【正文】 變形的微觀過程 ? 彈性變形 －外力克服單晶 原子間的鍵合力 ，使原子偏離其平衡位置，試樣開始伸長 ? 晶面滑移 －當外力大于屈服極限后，沿單晶的 某一特定晶面原子 的產(chǎn)生相對滑移。隨應力的增加，發(fā)生滑移的晶面增加，塑性變形量加大。 單晶體的塑性變形，主要通過 滑移 ，還有 孿生 、 扭折 等 滑移系 = 滑移面 + 滑移方向 ??? c osc osAF?宏觀起始 屈服強度 取向因子 臨界分切應力 滑移的位錯機制 — 點陣阻力（派 納力） ?????? ?????????????? bWGbdGNP??????2e x p12)1(2e x p12 實測晶體滑移的臨界切應力，較理論計算低 3~4個數(shù)量級，表明晶體滑移是借助位錯在滑移面上運動而逐步實現(xiàn)的 晶體滑移需克服點陣阻力，由 派爾斯 R. Peierls 和 納巴羅 . Nabarro 首先估算了此阻力，即派 納力 ?NP，相當于簡單立方晶體中使刃形位錯運動所需的 臨界分切應力 ： d — 滑移面的面間距； b — 柏氏矢量（滑移方向上的原子間距）； ? — 泊松比； — 位錯寬度 ???1dW滑移與孿生變形的主要區(qū)別 ? 孿生 通過晶格切變使 晶格位向改變 ，使變形部分與未變形部分呈鏡面對稱；而 滑移 不引起晶格位向改變 ? 孿生 時，相鄰原子面的 相對位移量 小于一個原子間距；而 滑移 時滑移面兩側(cè)晶體的相對位移量是原子間距的整數(shù)倍 ? 孿生 所需要的 臨界切應力 比 滑移 大得多， 變形速度 大得多，接近聲速 ? 孿生 可在位錯滑移受阻時調(diào)整晶體的 變形能力 孿生變形 滑移 晶界的影響： 晶界上原子排列不規(guī)則、點陣畸變、兩側(cè)滑移方向和滑移面不一致，因此，室溫下晶界對滑移具有 阻礙效應 。 位錯在晶界處的 位錯塞積效應抑制了位錯源的開動。 晶體的塑性變形 — 多晶體 增加了多晶體金屬的宏觀 塑性變形抗力 金屬的強化機制： 與約束和釘扎位錯的滑移有關(guān) 固溶強化： 柯氏 Cotrell氣團 加工硬化： 冷加工程度， 細晶強化： 彌散強化： %100% 0 ??? A AACWHallPetch 公式 dk y0y ????Cold work Recovery Recrystallization Grain growth 冷變形金屬的加熱 — 組織變化 回復： 晶粒的 形態(tài)、大小 與變形態(tài)相同，但 亞結(jié)構(gòu) 、 性能 已有變化 再結(jié)晶 ： 出現(xiàn) 無畸變的等軸晶粒 ，逐步取代變形晶粒 晶粒長大： 再結(jié)晶結(jié)束后的 晶粒繼續(xù)長大 冷變形金屬的加熱 — 性能變化 — 強度和硬度 ： 回復階段變化??； 再結(jié)晶階段變化大 (與位錯密度有關(guān) ) — 電阻： 回復階段已有大的變化 (與點缺陷有關(guān) ) — 內(nèi)應力： 回復階段消除大部或全部內(nèi)應力； 再結(jié)晶階段全部消除微觀內(nèi)應力 — 亞晶粒尺寸： 回復階段變化??； 接近再結(jié)晶時，顯著增大 — 密度： 再結(jié)晶階段急劇增高 (缺陷減少 ) — 儲存能的變化： 再結(jié)晶階段釋放多 回復 Recovery 現(xiàn)象： 除 內(nèi)應力大大減少 外，在光學顯微鏡下看不到金相組織的變化。