學(xué)習(xí)情境三金屬材料塑性變形對組織性能的影響(編輯修改稿)
2025-02-02 07:48 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 一、冷塑性變形對金屬組織與性能的影響 1）晶粒被拉長成纖維狀 金屬經(jīng)大的塑性變形時(shí)，由于位錯(cuò)的密度增大和發(fā)生交互作用，大量位錯(cuò)堆積在局部地區(qū)，并相互纏結(jié)， 形成不均勻的分布，使晶粒分化成許多位向略有不同的小晶塊，而在晶粒內(nèi)產(chǎn)生亞晶粒。 5%冷變形純鋁中的位錯(cuò)網(wǎng) 金屬變形后的亞結(jié)構(gòu) 2）亞結(jié)構(gòu)細(xì)化 金屬塑性變形到很大程度 (70%以上 )時(shí)，由于晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，使各晶粒的位向趨近于一致，形成特殊的擇優(yōu)取向，這種有序化的結(jié)構(gòu)叫做形變織構(gòu)。 板織構(gòu) 絲織構(gòu) 形變織構(gòu)示意圖 各向異性導(dǎo)致的“制耳” 變形前 變形后 絲織構(gòu) —— 各晶粒的一定晶向平行于拉拔方向 板織構(gòu) —— 各晶粒的一定晶面和晶向平行于軋制方向 3）變形織構(gòu) ? 隨冷塑性變形量增加，金屬的強(qiáng)度、 硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象稱 加工硬化 。 加工硬化 原因： 塑性變形 →位錯(cuò)移動(dòng) →位錯(cuò)大量增殖 →相互作用 →運(yùn)動(dòng)阻力加大 →變形抗力 ↑→強(qiáng)度 ↑、硬度 ↑、塑性、韌性 ↓ 1）性能影響 ?使金屬的性能產(chǎn)生各向異性 。 ?影響金屬的物理、化學(xué)性能 金屬經(jīng)塑性變形后，使電阻增大，耐蝕性降低。 加工硬化意義： 1）一種有效的強(qiáng)化手段，對不能用熱處理方法強(qiáng)化的合金尤其重要； 2）均勻塑性變形和壓力加工的保證； 3）金屬具有較好的變形強(qiáng)化能力，具有防止短時(shí)超載斷裂能力，保證構(gòu)件安全性； 4） ↓塑性， ↑切削性能 不利：塑性變形困難，給進(jìn)一步變形帶來困難 →中間退火 →消除 wC=%的碳鋼冷拔時(shí)力學(xué)性能的變化 （去除外力后殘留于且平衡于金屬內(nèi)部的應(yīng)力）。 第一類內(nèi)應(yīng)力 —— 宏觀，表面和心部，塑性變形不均勻造成； 第二類內(nèi)應(yīng)力 —— 微觀，晶粒間或晶內(nèi)不同區(qū)域變形不均； 第三類內(nèi)應(yīng)力 —— 超微觀，晶格畸變（ 90%）。 內(nèi)應(yīng)力（特別是第一、二類）的存在，使 金屬強(qiáng)度降低，易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕 ，引起零件加工、淬火過程中的 變形 和 開裂 。因此，金屬在塑性變形后，通常要進(jìn)行 退火處理 ，以消除或降低內(nèi)應(yīng)力 金屬經(jīng)冷變形后 , 組織處于不穩(wěn)定狀態(tài) , 有自發(fā)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)的傾向。但 在常溫下，原子擴(kuò)散能力小 ,不穩(wěn)定狀態(tài)可長時(shí)間維持 。加熱可使原子擴(kuò)散能力增加，金屬將依次發(fā)生 回復(fù)、再結(jié)晶 和 晶粒長大 。 加熱溫度 ℃ 黃銅 二、冷塑性變形金屬在加熱過程中的組織和性能變化 冷變形金屬在加熱時(shí)的組織性能變化 回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒的長大都是減少或消除結(jié)構(gòu)缺陷的過程。相應(yīng)材料的內(nèi)應(yīng)力、晶粒尺寸、強(qiáng)度、塑性等性能也發(fā)生對應(yīng)變化。 一、 回復(fù) ? 回復(fù) 是指在加熱溫度較低時(shí)，由于金屬中的點(diǎn)缺陷及位錯(cuò)近距離遷移而引起的晶內(nèi)某些變化。如空位與其他缺陷合并、同一滑移面上的異號位錯(cuò)相遇 合并而使缺陷數(shù)量減少等，但 仍保持高密度位錯(cuò)。 ? 位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)使其由冷塑性變形時(shí)的無序狀態(tài)變?yōu)榇怪狈植?，形成亞晶界，這一過程稱多邊形化。 （ 1） 宏觀應(yīng)力基本去除，微觀應(yīng)力仍然殘存； （ 2）力學(xué)性能，如硬度和強(qiáng)度稍有降低，塑性稍有提高； （ 3）光學(xué)金相組織看不出任何變化。 回復(fù)帶來的組織性能變化 工業(yè)上常利用回復(fù)過程對變形 金屬進(jìn)行去應(yīng)力退火、以降低 殘余內(nèi)應(yīng)力， 保留加工硬化效果。 二、再結(jié)晶 再結(jié)晶 ： 被拉長（或壓扁）、破碎的晶粒沿著高密度位錯(cuò)的原晶粒邊界，通過重新生核、長大變成新的均勻、細(xì)小的等軸晶，位錯(cuò)數(shù)目大大減少，基本消失。 鐵素體變形 80% 670℃ 加熱 650℃ 加熱 再結(jié)晶的特點(diǎn) 不是相變，再結(jié)晶前后新舊晶粒的晶格類型和成分完全相同； 是形核與長大的過程； 再結(jié)晶沒有確定的轉(zhuǎn)變溫度 。
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