)，若晶核的形成速率很大，而長(zhǎng)大速度很小時(shí)，便可得到很細(xì)的晶粒。 。GNKZ ?? 。長(zhǎng)大速度（形核率，形核數(shù)量；常數(shù)，常取)/mm)。/(3sGmmsNK???? 生產(chǎn)中常采用 1）增加過冷度 ΔT ； 2）變質(zhì)處理； 3）附加振動(dòng)等細(xì)化晶粒的方法。 6 金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 把 — 種金屬具有兩種或兩種以上的晶格結(jié)構(gòu)稱為 同素異構(gòu)性 ，這種金屬的晶格結(jié)構(gòu)隨溫度變化而改變的現(xiàn)象，稱為 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 。 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變與液態(tài)金屬結(jié)晶存在著明顯區(qū)別，主要表現(xiàn)在：同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變時(shí)晶界處能量較高，新的晶核往往在原晶界上形成；固態(tài)下原子擴(kuò)散比較困難，固態(tài)轉(zhuǎn)變需要較大的過冷；固態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)會(huì)產(chǎn)生體積變化，在金屬中引起較大的內(nèi)應(yīng)力。 純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 ?單晶體的塑性變形 晶體在外力作用下任何晶面的分力： 二、金屬的塑性變形 正應(yīng)力 ：使晶格發(fā)生彈性變形或斷裂 切應(yīng)力 ：使晶格發(fā)生彈性歪
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