在電子顯微鏡下觀察，點缺陷有所減少，位錯在形態(tài)上也有變化，但數(shù)量沒有明顯減少 回復階段退火的作用： — 提高擴散 — 促進位錯運動 — 釋放內(nèi)應變能 回復退火產(chǎn)生的結(jié)果： — 電阻率下降 — 硬度、強度下降不多 — 降低內(nèi)應力 再結(jié)晶 Recrystallization 現(xiàn)象： 顯微組織 重新改組 的過程，原來的晶粒全部被 新的小晶粒 所代替，基本 消除加工硬化 的影響 驅(qū)動力： 變形金屬經(jīng)回復后未被釋放的儲存能（相當于 變形總儲 能的 90%） 過程： 再結(jié)晶的 形核 和 長大 過程 特點： 無晶體結(jié)構(gòu)、化學成分的變化， 不是相變 ；新晶粒長大通 過 短程擴散 ；再結(jié)晶程度依賴于 溫度 和 時間 冷變形金屬加熱到一定溫度后，在原變形組織中重新產(chǎn)生了 無畸變的等軸新晶粒 ，性能發(fā)生明顯的變化、并恢復到變形前狀況的過程 再結(jié)晶形核模式 — 晶界弓出形核（應變誘導晶界移動、凸出形核） — 亞晶合并機制 — 亞晶遷移機制 再結(jié)晶溫度 定義 1： 一般以顯微鏡中出現(xiàn) 第一顆新晶粒 的溫度，或 硬度下降 50%所 對應的溫度 定義 2： 工業(yè)上通常以經(jīng)過大變形量（ 70%以上 ）的冷變形金屬，經(jīng) 1 小時退火 完成再結(jié)晶（ 轉(zhuǎn)變量大于 95%）所對應的溫度 再結(jié)晶溫度： 一定條件下， 冷變形金屬開始進行再結(jié)晶的最低溫度 通常再結(jié)晶溫度在 ( ~ ) Tm，最高可達 Tm 晶粒長大 晶粒長大： 再結(jié)晶結(jié)束后，材料通常得到 細小等軸晶粒 ， 若繼續(xù)提高加熱溫度或延長加熱時間，引起 晶 粒進一步長大 的現(xiàn)象 驅(qū)動力： 總晶界能的降低 按特點分類： — 正常長大： 大多數(shù)晶粒幾乎同時逐漸均勻長大 — 異常長大： 少數(shù)晶粒突發(fā)性的不均勻長大 再結(jié)晶織構(gòu) 再結(jié)晶織構(gòu)與變形織構(gòu)的關(guān)系： — 與原有的織構(gòu)相一致 （類似遺傳） ； — 原有織構(gòu)消失而代之以新的織構(gòu) （類似變異） ； — 原有織構(gòu)消失不再產(chǎn)生新的織構(gòu) 再結(jié)晶織構(gòu)的形成機制 — 定向生長理論： 晶核位向各異，只有特殊位向的容易長大 — 定向形核理論： 再結(jié)晶晶核具有擇優(yōu)取向 具有變形織構(gòu)的金屬，經(jīng) 再結(jié)晶后 的新晶粒仍具有 擇優(yōu)取向 第五章作業(yè)答案及提示： 設(shè)一長度為 10mm的鋁合金試樣承受 6000 N的拉伸載荷，且其屈服極限＝ 145MPa，泊松比 υ＝ ，試計算試樣承載后的直徑。 思路： （ 1）屈服極限，即為抗拉強度，等于能夠承受的最大載荷與樣品原始截面積的比值。根據(jù)已知條件可以求得樣品的原始橫截面積； （ 2）泊松比提供在樣品橫向與徑向應變的關(guān)聯(lián)，包含樣品承載后的直徑與長度的關(guān)聯(lián)； （ 3）樣品承載前后的 體積不變 ，提供另外一個樣品的直徑與長度的關(guān)聯(lián)。 題中給出的條件可以求得樣品承載后的直徑。 第五章作業(yè)答案及提示： 一長度為 10mm的鋁合金試樣承受 6000 N的拉伸載荷，且其屈服極限＝ 145MPa，泊松比 υ＝ ，試計算試樣承載后的直徑。 答案：拉伸后的直徑 d1= mm。 設(shè)采用細化晶粒的方法來強化低碳鋼。它的 σi=130 MPa。在晶粒大小 d(1)=1 mm時的屈服強度為 276 MPa，試計算晶粒細化到 d(2)= mm 后的屈服強度 σs 。 答案： 383 MPa。 設(shè)有同一種鋼的兩個試樣，園棒試樣由直徑為 15 mm經(jīng)冷加工至直徑 11 mm； 125 x175mm的長方截面試樣則加工至截面為 75 x 200 mm，試問冷加工后哪一個硬度更高？如果都在 450 186。