金属材料及热处理 05 形变热处理篇
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形变热处理形变热处理是一种通过热机械加工来改变材料微观结构和性能的方法。
它通常包括冷拔、轧制、挤压、拉伸等过程,可以使材料的强度、硬度、韧性等性能得到提高。
一、形变热处理的原理形变热处理的原理是通过热机械加工来改变材料的微观结构和性能。
在这个过程中,材料会经历塑性变形和晶粒细化两个阶段。
1. 塑性变形阶段在塑性变形阶段中,材料会被施加外力,使其发生塑性变形。
这个过程中,材料的晶体结构会发生位错滑移和再结晶等现象,从而改变了晶界及其附近区域的微观结构。
2. 晶粒细化阶段在晶粒细化阶段中,由于材料受到了外力作用而发生了塑性变形,在这个过程中,晶体内部会发生再结晶现象,并且新生成的晶体尺寸较小。
这样就可以使整个材料的晶粒尺寸缩小,从而提高其强度和硬度。
二、形变热处理的方法形变热处理的方法包括冷拔、轧制、挤压、拉伸等过程。
这些过程都可以通过改变材料的形态来改变其微观结构和性能。
1. 冷拔冷拔是一种将金属材料拉伸成细丝或细管的方法。
在这个过程中,材料会受到拉力作用,从而发生塑性变形。
由于冷拔工艺需要使用较大的力量,因此可以使材料晶粒尺寸缩小,从而提高其强度和硬度。
2. 轧制轧制是一种将金属材料压扁成平板或棒状的方法。
在这个过程中,材料会受到压力作用,从而发生塑性变形。
由于轧制工艺需要使用较大的力量,因此可以使材料晶粒尺寸缩小,从而提高其强度和硬度。
3. 挤压挤压是一种将金属材料通过模具挤出成型的方法。
在这个过程中,材料会受到挤压力作用,从而发生塑性变形。
由于挤压工艺需要使用较大的力量,因此可以使材料晶粒尺寸缩小,从而提高其强度和硬度。
4. 拉伸拉伸是一种将金属材料拉长成细丝或细棒的方法。
在这个过程中,材料会受到拉力作用,从而发生塑性变形。
由于拉伸工艺需要使用较大的力量,因此可以使材料晶粒尺寸缩小,从而提高其强度和硬度。
三、形变热处理的应用形变热处理广泛应用于制造业中。
例如,在航空航天、汽车、建筑等领域中都有着广泛的应用。
形变热处理和热处理形变热处理和热处理是金属材料加工中常用的两种工艺方法。
它们有着不同的原理和应用领域,但都对金属材料的性能起到重要的影响。
下面将对形变热处理和热处理进行介绍和比较。
形变热处理是指通过塑性变形进而改变材料的晶体结构和性能的方法。
形变热处理可以使金属材料的晶粒细化,提高材料的强度和韧性,改善材料的塑性变形能力。
常用的形变热处理方法包括挤压、拉伸、压缩、锻造等。
挤压是将金属材料放在挤压机中,施加高压使金属在模具的作用下塑性变形。
通过挤压可以使金属材料的晶粒变得更加细小,提高其强度和韧性。
挤压还可以改善金属材料的拉伸性能和耐疲劳性能。
拉伸是通过施加拉力使金属材料产生塑性变形的方法。
拉伸能够改变金属材料的晶粒形貌,使其更加细小,并提高其强度和韧性。
拉伸还可以减少金属材料的内应力,提高其耐腐蚀性能。
压缩是通过施加压力使金属材料产生塑性变形的方法。
压缩能够增加金属材料的晶粒界面,提高其强度和硬度。
压缩还可以改善金属材料的抗疲劳性能和耐磨性能。
锻造是将金属材料放在锻压机中,施加高压使金属在模具的作用下产生塑性变形的方法。
锻造可以使金属材料的晶粒变得更加细小,提高其强度和韧性。
锻造还可以改善金属材料的冲击韧性和耐腐蚀性能。
与形变热处理不同,热处理是通过加热和冷却的方式改变材料的组织结构和性能的方法。
热处理可以使金属材料的组织均匀化,消除材料内部的应力,提高材料的强度和韧性。
常用的热处理方法包括退火、正火、淬火、回火等。
退火是指将金属材料加热到一定温度,然后缓慢冷却至室温的过程。
退火可以改进材料的塑性变形能力,使其更容易加工。
退火还可以消除金属材料内部的应力,提高其机械性能和物理性能。
正火是指将金属材料加热到一定温度,然后迅速冷却的过程。
正火可以使金属材料的晶粒细小化,提高其强度和硬度。
正火还可以改善金属材料的耐磨性和耐蚀性能。
淬火是指将金属材料加热到一定温度,然后迅速冷却的过程。
淬火可以使金属材料的晶粒形成马氏体结构,提高其强度和硬度。
实验冷塑性变形对金属再结晶退火前后显微组织影响一、实验目的1、认识金属冷变形加工后及经过再结晶退火后的组织性能和特征变化;2、研究形变程度对再结晶退火前后组织和性能的影响。
二、实验说明1、金属冷塑性变形后的显微组织和性能变化金属冷塑性变形为金属在再结晶温度以下进行的塑性变形。
金属在发生塑性变形时,外观和尺寸发生了永久性变化,其内部晶粒由原来的等轴晶逐渐沿加工方向伸长,在晶粒内部也出现了滑移带或孪晶带,当变形程度很大时,晶界消失,晶粒被拉成纤维状。
