第5章金属及合金的强化方法案例.ppt

(1) 回复 回复的作用:降低内应力（去应力退火及回复退火） 在生产中对冷加工的零件，为了保持加工硬化状态，降低内应力，以减轻变形和翘曲，通常采用去应力退火即回复退火。 回复阶段主要特点： 1点缺陷密度降低 2 位错发生多边化 在回复阶段，由于温度升高，金属的屈服强度下降，在内应力的作用下将发生局部塑性变形，从而使第一内应力得以消除。 多边化 (2)再结晶 定义:在变形组织的基体上产生新的无畸变的晶核，并迅速长大形成等轴晶粒，逐渐取代全部变形组织 结晶？再结晶？(无新相 不发生相变) 再结晶阶段主要特点： 1等轴晶粒取代变形组织 2 加工硬化状态消除 再结晶的作用: 1细化晶粒 2各向同性 影响因素： 变形度和退火温度 再结晶与回复的不同之处在于机械性能能完全恢复到冷变形前的状态，加工硬化得以消除。生产中利用这一点来消除加工硬化，使塑性加工能够顺利进行下去，这种工艺称为再结晶退火。 (3)晶粒长大 冷变形金属在再结晶刚完成时，一般得到细小的等轴晶粒组织。如果继续提高加热温度或延长保温时间，将引起晶粒进一步长大，它能减少晶界的总面积，从而降低总的界面能，使组织变得更稳定。晶粒长大的驱动力来自界面能的降低。 2. 再结晶晶粒大小的控制 影响再结晶晶粒大小的主要因素是变形度和退火温度。 能发生再结晶的最小变形度通常在2%~8%范围内，但再结晶晶粒特别粗大，这样的变形度称为临界变形度。这是因为此时的变形量较小，形成的再结晶核心较少。当变形度大于临界变形度后,则随着变形度的增大晶粒逐渐细化。当变形度和退火保温时间一定时，再结晶退火温度越高，再结晶后的晶粒越粗大。 5.5.4 金属的热加工 压力加工是利用塑性变形的方法使金属成形并改性的工艺方法。由于在常温下进行塑性变形会引起金属的加工硬化，这使得对某些尺寸较大或塑性低的金属在常温下难以进行塑性变形。生产上通常采用在加热条件下进行塑性变形。 1. 热加工与冷加工 在再结晶温度以上进行的压力加工称为热加工，在再结晶温度以下回复温度以上进行的压力加工称为温加工，在回复温度以下进行的压力加工称为冷加工，或产生加工硬化的压力加工称为冷加工。例如钨的再结晶温度约为1200℃，因此，即使在1000℃进行变形加工也属于冷加工。 2. 热加工特点 在热加工过程中，金属同时进行着两个过程：形变强化和再结晶软化。塑性变形使金属产生形变强化，而同时发生的再结晶(称为动态再结晶)过程又将形变强化现象予以消除。因此，热加工时一般不产生明显加工硬化现象。 3. 热加工对金属组织与性能的影响 (1) 改善铸态组织缺陷 使铸态组织中的气孔、疏松及微裂纹焊合，提高金属致密度，还可以使铸态的粗大树枝晶通过变形和再结晶的过程而变成较细的晶粒，某些高合金钢中的莱氏体和大块初生碳化物可被打碎并使其分布均匀等。这些组织缺陷的消除会使材料的性能得到明显改善。 (2) 出现纤维组织 在热加工过程中铸态金属的偏析、夹杂物、第二相、晶界等逐渐沿变形方向延展，在宏观工件上勾画出一个个线条，这种组织也称为纤维组织。纤维组织的出现使金属呈现各向异性，顺着纤维方向强度高，而在垂直于纤维的方向上强度较低。在制订热加工工艺时，要尽可能使纤维流线方向与零件工作时所受的最大拉应力的方向一致。 合理 不合理 * 本章要点 了解Hall－Petch公式及其意义，固溶强化的机制和方法，第二相强化和形变强化的机制和方法 运用位错理论分析金属的强化本质 * 本章思考题 1）决定金属屈服强度的因素有哪些? 2) 说明一种提高金属屈服强度而不降低其塑性的方法。 3）写出Hall－Petch公式并说明金属细晶强化的本质。 4）说明第二相强化的基本原理。 5）说明Al－4.5Cu固溶态、欠时效态、峰时效态和过时效态的强化方式，并说明屈服强度和加工硬化行为差别的原因。 加工硬化 加工硬化 加工硬化 　　能够产生加工硬化的材料必须是位错能够滑移的塑性材料。 　　通过这样使金属发生塑性变形的方式，可以使其屈服强度增高。这就是加工硬化。 　　加工硬化指数n是表现材料加工硬化性能的参数。 　　晶体结构对加工硬化指数有很大的影响。 1.单晶体塑性变形 (1) 变形基本方式 滑移－一部分晶体相对于另一部分沿着某一晶面和晶向发生相对滑动，滑移面两侧晶体的结构类型和晶体取向均未有改变，它是金属塑性变形的最基本方式。 5.5.1金属的塑性变形