C再結(jié)晶退火，硬度還有區(qū)別嗎？ 提示：先求出各自的 CW％，再比較。 答案：園棒的變形量大于長方截面的試樣，所以冷加工后硬度高些。再結(jié)晶退火后硬度基本相同。 試說明回復與再結(jié)晶的主要區(qū)別。 答案：回復使殘余內(nèi)應力減少或消除，晶粒保持原來的形狀和大小。再結(jié)晶階段則有新的尺寸更小的等軸晶粒形成。 第六章二元相圖 概念 組元、相、相區(qū)、相圖、自由度、相律、勻晶轉(zhuǎn)變及條件、共晶轉(zhuǎn)變、包晶轉(zhuǎn)變、平衡與非平衡凝固、枝晶偏析、杠桿定律、共析轉(zhuǎn)變、穩(wěn)定化合物、包析轉(zhuǎn)變、偽共晶、離異共晶。 FeFe3C相圖（能夠默畫，標注 P、 S、 E、 C點成分及共晶、共析轉(zhuǎn)變溫度，并用相和組織標注相圖），鐵素體、奧氏體、滲碳體、一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、珠光體、萊氏體、變態(tài)萊氏體、工業(yè)純鐵、鋼、鑄鐵。 分析、計算、判斷 利用杠桿定律計算成分、利用相律判斷、 FeFe3C相圖中特定成分的冷卻過程及組織形成。 相律： F = C – P + 1 （壓力確定） F ——系統(tǒng)的自由度數(shù)，即不影響系統(tǒng)狀態(tài)的條件下，能夠獨立變化的因素數(shù) C ——組成物的組元數(shù) P ——系統(tǒng)中能夠同時存在的相數(shù) 杠桿定律： )(12aoobxxxx L ???兩相的重量比為： 組織組成物與相 組織組成物 是指組成合金顯微組織的獨立部分， 差別主要在形態(tài)上。 如 ?Ⅰ 、 ?Ⅱ 和共晶 ?的結(jié)構(gòu)成分相同，屬同一個相，但它們的形態(tài)不同，分屬不同的組織組成。 物。 相 與相之間的差別主要在結(jié)構(gòu)和成分上。 ? + Fe3C ? + Fe3C ? ? ? ? ? L J N G ? ? +Fe3C ? +Fe3C L+Fe3C L+? ? + ? 鐵碳合金相圖 ? + Fe3C ? + Fe3C 1. 下列說法正確的是： （ A， C） A、鐵素體是碳溶解于 αFe中形成的固溶體，具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)； B、 滲碳體是碳溶解于 γFe中形成的固溶體，具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)； C 、奧氏體是碳溶解于 γFe中形成的固溶體，具有面心立方晶體結(jié)構(gòu)。 2. 亞共析鋼的含碳量范圍是： （ A） A、 % ~ %C； B、 % ~ %C； C、 % ~ %C。 3．共析鋼的室溫組織是： （ B） A、珠光體 P +二次滲碳體 Fe3CII； B、珠光體 P（ 100%）； C 萊氏體 Ld’ (100%)。 1148℃ 共晶轉(zhuǎn)變剛結(jié)束時萊氏體中滲碳體 Fe3C的相對量。 （ C） A、 52%； B、 60%； C、 48%。 作業(yè)題答案： 5. 計算室溫時萊氏體中滲碳體 Fe3C的相對量 (室溫鐵素體的含碳量看作 0)。 （ C） A、 %C； B、 %C； C、 %。 6. 隨著含碳量的增高 ， 亞共析鋼的 （ A） A 強度 、 硬度升高 ， 塑性下降； B 塑性升高 ， 強度 、 硬度下降； C 強度 、 硬度和塑性都升高 。 7. 對于過共析鋼 ， 含碳量越高 ， （ C） A 鋼的強度 、 硬度越高 ， 塑性越低； B 鋼的強度 、 硬度越低 ， 塑性越高； C 鋼的硬度越高 ， 強度和塑性越低 。 祝同學們?nèi)〉煤贸煽儯?