相应的,金属材料的硬度、强度、矫顽力和电阻等性能增加,而塑性、韧性和抗腐蚀性降低。
这一现象称为加工硬化。
为了观察滑移带,通常将已抛光并侵蚀的试样经适量的塑性变形后再进行显微组织观察。
注意:在显微镜下滑移带与磨痕是不同的,一般磨痕穿过晶界,其方向不变,而滑移带出现在晶粒内部,并且一般不穿过晶界。
2、冷塑性变形后金属加热时的显微组织与性能变化金属经冷塑性变形后,在加热时随着加热温度的升高会发生回复、再结晶、和晶粒长大。
(1)回复当加热温度较低时原子活动能力尚低,金属显微组织无明显变化,仍保持纤维组织的特征。
但晶格畸变已减轻,残余应力显著下降。
但加工硬化还在,固其机械性能变化不大。
(2)再结晶金属加热到再结晶温度以上,组织发生显著变化。
首先在形变大的部位(晶界、滑移带、孪晶等)形成等轴晶粒的核,然后这些晶核依靠消除原来伸长的晶粒而长大,最后原来变形的晶粒完全被新的等轴晶粒所代替,这一过程为再结晶。
由于金属通过再结晶获得新的等轴晶粒,因而消除了冷加工显微组织、加工硬化和残余应力,使金属又重新恢复到冷塑性变形以前的状态。
金属的再结晶过程是在一定的温度范围能进行的,通常规定在一小时内再结晶完成95%所对应的温度为再结晶温度,实验证明,金属熔点越高,再结晶温度越高,其关系大致。
为:T=0.4T熔(3)晶粒长大再结晶完成后,继续升温(或保温),则等轴晶粒以并容的方式聚集长大,温度越高,晶粒越大。
金属材料及热处理的基本知识金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度,并在此温度中保持一定时间后,又以不同速度冷却的一种工艺。
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一,与其它加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。
其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的。
为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能,除合理选用材料和各种成形工艺外,热处理工艺往往是必不可少的。
钢铁是机械工业中应用最广的材料,钢铁显微组织复杂,可以通过热处理予以控制,所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。
另外,铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能,以获得不同的使用性能。
在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中,热处理的作用逐渐为人们所认识。
早在公元前770~前222年,中国人在生产实践中就已发现,铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。
白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。
公元前六世纪,钢铁兵器逐渐被采用,为了提高钢的硬度,淬火工艺遂得到迅速发展。
中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟,其显微组织中都有马氏体存在,说明是经过淬火的。
随着淬火技术的发展,人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。
三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀,相传是派人到成都取水淬火的。
这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了,同时也注意了油和尿的冷却能力。
中国出土的西汉(公元前206~公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15~0.4%,而表面含碳量却达0.6%以上,说明已应用了渗碳工艺。
但当时作为个人“手艺”的秘密,不肯外传,因而发展很慢。
1863年,英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织,证明了钢在加热和冷却时,内部会发生组织改变,钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。